Układy i regulacje obrazu

Konstrukcja wyświetlacza LCD nie jest doskonała. Ma wiele wad, które eliminuje się, stosując elektroniczne układy poprawy jakości obrazu, aby zapewnić jego najlepszą jakość.

Użytkownik ma możliwość poprawy jakości obrazu przez regulację wielu jego parametrów.

Od czego zależy jakość obrazu w TV?

Każdy wyświetlacz o dużej rozdzielczości jest wyposażony w procesor obrazu, jednak tylko najlepsze procesory mogą zachować wszystkie niuanse i detale zawarte w materiale źródłowym, aby obraz był najlepszej jakości. Ze względu na funkcje smart i technikę Ultra HD zwiększają się wymagania dotyczące mocy obliczeniowej procesorów. Mają one z tego powodu dwa, cztery, a nawet sześć rdzeni. Procesor obrazu przetwarza wszystkie sygnały wideo do nominalnej rozdzielczości wyświetlacza (skalowanie obrazu), realizuje funkcje poprawiające jakość obrazu, usuwa zniekształcenia spowodowane konwersją i przesyłaniem sygnału wideo, realizuje technikę 3D.

KS7000 marki Samsung to najniższa seria telewizorów SUHD z płaskim ekranem o przekątnych 49, 55, 60 cali.

Sterowanie podświetleniem wyświetlacza LCD

Technika sterowania podświetleniem jest nazywana Micro Dimming. Może być stosowana zarówno w telewizorach z podświetleniem krawędziowym, jak i tylnym. Różne warianty tej techniki są stosowane przez producentów. Technika Micro Dimming w ciemnym i jasnych pomieszczeniach zapewnia kompromis dla czerni i jasnych obszarów obrazu. W wersji z podświetleniem tylnym, które podzielono na 240 stref, można sterować indywidualnie strumieniami światła LED. Wszystkie segmenty podświetlenia LED sterowane są niezależnie w zależności od treści obrazu, co zapewnia najlepszy kontrast dynamiczny. W rezultacie w ciemnych i jasnych pomieszczeniach uzyskuje się najgłębszą czerń i najwięcej odcieni bieli, co powoduje najlepszą szczegółowość obrazu w tych obszarach.

Czujnik oświetlenia zewnętrznego

W większości telewizorów jest stosowany czujnik oświetlenia, który wytwarza dodatkowy sygnał dla układów optymalizujących obraz w zależności od zewnętrznego oświetlenia. Należy się upewnić, że żaden przedmiot nie przysłania czujnika, który jest zamontowany w ramie (należy sprawdzić, gdzie jest umieszczony, w instrukcji), ponieważ mogłoby to mieć negatywny wpływ na rozpoznawanie światła otoczenia. Ławo sprawdzić, jak obraz staje się ciemniejszy w momencie jego przysłonięcia.

Układy odświeżania obrazu

W telewizorach LCD występuje zjawisko nieprawidłowego odtwarzania ruchu szybko poruszających się obiektów (tzw. smużenie), spowodowane zjawiskiem sample & hold. Ludzkie oczy śledzą kierunek ruchu płynnie, a nowy obraz jest wyświetlany co 20 ms przy 50 kl./s. – przez ten czas obraz jest nieruchomy. Każdy z oglądanych obrazów pozostaje na siatkówce oka za długo, co postrzegamy jako smużenie ruchomego obrazu. Zwiększenie częstotliwości wyświetlania klatek skraca czas wyświetlania każdej z nich, a w konsekwencji redukuje czas utrzymywania się jej obrazu na siatkówce. Dzięki temu ruch na ekranie jest postrzegany jako płynniejszy i ostrzejszy. Zwiększać liczbę klatek można przez generowanie dodatkowych. Niestety, ze względów marketingowych wprowadzono w telewizorach tak zwane wskaźniki, które nie informują bezpośrednio o częstotliwości odświeżania obrazu. W nowych rozwiązaniach korygowanie smużenia jest wynikiem stosowania różnych technik: zwiększania częstotliwości odświeżania obrazu z dodatkowymi klatkami, wygaszania podświetlenia (Local Dimmingu), skanowania podświetlenia i innych technik udoskonalających płynność ruchu obiektów na ekranie telewizora o różnej skuteczności w zależności od modelu. Im wyższy wskaźnik, tym obraz jest wyrazistszy, poprawnie odtwarzający dynamiczne sceny akcji.

Przykładowe nazwy wskaźników stosowanych przez firmy to:

• „Lg – Motion Clarity Index 100, 400, 800, 1000;
• „Philips – PPI 200, 500, 800, 1000, 1800, 2000, 2600;
• Panasonic – 400 Hz BMR IFC, 200 Hz BMR 4K, 1600 Hz BLS 4K IFC, 3000 Hz BLS 4K IFC;
• Sony – Motionfl ow XR 200, 400, 800,1000, 1200 Hz;
• Sharp – Active Motion 800, 500, 400, 200, 100;
• Samsung – Picture Quality Index 200, 400, 800, 900, 1100, 1900, 2000, 2400;
• Thomson/TCL – PPI 800, 1100, 1200, 1800.

Jak realizowane jest zwiększanie częstotliwości obrazu?

W technice odświeżania obrazów z częstotliwością 100 Hz analizowane są poszczególne klatki sygnału wideo i między 50 klatek pierwotnie zawartych w każdej sekundzie wstawianych jest 50 klatek nowych, wygenerowanych za pomocą algorytmów interpolacyjnych. Zamiast pięćdziesięciu klatek na sekundę telewizor wyświetla ich więc sto, co wyraźnie zmniejsza efekt rozmycia ruchu. Obraz staje się jeszcze wyraźniejszy w telewizorach z techniką 200 Hz, która aż czterokrotnie zwiększa liczbę klatek na sekundę. Oznacza to, że na każdą klatkę oryginalną procesor musi wygenerować aż 3 klatki pośrednie. Wymaga to jeszcze większej mocy obliczeniowej procesora. W najbardziej zaawansowanych modelach telewizorów stosuje algorytmy, które oprócz klatek pośrednich tworzonych przez algorytmy dodają czarne obrazy połówkowe w celu usunięcia z siatkówki oka zapamiętanego obrazu poprzedniej klatki, co w konsekwencji skraca faktyczny czas wyświetlania każdej klatki o połowę i gwarantuje maksymalną płynność ruchu. Zazwyczaj w menu telewizora można znaleźć konkretną funkcję usuwającą efekt smużenia i sprawdzić jej działanie w praktyce.

Judder – przeskoki szybko poruszających się obiektów

Kolejnym zjawiskiem, z którym muszą uporać się telewizory, jest judder, wynikający z odtwarzania filmów realizowanych kamerą filmową rejestrującą obraz z szybkością 24 kl./s (24p) na ekranach telewizorów, które odtwarzają obraz z szybkością 25 kl./s. Ta rozbieżność może powodować przeskoki i drżenie szybko poruszających się obiektów, szczególnie widoczne przy szybkim panoramowaniu pionowym lub poziomym, gdzie przejścia między następującymi po sobie klatkami wydają się nierówne i skokowe. Kamery telewizyjne rejestrują ruchomy obraz telewizyjny jako serię ujęć, klatek wyświetlanych 25 razy na sekundę. Te 25 klatek na sekundę (w wypadku telewizji w standardzie PAL) wynikło z konieczności dopasowania częstotliwości rejestracji obrazu do częstotliwością prądu w sieci, wynoszącej 50 Hz, z tym że wyświetla się tak zwane półobrazy. Na pierwszym półobrazie są linie nieparzyste obrazu, na drugim parzyste. W sumie więc częstotliwość wyświetlania obrazu wynosi 50 Hz, co powinno stwarzać wrażenie płynności. Ta technika wyświetlania obrazu nazywa się z przeplotem (interlace), a sygnały te są oznaczane 480i 50 Hz, 576i 50 Hz lub 1080i 50 Hz, gdzie liczby oznaczają liczbę wyświetlanych linii poziomych.

24p w telewizorach

Z sygnałem 24p najczęściej mamy do czynienia przy odtwarzaniu filmów z płyt DVD i Blu-ray. Optymalnie jest, gdy telewizor ma tryb odtwarzania filmów 24p dostępny na wejściu HDMI – wtedy obraz jest pozbawiony efektu juddera. Płyta Blu-ray jest nośnikiem wykorzystującym taki sam format zapisu (24 kl./s) jak kamera filmowa. Za zachowanie płynności ruchu i uniknięcie efektu migotania obrazu odpowiedzialny jest w tym wypadku telewizor. Przez wyjście HDMI przesyłany jest sygnał 24p 1080i/p, o ile odbiornik TV obsługuje technikę 24p, w przeciwnym razie częstotliwość sygnału wynosi 50 lub 60 Hz. W takiej sytuacji film kinowy 24 Hz jest przyspieszany do 25 kl./s, a każda następnie dzielona na dwa półobrazy. Innym sposobem wygładzania ruchu w filmach kinowych 24 Hz jest dodawanie klatek tak, aby zwiększyć częstotliwość odświeżania obrazu do 96 lub 120 Hz.

Uwaga! Jedynym sposobem sprawdzenia skuteczności działania opisywanych układów jest oglądanie dynamicznych scen, np. piłki tenisowej, przewijanych napisów, które pozwolą ocenić skuteczność zastosowanych układów. W większości telewizorów można je wyłączać, co na pewno pozwoli ocenić ich skuteczność działania.

Zwiększanie częstotliwości odświeżania obrazu może powodować, że ruch obiektu jest za płynny i wydaje się zbyt naturalny, co powoduje, że mamy do czynienia z tzw. efektem teatru telewizji (oderwanie postaci od tła). Aby go zminimalizować, należy dostosować poziom aktywności systemu, wybierając go z minimum 3 poziomów aktywności poprawy płynności ruchu

Usuwanie przeplotu (de-interlacing)

Telewizory LCD odtwarzają obraz progresywnie, co znaczy, że wyświetlane są wszystkie linie obrazu jednocześnie. Do telewizora mogą docierać sygnały TV, w których obraz składa się z dwóch obrazów, zawierających linie parzyste i nieparzyste rejestrowane przez kamerę telewizyjną (tzw. wyświetlanie z przeplotem). Nieznaczne przesunięcie w czasie rejestrowanych obrazów powoduje, że złożenie ich przed wyświetleniem skutkuje możliwością widocznych poszarpanych krawędzi, szczególnie widocznych w wypadku szybko poruszających się obiektów. Konieczne jest wtedy stosowanie układów usuwających przeplot.

Układy redukcji szumów

Kolejnym źródłem artefaktów w obrazie jest stosowanie kompresji wideo MPEG-1, MPEG-2 czy MPEG-4. Zniekształcenia pojawiają się po zdekompresowaniu klatek obrazowych w wyniku powstałych szumów i zakłóceń. Do najbardziej znanych należą: „

• mosquito noise – efekt powstający podczas kompresji wideo, najczęściej MPEG, występujący w postaci wizualnego szumu pojawiającego się losowo wokół ostrych i kontrastowych krawędzi obiektów, przypominającego poruszające się owady; „
• block noise – szumy blokowe w postaci grup pikseli. Do ich eliminowania stosuje się różne układy redukcji szumów MPEG DNR. Proste układy redukują szumy w obrazach statycznych, bardziej zawansowane uwzględniają ruchome obiekty.

Regulacje obrazu

Cechy telewizora opisuje się za pomocą różnych parametrów, związanych z jego fizycznymi warunkami, zużyciem energii oraz jakością obrazu. Te związane z jakością obrazu można w telewizorze zmieniać.

Formaty obrazu

Telewizory LCD z płaskimi matrycami, mają głównie format panelu 16:9, praktycznie nie jest stosowany 21:9. Format 16:9 bywa czasem kłopotliwy dla niektórych użytkowników. Chodzi o nienaturalnie poszerzane twarze i postacie na tych ekranach, ponieważ jeszcze część programów nadawanych jest w formacie 4:3. Telewizory LCD mogą automatycznie rozpoznawać format wyświetlanego obrazu i dostosowywać go do trybu 16:9. Można tego dokonać także ręcznie, według potrzeb. Aby zmniejszyć boczne pasy przy wyświetlaniu obrazów 4:3 i zbliżyć je do panoramy, możliwe jest ustawienie obrazu w proporcji 14:9. W wyniku tego obraz jest nieco powiększony, ale ma przyciętą górną i dolną krawędź, gdzie na ogół nie występują ważne treści. Problem ten stopniowo zanika, albowiem coraz więcej materiałów jest przystosowanych do formatu 16:9.

Dopasuj obraz do swoich wymagań

Jakość obrazu telewizora jest zależna od wielu parametrów, między innymi podstawowych: rozdzielczości, jasności, kontrastu, nasycenia, czasu reakcji piksela i mniej znanych, takich jak temperatura barwy, współczynnik gamma. Jak skomplikowane jest to zagadnienie, świadczy profesjonalna kalibracja, w której ustawia się 25 parametrów obrazu. Regulacja obrazu wynika z konieczności dopasowania go do warunków oświetleniowych w pokoju, indywidualnych cech wzroku, konstrukcji telewizora i rodzaju oglądanego materiału wideo. Do wyboru mamy regulacje fabryczne, manualne i profesjonalne.

Regulacje podstawowe – fabryczne

Na wystawie sklepowej telewizor jest ustawiony w trybie maksymalnej jasności i kontrastu, aby obraz się prezentował optymalnie przy dużym oświetleniu sklepowym. W warunkach domowych oświetlenie zewnętrzne jest znacznie mniejsze. W menu obrazu należy wybrać tryb ustawień fabrycznych zaproponowany przez producenta telewizora. Typowym ustawieniem jest standard. Parametry obrazu dobiera się oprócz oświetlenia do rodzaju materiału wideo: „

• sport – optymalizacja obrazu pod kątem dynamicznych akcji przez wzmocnienie kolorów podstawowych, takich jak biel, zieleń murawy czy błękit nieba; „
• gra – optymalizacja obrazu pod kątem szybkich gier komputerowych i telewizyjnych; 
• zdjęcia – optymalizacja wyświetlania obrazów nieruchomych (np. zdjęć) z urządzeń dołączonych do wejścia USB – aparatu cyfrowego lub pendrive’a; „
• film – dopasowany do scen fi lmowych, zwiększa widoczność szczegółów w ciemnych i jasnych scenach; „
• PC – do treści wyświetlanych z komputera.

Przy często zmieniającym się oświetleniu w pokoju warto skorzystać z czujnika mierzącego natężenie oświetlenia zewnętrznego. Podstawowe parametry obrazu, takie jak jasność, kontrast, nasycenie barw, zostaną automatycznie dopasowane do oświetlenia w pokoju.

Regulacje manualne – dopasuj obraz do swoich wymagań

Obraz można skorygować samemu do swoich preferencji, wykorzystując ręczne regulacje poszczególnych parametrów. Najczęściej regulacja odbywa się w zakresie 0–100 lub przez wybranie jednej z trzech wartości. Regulacje podstawowe uwzględniają kontrast, jasność, nasycenie (kolor), odcień, ostrość, podświetlenie. W telewizorach wyższej klasy (100/120 Hz) można włączać układy redukcji szumów, redukcji smużenia i poprawy płynności ruchu. Do eliminowania zjawiska smużenia, towarzyszącego np. piłce nożnej, tenisowej, golfowej, można wyszukać w menu funkcje związane z ruchem, np. Perfect Natural Motion (Philips), która ma trzy stopnie regulacji, i sprawdzić, które ustawienie jest najlepsze. Podobnie jest z eliminowaniem zjawiska judera, czyli skokowego poruszania się obiektów w filmach realizowanych kamerami rejestrującymi obraz z szybkością 24 kl./s. W menu powinien być „upłynniacz ruchu”. Nowe wartości można zapisać w pamięci. Należy uważać, aby nie rozregulować obrazu – ratunkiem jest wtedy zresetowanie ustawień do wartości fabrycznych.

Kalibracja – dokładny sposób regulacji obrazu

Zwolennikom najlepszej jakości obrazu TV, takiej jak w kinie, można polecić telewizory z certyfikatem THX. Tryb THX Kino to standard certyfikacji dźwięku i obrazu wideo firmy THX, ustanowiony przez George’a Lucasa (reżysera filmu „Gwiezdne wojny”). Logo THX gwarantuje, że produkt uzyskał certyfikat w zakresie odtwarzania obrazu, i gwarantuje jego jakość, przewyższającą wyznaczone standardy w zakresie zarówno sprzętu, jak i oprogramowania. Organizacja ISF (Imaging Science Foundation) zajmuje się kalibracja obrazu, która pozwala profesjonalnie dostroić go w najdrobniejszych szczegółach. W procesie kalibracji ISF reguluje się 25 parametrów obrazu. W menu ustawień obrazu użytkownik może wybrać dwa tryby zaproponowane przez ISF, które są zapisane na stałe, lub jeśli ma doświadczenie, może korygować obraz, wykorzystując dostępne narzędzia i obrazy testowe. W wielu telewizorach parametry obrazu można ustalić i zapisać dla każdego wejścia. Ustawienia profesjonalne dotyczą temperatury barwowej, poziomu czerni/bieli, współczynnika gamma, redukcji szumów, kontrastu dynamicznego. W zależności od klasy telewizora można dopasowywać trzy kolory podstawowe (R, G, B) lub 6 (wtedy dodatkowo dochodzą żółty, magenta, cyjan). Dla poszczególnych składowych kolorów ustala się odcień, nasycenie, jasność. Jeżeli kupujemy drogi telewizor, a nie jesteśmy zadowoleni z jego obrazu, można skorzystać z usług fi rm, które ustawiają obraz za pomocą przyrządów pomiarowych i obrazów testowych.

Optymalna odległość od ekranu dla Full HD i Ultra HD

W wypadku telewizorów LCD istotną rolę odgrywa odległość oglądania w stosunku do wielkości ekranu i jego rozdzielczości. Z praw optyki wynika, że przy tej samej przekątnej ekranu siadamy bliżej telewizora Ultra HD niż Full HD, aby zobaczyć więcej szczegółów na obrazie. Najlepiej to widać przy oglądaniu obrazów statycznych, najlepiej zdjęć. Jednak nie należy z tym przesadzać, ponieważ dotyczy to głównie niezbyt ruchomego obrazu. W wypadku obrazów dynamicznych będzie to zależało również od jakości samego telewizora i zastosowanego w nim dodatkowego odświeżania ekranu (o czym wspomniano wcześniej) lub jego braku. Inne zalecenie ustala odległość siedzenia od telewizora w zakresie od 2- do 5-krotnej szerokości telewizora. Istotna jest też rozdzielczość obrazu. Jeżeli oglądamy fi lm z Blu-ray, powinniśmy siedzieć bliżej niż przy fi lmach SD, aby nie tracić szczegółów. Uwaga! Obraz Ultra HD należy oglądać z odległości równej 0,75, a HD 1,5 wielkości przekątnej ekranu podawanej w metrach, aby zobaczyć jego szczegóły.

O czym można się dowiedzieć z etykiety energetycznej?