Przestrzeń kolorów – normy w telewizorach

Jednym z czynników, od których zależy jakość obrazu jest zakres barw określony przez normy przestrzeni kolorów popularnie nazywanej gamutem.

Parametry światła jako promieniowania elektromagnetycznego są opisywane przez długość fali. Długość fali promieniowania elektromagnetycznego w zakresie 380 nm do 780 nm określa barwę światła widzialnego. Za widzenie barwne w naszych oczach odpowiedzialne są czopki, a za widzenie w odcieniach szarości pręciki. Występują trzy rodzaje czopków, których czułość zależy od długości fali odpowiadającej barwie czerwonej (R), zielonej (G) i niebieskiej (B). Różny stopień pobudzenia trzech rodzajów czopków daje wypadkowe wrażenie barwy. Tę zasadę wykorzystano do tworzenia obrazu w wyświetlaczach stosowanych w telewizorach. Punkt obrazu (piksel) składa się z trzech subpikseli (RGB). Wypadkowa barwa piksela powstaje w wyniku mieszania barw składowych (tzw. addytywne mieszanie barw).

Do konstruowania urządzeń technicznych związanych z odtwarzaniem barw opracowano trójkąt barw (tzw. układ kolorymetryczny XYZ CIE 1931), który pokazuje graficznie wszystkie barwy, jakie wzrok człowieka jest w stanie postrzegać. Położenie barwy na trójkącie barw przedstawia się w postaci współrzędnych barw (chromatyczności) x, y, można z niego odczytać także długość fali danej barwy. Na jego podstawie określa się także odcień i nasycenie barw. Często w opisie barw stosuje się pojęcie gamutu, który jest zakresem barw w postaci trójkąta, określającym możliwość odwzorowania ich przez dane urządzenie: telewizor, monitor, smartfon, drukarkę, skaner.

Aby urządzenia jednakowo odtwarzały barwy, opracowano normy określające gamut, np. sRGB, Adobe RGB (1998) dla monitorów, skanerów i drukarek do precyzyjnego odtwarzania barw, zdjęć, grafiki i drukowania oraz Rec. 709 i Rec. 2020 i DCI-P3 dla urządzeń wideo. Analizując wielkość trójkąta dla danej normy i jego położenie na wykresie, w prosty sposób można zobaczyć, jakie barwy powinny być odtwarzane przez urządzenie. Krótko mówiąc, im większy jest trójkąt, tym więcej barw będzie odtwarzanych.

Przestrzeń kolorów DCI P3 jest większa niż Rec. 709 i została opracowana przez Hollywood Studios do stosowania w projektorach kina cyfrowego. Dotychczas w telewizorach przestrzeń barw była zgodna z normą Rec. 709, opracowaną dla telewizji HDTV w 1990 r. Najnowszą – Rec. 2020 opracowano dla telewizji 4K Ultra HD. Dla spełnienia wymagań przestrzeni barw według normy Rec. 2020, w wyświetlaczach LCD zaczęto stawać kropki kwantowe.