Funkcja 3D LUT w Panasonic EZ1000 – TEST kalibracji TV metodą 3D LUT
Słowem wstępu
Wiemy już nie od dziś, że Panasonic to firma, która uwielbia implementować rozwiązania profesjonalne, w swoich produktach domowych, które w swoich topowych odmianach są wręcz referencją jakości obrazu. Dzięki temu jest w ścisłej czołówce pod względem unikalnych funkcji związanych z jakością obrazu. Jedną z istotnych składowych tej jakości jest precyzja odwzorowania barw. W tej materii Panasonic wyszedł przed szereg, wprowadzając do swojego flagowemu modelu OLED EZ1000 funkcję znaną z monitorów studyjnych – obsługę funkcji 3D LUT. Funkcja ta jest ściśle związana z transformacjami koloru i może zostać użyta np. do bardzo precyzyjnej kalibracji wyświetlacza, do wybranej normy. Opowiedziałem nieco o tym na targach IFA 2017:
Na tym etapie dobrze by było, gdyby każdy wiedział już dokładnie czym jest kalibracja telewizora i jak wpływa na kolory. W tym celu odsyłam do dwóch tematów. Pierwszego Co to jest Kalibracja Telewizora? Jakie ustawienia są dobre i „naturalne”? i drugiego: Czym jest PROFESJONALNA kalibracja telewizora / projektora / monitora?
Kalibracja 3D LUT i jej teoretyczna przewaga
By zrozumieć istotę kalibracji za pomocą funkcji 3D LUT należałoby rozważyć jak w ogóle powstają barwy na ekranie telewizora. Matryca jak wiemy, składa się z trzech (lub czterech – właśnie w OLED’zie) rodzajów subpikseli. Każdy z nich może przybierać określoną ilość poziomów jasności, zależną od precyzji sterowania. Rozróżniamy tutaj przede wszystkim matryce 8 i 10 bitowe, które mogą odwzorowywać kolejno 256 i 1024 odcieni dla każdej składowej barw (czyli 2563 lub 10243 kolorów łącznie).
Sytuacja wydaje się prosta, bo w teorii wystarczyłoby znać kolor każdego z subpikseli, by było łatwo obliczyć ile należy go “domieszać” do pozostałych, by otrzymać pożądaną barwę. W praktyce “schody” zaczynają się bardzo szybko. Po pierwsze charakterystyka jasności, czyli wartość jasności, którą uzyskujemy na każdym z 256 (w 8 bitowej matrycy) lub z 1024 (na 10 bitowej matrycy) odcieni nie jest liniowa. Oznacza to, że barwa o kodzie 1024 nie jest 2x jaśniejsza od 512, a 512 nie równa się 256 x 2 i tak dalej. Po drugie, jasność np. czerwonego subpiksela będzie różnić się w zależności od wysterowania pozostałych dwóch. Zależności te mogą być mniej lub bardziej splątane, w zależności od typu matrycy.
Funkcja 3D LUT to nic innego jak matematyczne przyporządkowanie trzech wartości trzem argumentom. W telewizorach może zostać użyta właśnie do “wyprostowania” tychże poplątanych zależności pomiędzy jasnością subpikseli. Większość, a być może nawet wszystkie telewizory posiadają obecnie taką funkcję, zaprogramowaną odgórnie przez producenta, na którą możemy jedynie wpływać ustawieniami kalibracyjnymi w telewizorze. Ustawienia jednak, nawet gdy jest ich ponad setka (suwaków w menu telewizora) nie pozwalają korygować wszystkich obszarów palety kolorów. Nałożenie dodatkowej funkcji 3D LUT pozwala już to zrobić. Przyjrzyjmy się ile informacji do telewizora dostarcza klasyczna kalibracja, a ile tablica 3D LUT.
| Klasyczna kalibracja | Kalibracja 3D LUT |
 |
 |
Jak widzimy klasyczna metoda kalibracji pozwala jedynie ustalić charakterystykę jasności dla kodów szarości (gdy wszystkie kanały wysterowane są intensywnością odpowiadającą zadanemu punktowi bieli), oraz brzegi palety barw, czyli najbardziej nasycone odcienie kolorów RGBCMY. Oczywiście taka regulacja byłaby całkowicie wystarczająca, jeśli wyświetlacz miałby idealną charakterystykę (“liniowość”). Jak wiemy jednak, realne produkty są dalekie od idealnych modeli teoretycznych. Metoda 3D LUT pozwala zaś “chwytać” za dowolny obszar palety barw i “przeciągać” go na wzorcową pozycję. To ile próbek barw możemy “chwycić” definiuje nam maksymalny rozmiar tablicy 3D LUT jaką jest w stanie przetworzyć telewizor. W obecnej chwili jestem na etapie ustalania jakie są faktyczne możliwości Panasonic’a EZ1000, jednak potrafi on zaimportować LUT o wymiarze aż 66x66x66. Oznacza to możliwość skorygowania aż 287 496 punktów przestrzeni barwnej. To ogromna ilość, przy której setka suwaków w menu wydaje się wręcz śmieszna 😉 Najważniejszym pytaniem pozostaje jednak:
Czy różnica jest zauważalna?
Odpowiedź na to fundamentalne pytanie uzależniona jest od tego z jakim wyświetlaczem przyjdzie nam się zmierzyć i jak dobrze zlinearyzowana fabrycznie jest jego matryca. Jak pamiętacie na pewno, w przypadku EZ1000 padały z moich ust epitety takie jak: “minimalne regulacje pozwoliły uzyskać referencyjne oddanie barw”, czy też “po kalibracji EZ100o pokazuje film dokładnie tak jak chciał reżyser”. To wszystko prawda. Pamiętajmy jednak, że trafiają się różne egzemplarze telewizorów i nie każdy jest tak samo dobrze zlinearyzowany. Po drugie, gdy poszukamy odpowiednio głęboko z reguły znajdziemy jakieś wady, które są nie do rozwiązania za pomocą klasycznej kalibracji, bo leżą z dal od obszarów barw, na które mamy wyraźny wpływ suwakami. Przy zastosowaniach domowych takie mankamenty nie mają żadnego znaczenia, jednak raczej nikomu do domu nie oferowałbym kalibracji 3D LUT. To narzędzie zarezerwowane przede wszystkim dla osób pragnących wykorzystać wyświetlacz do profesjonalnego color gradingu! Weźmy więc pod lupę inny egzemplarz Panasonic EZ1000 i zobaczmy jak radzi sobie z kolorami.
 |
 |
Z pozoru dobrze, ale… sprawdźmy na trochę większej próbce, niż używana zazwyczaj w teście dla zwykłych konsumentów.
Jeśli prześledzimy sobie tą sekwencję pomiarową, to zrozumiemy co miałem na myśli mówiąc o linearyzacji wyświetlacza i niemożności zrobienia pewnych rzeczy samymi regulatorami wbudowanymi w telewizor. Przykładowo czerwienie są poprzesycane przy wierzchołku i w rejonie żółci, pomimo, że w okolicy różów są albo na swoim miejscu, albo wręcz osłabione, a suwak do kontroli czerwonego jest jeden, nie pozwala na osobne ustawianie różnych odcieni tej barwy. Podobnie w rejonie zieleni i błękitów. Nie wszystkie próbki barw wchodzą posłusznie na swoje miejsca. Część żyje własnym życiem. Jakiego rzędu problemy powoduje to wizualnie? O tym powie nam diagram błędów deltaE2000 po prawej stronie ekranu. Jak widzimy, większość słupków jest poniżej wartości 1,5, ale wybrane sięgają nawet wartości 3. Do zastosowań domowych możemy uznać to za całkowicie wystarczające, ale jak wspomniałem już, temat ten kieruję do profesjonalistów, którzy chcieliby wykorzystać EZ1000 do tworzenia filmów. Tu oczywiście też nie można dramatyzować – gdyby wszystkie studia filmowe w Polsce były na tyle dobrze ustawione, to życie byłoby piękniejsze 😉 Mimo to powinniśmy dążyć do jak najmniejszych przekłamań, poniżej 1,5, a w idealnym przypadku poniżej 1,0. To dopiero zapewni nam rewelacyjną zgodność między monitorami.
Rozpoczynamy kalibrację 3D LUT
W obecnej chwili na rynku mamy do dyspozycji kilka programów do budowania tablic 3D LUT. Jest to np. Calman, Argyll CMS, czy LightSpace CMS. Ostatni z programów jest najdroższym (licencja kosztuje ponad 10 500zł!), ale i najlepszym wyborem, ponieważ został stworzony specjalnie do tego celu. Ponadto, jest wykorzystywany w na szeroką skalę właśnie w branży wideo profesjonalnego. Z Calmanem, czy Argyll’em rzadko kiedy ma tyle szczęścia by zbudować dobrze działającego 3D LUT’a, dlatego nie polecam.
Kalibracja rozpoczyna się klasycznie – korygujemy kolorymetr Klein K-10A do spektrometru Jeti Specbos 1211, by uzyskać najwyższą precyzję.
Następnie musimy wykonać odpowiednią prekalibrację na poziomie wyświetlacza. Tu będą obowiązywały ścisłe reguły – ustawienia, które są przetwarzane przed zewnętrzną tablicą 3D LUT mogą być użyte przed profilowaniem, zaś te, które są przetwarzane po nie mogą być ruszane. Dokładny opis co więc możemy ruszać, a czego nie celowo pominę, by uprościć artykuł. Ponadto, jeśli ktoś jest profesjonalistą to przeprowadzenie odpowiednich testów nie przysporzy mu trudności. Na cele testu użyłem profilu 17 x 17 x 17, czyli łącznie 4 913 próbek barw. Pomiar takiej ilości danych trwa około godziny.
Po wykonanym profilowaniu przychodzi czas na maszynowe wyliczenie korekt dla wyświetlacza. Tu ponownie jest kilka, a nawet kilkadziesiąt kombinacji i trzeba wybadać, która z nich będzie najlepsza. Po przeliczeniu, aplikacja pokaże nam 3D LUT’a w formie sześcianu
Gdyby wszystkie punkty barw ulokowane były na swoich domyślnych pozycjach, czyli np. najbardziej nasycony punkt zieleni znajdowałby się zielonym wierzchołku sześcianu, oznaczałoby to, że 3D LUT nie wprowadza w tym punkcie żadnej korekty. Przesunięcie np. do środka, w stronę osi szarości, oznacza zmniejszenie nasycenia i tak dalej. Tu widzimy, że korekty nie są “liniowe”. Wszystkie punkty tworzące brzegi wewnętrznej “kostki” są krzywe. Przestrzeń barw sprawia wrażenie mocno obkurczonej, to z tej przyczyny, że wychodzimy z natywnej palety barw telewizora, od której Rec 709 jest znacznie mniejszy.
Wgrywamy 3D LUT do telewizora
Możliwości tej nie było od samego początku istnienia modelu EZ1000. Została ona dopiero wprowadzona w późniejszym oprogramowaniu. Znajdziemy ją w menu konfiguracja.
Wchodząc w to menu możemy zaimportować tablice 3D LUT z pendrive do telewizora. Minusem jest to, że mamy w telewizorze tylko jeden bank pamięci. Gdybyśmy chcieli więc przełączać przestrzenie barwne to wymaga to za każdym razem importowania odpowiedniej tablicy. Na szczęście proces trwa nie więcej jak minutę.
Weryfikacja rezultatów
Pierwszy 3D LUT, który wykonałem, miał za zadanie odwzorować przestrzeń Rec 709 z gammą 2.35, w przestrzeni barw telewizora. Po zakończeniu procesu wgrywania przeszedłem do wstępnej analizy kolorów. Okazało się, że mile widziane byłoby wprowadzenie kilku poprawek. Jest to możliwe, ponieważ niektóre suwaki w telewizorze przetwarzane są dopiero po funkcji 3D LUT. Ostateczny rezultat wyglądał tak:
Jeśli porównamy ten pomiar, do tego, który został wykonany po zwykłej kalibracji, to zobaczymy o ile poprawiło się wysterowanie kolorów. Nie ma już problemu z czerwieniami, czy zieleniami, a nawet z najbardziej nasyconymi próbkami błękitów. Jedyne co pozornie jest przekłamane, to bardzo ciemne próbki barw, ale tu uspokajam – mówimy o naprawdę ciemnych kolorach, których odcienia nasze oko nie rozpoznaje już zbyt dobrze, toteż błędy deltaE są bardzo niskie. W telewizorach LCD, z reguły, te próbki barw potrafią leżeć w ogóle po przeciwnej stronie diagramu ;).
Ponieważ po zakończonym profilowaniu program dysponuje dużą ilością informacji o przestrzeni kolorów telewizora, możliwe jest autmatyczne wygenerowanie innych tablic korekcyjnych. Na przykład pod standard DCI P3, jeśli chcielibyśmy wykonać korekcję do kina cyfrowego. Istnieje też możliwość obniżenia jasności wyświetlacza, do pożądanych 48 nitów.
I jak widać i taka procedura zwraca bardzo precyzyjny wynik. Wszystkie barwy są dokładnie tam gdzie trzeba, poza brzegiem żółci i zieleni. Jest to obszar, którego matryca OLED po prostu nie pokrywa, dlatego mówimy o 98% pokrycia DCI. Pytanie jednak brzmi, czy faktycznie wykorzystamy akurat te barwy w filmie. Szansa na to jest znacznie mniejsza, niż brakujące 2% 🙂 Można śmiało użyć EZ1000 do korekcji dla kina cyfrowego!
Podsumowanie
Opisywana funkcja Panasonic’a EZ1000 jest czymś, o czym pewnie 99,9% osób nie miało pojęcia i nie jest im to nawet potrzebne do szczęścia. Jest to jednak unikalna cecha tego doskonałego telewizora, zdecydowanie godna uwagi. Pozwala bowiem stosować ten ekran w warunkach studyjnych i wykorzystywać go do profesjonalnych zastosowań takich jak color grading. Co najlepsze nie mówimy tu tylko o Rec 709, ale także o DCI P3 i to zarówno przy monitorowaniu w 1080p jak i w 2160p! Bardzo ciężko obecnie o ekran, lub procesor obrazu, który przetwarza 3D LUTy w rozdzielczości 4K i pokrywa prawie całą paletę DCI. Najtańszy jaki przychodzi mi na myśl to Canon DPV-3010, czyli 30″ studyjny ekran, o rozdzielczości 4K i cenie ponad 100 000zł. Oczywiście taka cena rozwiązań profesjonalnych. Z bardzo ciekawą sytuacją mamy jednak do czynienia, gdy produkty domowe w zasadzie dorównują tym rodem ze studio! A takim jest właśnie OLED EZ1000 od Panasonic i jest to chyba wystarczający argument by interesować się tym modelem. Jeśli ktoś spyta mnie o ekran do specjalnych zastosowań, to polecę mu właśnie EZ1000.
Ekrany biorące udział w naszych testach są profesjonalnie skalibrowane i przygotowane przez http://skalibrujtv.pl/. To daje nam pewność, że wyciągnęliśmy z nich maksimum możliwości! Jak kalibrujemy? Przeczytaj “Czym jest PROFESJONALNA kalibracja telewizora / projektora / monitora?” oraz “Test kalibracji”./
