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顯示器參數選購指南

題圖來自未來的小智, 已獲授權
本文寫於 2021 年 3 月,部分例子可能已經過時

在開始之前我們先聊聊色域

色域#

在維基百科上是這樣描述色域的 色域 是對一種顏色進行編碼的方法,也指一個技術系統能夠產生的顏色的總合。在計算機圖形處理中,色域是顏色的某個完全的子集。顏色子集最常見的應用是用來精確地代表一種給定的情況。例如一個給定的色彩空間或是某個輸出裝置的呈色範圍。 ”

總而言之色域也就是顯示器能夠顯示的顏色範圍,以人眼色彩範圍為基準按照覆蓋範圍大小主要分為 sRGB、NTSC 以及廣色域標準下的 AdobeRGB、DCI-P3 等

sRGB ?#

sRGB 色彩空間(standard Red Green Blue,標準紅綠藍色彩空間)是惠普與微軟於 1996 年一起開發的用於顯示器、打印機以及因特網的一種標準 RGB 色彩空間。這種標準得到了 W3C、Exif、英特爾、Pantone、Corel 以及其它許多業界廠商的支持,在 GIMP 這樣的開放源代碼軟件也支持這種標準,另外一些專有的或者像 SVG 這樣的開放圖形文件格式中也有應用。

Microsoft 在 1997 年主導了 sRGB 標準,介於 Windows 龐大的用戶群體從 PC 到相機、掃描儀、打印機、投影儀都支持 sRGB, 在當今世界上幾乎互聯網上的所有的內容都是以 sRGB 為準

NTSC ?#

NTSC 制式,又簡稱為 N 制,是 1952 年 12 月由美國國家電視系統委員會(National Television System Committee,縮寫為 NTSC)制定的彩色電視廣播標準,兩大主要分支是 NTSC-J(日本標準)與 NTSC-US(又名 NTSC-U/C,美國、加拿大標準)。

它屬於同時制,每秒 60/1.001 場,掃描線為 525,隔行掃描,水平分辨率相當於 330,畫面比例為 4:3。

這種制式的色度信號調制包括了平衡調制和正交調制兩種,解決了彩色黑白電視廣播兼容問題,但存在相位容易有損、色彩不太穩定的缺點,故有人戲稱 NTSC 為 Never The Same Color 或 Never Twice the Same Color(不會重現一樣的色彩)。

NTSC 由美國國家電視標準委員會在 1953 年訂制,目的是為了給當時剛出現不久的 CRT 彩色電視定制一套標準,由於實在是太過於古老(Apple DOS 3.1 誕生於 1978 年, MS-DOS 誕生於 1980 年)早已不適用於現代顯示器,更最重要的是對於 PC(廣義的)和移動設備來說,幾乎沒有內容創作者是以 NTSC 為工作空間的,它保留下來最多的用途還是用於比較其他的色彩空間。

但是 NTSC 實際是個根本沒有人人遵守的色域標準,然而還有很多不專業的評測機構和廠商喜歡採用 NTSC 來標明自己的色域覆蓋,即便消費者通過這個數值並不能直觀的了解這塊螢幕到底表現怎麼樣。

AdobeRGB ?#

Adobe RGB 色彩空間是一種由 Adobe Systems 於 1998 年開發的色彩空間。開發的目的是為了盡可能在 CMYK 彩色印刷中利用計算機顯示器等設備的 RGB 顏色模式上囊括更多的顏色。Adobe RGB 色彩空間粗略包括了 50% 的 Lab 色彩空間中的可視色彩,主要在青綠色(cyan-green)色系上有所提升。

Adobe RGB 全稱應為 Adobe RGB 1998, 由 Adobe 定制,在 sRGB 的基礎上增加了 CMYK 色域,相對於 sRGB 主要改善了青綠色的覆蓋,被更廣泛的應用於印刷行業。大約能覆蓋 50% 的 CIE(人眼可見顏色)。

DCI-P3 ?#

DCI-P3, 或 DCI/P3, 美國電影行業推出的一種廣色域標準,是目前數位電影回放設備的色彩標準之一。DCI 是數位電影聯合 [Digital Cinema Initiatives] 的縮寫,主要由包括 MGM、Disney、Universal、Warner、20th Century Fox 和 SPE 等多家美國的影業巨頭於 2002 年組織成立。

DCI - P3 是個近幾年開始用於數位電影的色域,在 2017 年,你看到的美國數位電影都必須覆蓋 DCI-P3 ,但是早在 2015 年 9 月,蘋果公司 iMac 率先採用了 P3 廣色域.

WTF???#

如果您看不懂上面的條條框框~~(我也看不懂)~~

那麼我為您總結一下

只要沾上廣色域 ,就意味著背光的成本的增加,顯示器的價格就不會太便宜

那麼我們如何選擇?

對於 PC, Mac 或是 iOS Android 來說,最為適合描述螢幕色域的無疑是 sRGB 和 Adobe RGB:

但對於 TV 或者家庭影院,最為適合描述螢幕色域的應該是 DCI - P3 和 Rec.2020:

DCI - P3 是個近幾年開始用於數位電影的色域,在 2017 年,你看到的美國數位電影都必須覆蓋 DCI-P3。

REC-709 是 sRGB 的影視行業名稱,屬於早期彩色電視所用的色域標準,也是目前最為廣泛的色域標準,我國影視行業至今仍在使用此標準。

色域覆蓋越高越好嗎?#

並不是

對此知乎大佬@Navis Li是這樣描述的

  • 如果你的顯示器覆蓋色域超過了 sRGB 並且未經校色,那麼你很可能看到的都是過飽和甚至完全不正確的顏色,雖然第一感覺是艷麗,但這都不是這些顏色原本應該有的樣子。

  • 如果你擁有一台覆蓋超過 sRGB(比如覆蓋 100% Adobe RGB)的 PC, 除非有印刷需求,那麼它對你可能並沒有什麼用,而且若是不經過校色,你看到的東西幾乎都是偏色的,在經過校色之後,你看到的網頁,視頻圖片,玩到的遊戲,依舊跟 100% sRGB 沒有什麼區別,因為製作這些內容的人都是以 sRGB 工作的。

  • 最理想的狀態就是正好覆蓋 100% sRGB, 這樣對於普通用戶來說,它基本不用經過校色就可以使用(當然對於專業需求還是要校色的)。其次就是色域覆蓋超過 85% sRGB 的螢幕。

  • 對於普通用戶來說,他們看到的圖片,視頻等幾乎不會包含不常見的顏色,所以 80% sRGB 或者是 100% sRGB 其實是沒有太大區別的,依舊可以體驗到和 100% sRGB 螢幕非常近似的效果。

  • 對於 55% ~ 80% sRGB 來說,超過 60% 就屬於及格範疇,如果你從來沒有見過更好的顯示,只要色準和可視角度都不錯至少也能看。不過跟上一檔 80%~100% 不同,覆蓋越高的情況下,提升就越難被感知,比如 85% 和 95% 基本看不出什麼區別,而 65% 和 75% 的差別又是比較大的。所以在這個階段裡還是越高越好。

  • 很不幸,如果一塊螢幕只能覆蓋 55% sRGB 或者更少,那麼就有點可惜了... 除非特別便宜,或者這款產品的成本都花在了別的地方,要不然就是個坑。

所以現在你應該已經知道,對於不打算自己校色的普通用戶來說,色域覆蓋並不是越高越好

所以色域覆蓋越高,顏色越容易過飽和?

那就讓我們來談一談色準

色準#

色準也叫作 ΔE,是專業顯示器上非常重要的參考數值。它的意思是指某個顯示設備顯示的效果與標準色彩之間的差距。這個標準色彩是可以通過計算機數據進行生成的。顯然,這個差距(ΔE)越小越好。ΔE 越小,顯示的色彩與標準之間的差距就越小,顯示的色彩就越準。

ΔE 代表螢幕顯示顏色是否準確, ΔE 越大偏色越嚴重,一般來說平均 ΔE 在 3 以下人眼就很難分辨出差別,如果在 1 以內,那麼可以說這是一塊相當準確的螢幕。

ΔE 和 JNCD 的目標是一樣的,都是衡量人眼感知之中,兩種顏色差距的大小。

平均 ΔE 超過 6 之後就能輕易被感知,若平均 ΔE 低於 3 那麼未經訓練的用戶無法直接分辨。

總結#

對於我們生活中價格相對便宜,對色彩要求不高的日常家用、辦公用的顯示器,一般它們的色準在 ΔE 為 2.5-3 的範圍內,這個精度非常容易達到。但對於對圖像處理、影視製作等對色彩有非常高要求的應用領域,一般要求 ΔE<1.5。如果 ΔE<1,那麼這台顯示設備已經非常專業了。

整體說來,ΔE<3 之下的顯示效果都是可以被用戶所接受的,只是應用程度有所不同,而 ΔE>3 的顯示器人眼就已經無法接受了

色彩平衡#

在圖形學中,色彩平衡是表示圖像中顏色的動態範圍的術語。在通常的美術作品中,畫家可以選擇彩色調色板來表達作品的感情。在圖像處理領域,色彩平衡經常表示通過改變圖像的顏色值從而能夠在特定的顯示或者打印設備上得到正確的顏色。

另外一個相關的圖像處理過程是色彩映射,也就是將圖像中每個像素的顏色值映射成舊的計算機顯示器以及圖像存儲格式所用的 8 位 256 種顏色的格式。儘管人類的視覺系統能夠分辨比照相機或者照片更多的顏色,但是圖像中的細節部分仍然可以用調色板的色彩平衡來模擬。 一些方法使用直方圖均衡化來實現色彩平衡。

伽馬曲線#

為圖像進行伽馬編碼的目的是用來對人類視覺的特性進行補償,從而根據人類對光線或者黑白的感知,最大化地利用表示黑白的數據位或帶寬。在通常的照明(既不是漆黑一片,也不是令人目眩的明亮)的情況下,人類的視覺大體有伽馬或者是幂函數的性質。如果不將圖像進行伽馬編碼,那麼數據位或者帶寬的利用就會分佈不均勻 —— 會有過多的數據位或者帶寬用來表示人類根本無法察覺到的差異,而用於表示人類非常敏感的視覺感知範圍的數據位或者帶寬又會不足。圖像的伽馬編碼並不是必須的(甚至有的時候會適得其反),浮點數格式的顏色值已經提供了一部分對數曲線的線性估計。

簡單來講伽馬就是一條決定畫面明暗關係的調節曲線

總結#

在上文中,我們從顯示器眾多參數中挑選出來了色域、色準、色彩平衡以及伽馬曲線來進行講解

  • 色域 如果你是網路用戶,那麼 sRGBAdobe RGB 是你最好的選擇,如果你是一名影音玩家或者 Mac 用戶那麼 DCI - P3 是你最好的選擇
  • 色準 一般來說如果您是普通用戶那麼選擇一個平均 ΔE 在 3 以內的即可,如果您對色彩要求比較高的話那麼前進一步平均 ΔE 小於 1 是您最好的選擇
  • 色溫 通常情況下,我會選擇 6500k 作為標準色溫,它不僅僅是正午太陽的色溫還是標準的 D65 光源,在圖像處理行業中通常都以其作為標準色溫,儘管這個色溫在普通人看來會顯得較黃。

就這些了?

並沒有

除此之外還有一些對顯示體驗有影響的參數

  • 可視角度 左右可視角度一旦低於 60° 就很容易被觀察者察覺,在高於約 120° 之後大部分被測者表示均可以接受。上下可視角度低於 45° 同理,高於 90 ° 為佳。
  • 亮度 在黑暗環境(周圍光線水平低於 150 lux)下螢幕亮度不能低於 80 cd/m2, 否則會導致人眼不舒適與視力損傷,在室外且非陽光直射環境中(周圍光線水平 2000~ 2500 lux)螢幕亮度需高於 300 cd/m2, 否則無法清楚地看到螢幕內容。
  • 像素密度 在 iPhone 上的 Retina 螢幕推出之後廣為人知,與螢幕不同距離時對像素密度的需求也不同,手機一般為 300 PPI, 筆記本電腦上至少需要 150 PPI 才能避免直接看到像素點,而 200 PPI 以上才能算得上優秀。
  • 對比度 這是一個近年來容易被忽略的參數,對比度越高,說明黑白對比越分明,也就是說在閱讀時文字更加清晰銳利,看查看圖片視頻時可以減少黑色亮度過高的情況發生

參考資料#

sRGB 色彩空間

NTSC 制式

Adobe RGB 色彩空間

DCI-P3

不同螢幕間的色差怎麼這麼大?

【進階】當評價一款產品時,我們關注的是什麼?(一)我們需要什麼樣的顯示器(螢幕)

【視頻】2020 顯示器選購指南 千元篇 | 先看評測

【視頻】4000 元內顯示器選購指南 | 設計 剪輯 調色 4K 色準

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