Varför tv-kalibrering är viktig

Ut ur lådan kan tv-apparater se antingen något svagt ut (tack vare energieffektiva förinställningar) eller vilda utblåsta och snygga (i läge Store eller Vivid). Några minuter att titta igenom TV-menyerna kan lösa dessa problem och ge dig en mycket trevligare bild som både är lättare för ögonen och mer trogen mot filmen eller showen du tittar på.

Om du vill ha en perfekt bild, eller så nära du kan komma, måste du kalibrera din TV. Du kan göra det själv: Alla med en Blu-ray-spelare kan utföra en grundläggande kalibrering med en testskiva som Spears & Munsil HD Benchmark 2.0 för att få en mycket bättre bild. Skivan är en standard Blu-ray, så den stöder bara 1080p video och ger inte kalibrering för 4K HDR-innehåll (även om Spears & Munsil arbetar på en 4K HDR Ultra HD Blu-ray-kalibreringsskiva).

För att verkligen dyka djupt i de många inställningar som krävs för att få bästa möjliga färgnoggrannhet rekommenderas dock professionell kalibrering av en ISF-certifierad tekniker. Professionell kalibrering är en dyr tjänst som vanligtvis reserveras för anpassade hemmabioinställningar och kräver både teknisk expertis och specialutrustning. Här på PCMag, i vårt labb, använder vi samma ISF-utvärderingstekniker och mätutrustning för att testa och granska tv-apparater.

Vad är ISF?

Joel Silver är far till tv-kalibrering. Det är inte en överdrift; grundaren av Imaging Science Foundation, Inc. har påverkat hela branschen i hur man kan göra TV-bilder perfekt och vad de ska låta användare anpassa sig för att fixa problem. Din TV kan till och med ha ett ISF-kalibrerat bildläge begravt i dess menyer, och det läget är förmodligen den bästa starten mot att få en exakt och detaljerad tittarupplevelse.

Silver och ISF har varit de största namnen inom TV-kalibrering på decennier, och ISF-certifiering är en av de viktigaste indikatorerna på att en kalibrator vet vad de gör. ISF samarbetar med tv-tillverkare och branschallianser för att definiera bildkvalitetsstandarder och både mät- och kalibreringsprocesser. ISF håller också ett seminarium för certifiering halvårsvis över hela världen.

Handelsverktygen

Kalibratorer använder inte många verktyg, men de få de är beroende av är dyra, sällsynta och viktiga för processen. De viktigaste verktygen är mätarna. Enheter som SpectraCal C6 och Klein K-10A kolorimeter mäter exakt hur mycket och vilken typ av ljus som släpps ut från en TV. Dessa mätare kan bestämma både luminans (mängden ljus) och färg, som är de två grundläggande aspekterna av en TV-bild.

Du kan dock inte exakt mäta vad en tv sätter ut om du inte kan vara helt säker på vilken signal den får, dock. Olika set-top-lådor, media-hubbar och Blu-ray-spelare kan behandla video på något olika sätt, och den minsta förändringen i den signalen kan helt avstänga kalibreringsprocessen.

Det är där det andra viktiga kalibreringsverktyget, signalgeneratorn, kommer in. Dessa enheter sänder mycket exakta videosignaler till en tv för kalibrering. Detta är mer än bara vita, röda, gröna och blåa för mätare. signalgeneratorer laddas med dussintals testmönster och diagram för både visuellt justerande och automatiskt mätning av TV-bilder.

Denna utrustning kostar i allmänhet mer än någon TV du köper. DVDO AVLab och Murideo Fresco 6-G signalgeneratorer finns för $ 1 400 respektive $ 2500. SpectraCal C6-färgmätaren finns för $ 700, medan den mycket mer exakta Klein K-10A är nästan tio gånger så mycket (och ännu mer avancerade meter kan kosta ungefär lika mycket som en lyxbil). Dessa enheter är bundna tillsammans med SpectraCals CalMAN-programvara, en kalibrerings- och mätningssvit som också kostar hundratals eller tusentals dollar beroende på vilken funktionalitet som krävs.

Dessa kolorimetrar måste underhållas och kalibreras själva, vanligtvis genom att mäta och justera deras avläsningar jämfört med ännu mer avancerad och exakt utrustning. En sådan enhet är Konica-Minolta CS-2000 spektroradiometer, en mycket skrymmande meter som kostar över 28 000 dollar.

Förresten, det här är vad vi använder för att testa TV-apparater i PC Labs: en Klein K-10A-kolorimeter, en Murideo SIX-G-signalgenerator och CalMAN. De låter inte bara kalibratorerna finjustera TV: er för att se bättre ut, de låter oss mäta TV-prestanda med en nivå av hemmabrukare som bara inte når. Vi har också en Konica Minolta CS-200 spektroradiometer, lillebror till CS-2000 som nämns ovan, för ytterligare tester när det behövs.

HDR-frågan

TV-kalibrering har historiskt fokuserat på att ställa in TV: er för att matcha kontrast och färg baserat på vissa videosignalstandarder, med hänsyn till begränsningarna i hemmabiovisningstekniken. Dessa begränsningar har förstörts under de senaste åren, med TV-apparater som nu kan överträffa tidigare kontrast- och färggränser. Utökade funktioner kräver utvidgade videosignaler, och det är där hög dynamisk räckvidd (HDR) och brett färgutbud kommer in.

HDR är en uppsättning videoformat som skickar mycket mer information om varje pixel till en skärm än vanligt dynamiskt intervall, eller SDR, video. Signalen säger varje pixel att bli ljusare, mörkare eller mer färgstark. Medan den stora majoriteten av 1080p-innehåll och en del 4K-innehåll fortfarande är SDR, är det mest nya 4K-innehållet (och många moderna remasterade versioner av filmer) HDR. Den enda frågan är vilken typ av HDR detta innehåll kommer in.

Till skillnad från SDR-videosignaler, som har mycket inställda nivåer för kontrast och färg, kommer HDR i en mängd olika versioner. HDR10 använder fasta nivåer, bara med bredare intervall än SDR. Dolby Vision använder dynamiska metadata som justerar värden baserat på den specifika TV: n som den visas på. HDR10 + använder också dynamiska metadata, men en annan typ än Dolby Vision. Sedan finns det Hybrid Log Gamma (HLG), som inte använder metadata alls utan istället en justerad gammakurva så att den kan fungera med sändningssignaler och TV-apparater som inte är HDR.

Det är många olika videoformat att kalibrera TV: er för, och standardkalibreringstekniker gäller inte nödvändigtvis. Hemmabiogemenskapen utvecklar nya och bättre sätt att kalibrera HDR-kapabla TV-apparater för en mängd olika innehåll. För tillfället förklarar metoderna nedan huvudsakligen grunderna för processerna för SDR-kalibrering. Mycket av det gäller HDR-kalibrering, men när format fortsätter att utvecklas kommer dessa tekniker att utvecklas med dem.

Få den bästa kontrasten

Kalibrering är dock mer än bara att mäta och jämföra antal. TV-apparater måste kalibreras till rummet, och ett ljust vardagsrum har väldigt olika bildbehov än en mörkare anpassad hemmabio. Oavsett om din TV kämpar med dagsljus som hoppar av vita väggar eller är bekvämt bosatt i en välmöblerad, mörkgrå grotta är skillnaden som avgör vilken typ av ljus och färg den behöver släckas ut. I ljusa rum kan gamma (förklaras nedan) justeras till en låg kurva och färgerna kan vara övermättade bara för att sticka ut mot omgivande ljus. I ett mörkt rum kan en högre gammakurva hjälpa till att bevara skuggdetaljer mot den lägre ljusnivån.

Professionell kalibrering är en ganska lång process som börjar med de bredaste, mest universella förändringar du kan göra i en TV: s bildinställningar och minskar dem stadigt. Detta säkerställer att ändringarna du gör senare inte ångrar de justeringar du gjort tidigare, vilket hindrar processen från att bli en oändlig loop av justering och kontroll. Det finns dock fortfarande en hel del av det; att vara noggrann kräver att de siffror du får överensstämmer mellan tweaks.

Innan du justerar TV: ns bild måste du se till att TV: n kommer att behandla den bilden ordentligt. Detta kräver kontroll av skärmgeometri eller hur en TV visar en signal som den tar emot. Om signalen inte stämmer med TV: ns ursprungliga upplösning måste den sträckas eller beskäras för att passa, och det betyder att tv: n kommer att vrida bilden. Detta kan naturligt ändra hur testmönstren och diagram som används för att kalibrera TV: n visas, varför det är viktigt att se till att geometri är korrekt innan du gör några andra justeringar. För signalgeneratorer betyder det att se till att utgången matchar TV: n. För själva TV: n betyder det att se till att läget Zoom (eller bild, eller storlek) är inställt på 1: 1-bildåtergivning och att bilden inte beskärs (en vanlig effekt känd som överskott) eller sträcker sig i någon sätt. När detta är inställt kan du gå vidare med kalibreringen.

Liksom själva tv-bilden kan kalibreringsprocessen delas upp i två halvor: ljus och färg. Först måste du justera den totala mängden ljus som TV: n släpper ut, sedan kan du finjustera varje enskild färg baserat på det ljus som den ska producera.

Ljusutgång börjar med TV: s ljuskälla. För LCD-skärmar är detta vanligtvis ett LED-bakgrundsbelysningssystem. För projektorer är detta en lampa. För OLED-tv är det själva OLED: erna. I alla fall definieras detta av en inställning för Backlight eller OLED Light. Det är effektivt volymvredet för hur mycket ljus din TV släpper ut. Denna inställning påverkar allt som TV-programmen visar.

Efter justering av ljusvolymen måste kalibratorerna ställa in gränserna för det ljuset. Dessa är inställningarna för ljusstyrka och kontrast. Ljusstyrka dikterar svartnivån på bilden, medan kontrast bestämmer den högsta ljusstyrkan på vit (etiketterna är riktigt motsatt). Ljusstyrka och kontrastkalibrering ser till att svart och vitt ställs in där de borde vara. Med andra ord, de placerar ytterpunkter av ljus och mörker inom den ljusvolym som bakgrundsbelysningsinställningen erbjuder.

Standard-digitala digitala signaler har ställt in värdet 16 som svart och 255 som vitt, och allt under 15 och över 256 är vridrum. Detta värde förändras med högt dynamiskt område, vilket expanderar området till 64 till 970 (10-bitars) och 256 till 3 760 (12-bitars). Det finns fler värden mellan vitt och svart, tillsammans med fler värden på vridrum under svart och ovan vitt.

Med bakgrundsbelysning, ljusstyrka och kontrast inställd är nästa steg att kontrollera TV: s gamma. Om bakgrundsbelysningen är den totala volymen av ljus, och ljusstyrka och kontrast är de inställda extremerna i ljuset, är gamma det sätt som en TV går från svart till vitt när signalen ändras. Gamma är en viktig justering för alla digitala skärmar.

Det mänskliga ögat ser inte ljus i linjära steg. Vi uppfattar förändringar i ljus annorlunda än att bara inse att dubbelt så mycket ljus är dubbelt så ljust. Gamma-justeringar förändrar ljusets utveckling på en skärm så att den verkar mer naturlig än om ljusnivåerna ökade i jämna, konsekventa steg.

Att justera gammakurvor är mycket viktigt för att kalibrera din TV så att den passar rummet. Högre kurvor verkar mörka, men i teatermiljöer som avsiktligt blockerar ljus för att ge den mest uppslukande upplevelsen, låter de skuggdetaljer komma mycket tydligare och samtidigt hålla höjdpunkter lätt urskiljbara och inte blåsta ut. I ett starkt upplyst rum försvinner skuggdetaljerna i allt det omgivande ljuset med den kurvan. En lägre gammakurva behövs, vilket gör att bilden verkar lättare för att låta dessa detaljer komma igenom. Skuggor kommer ut för tittarna, och höjdpunkterna är tillräckligt ljusa för att man lätt kan se dem, när samma höjdpunkter som använder den nedre kurvan verkar vara utblåsta och homogena ljusa i en mörkare hemmabio.

Färgkalibrering och professionellt arbete

Bakgrundsbelysning, ljusstyrka och kontrast kan lätt justeras av användare som använder en $ 30 Blu-ray testskiva. Spears & Munsil kalibreringsskiva har allt du behöver för att utföra dessa grundläggande kontroller. Efter dessa steg krävs dock utrustning och expertis för att kalibrera färger för att se de mest exakta.

Med den mängd ljus som en TV släpper ut korrekt kalibrerade kan individuella färger justeras. Denna del av processen börjar inte med de röda, gröna eller blåna, utan med de vita. Vitt kan variera mycket beroende på färgtemperatur, och vad som kan se ut som vitt för dig själv kan vara något rosa, blått eller grönt när det mäts korrekt med en meter. Kalibratorer mäter den vita punkten och justerar den beroende på hur nära den är till sann vit enligt mätaren. Detta kan involvera individuellt justera röda, gröna och blå kanaler för vitt bland flera ljuspunkter.

Vitbalans är nödvändig inte bara så att vita ser vita ut, utan eftersom varje färg som TV: n sätter ut påverkas av de vita. det är en utgångspunkt som TV: er når ut från i ett hjul i olika riktningar mot ytterpunkter av röda, gröna och blåa, genom att blanda dem för att producera de miljontals färger en TV kan. Under denna process mäts olika nivåer av luminans för kalibrering. Vid mindre än toppluminans blir vita gråa, vilket gör proceduren till en gråskalakalibrering. Kalibratorn går grått ned mörkare och mörkare, med hjälp av alla tillgängliga steg som TV: n erbjuder. Detta kan vara så enkelt som tvåstegskalibrering, som justerar ljusgrå och mörkgrå (ungefär 30 procent och 70 procent grå nivåer) eller så granulär som 10- eller 20-stegskalibrering, som tar lika många mätningar och justerar enskilda färgkanaler Varje steg på vägen.

När vita och gråa har justerats för att göra dem så exakta som möjligt kan den faktiska färgkalibreringen påbörjas. Vid detta tillfälle har fotarbetet som gjorts i de tidigare stegen fått TV: n så nära perfekt som möjligt, förhoppningsvis resulterat i ett minimum av justeringar för färgerna. Detta steg innebär att du justerar primärfärgerna (röd, grön och blå) och sekundärfärgerna (cyan, magenta och gul) individuellt.

Att justera sex färger låter kanske enklare än att justera 10 eller 20 gråtoner, men varje färg har flera variabler som måste ses. Varje färg har nyans (färgtyp), mättnad (mängden färg) och luminans (mängden ljus som släpps ut tillsammans med färgen). Kalibratorer kontrollerar vart och ett av dessa värden medan man ständigt mäter TV: n och ser till att inte bara varje röd är den rätta nyansen, men att det bara finns tillräckligt med det röda och att det bara är ljust nog för att ge en balanserad bild.

Med alla dessa inställningar tweaked och TV-bilden kontrollerad och kontrollerad både visuellt och med en mätare är kalibreringen äntligen klar. Processen kan ta några timmar, men när det är klart kan du vara säker på att din TV visar den bästa bilden den kan. Ljusnivåerna är balanserade, vita och gråa är neutrala och färger är lika livsliknande som din LCD, OLED eller projektor kan göra dem.