در این آزمون‌ها، تصویری با شیب‌های افقی مورد استفاده قرار می‌گیرد و نحوه نمایش یکنواخت آن‌ها توسط تلویزیون، مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. از نتایج این آزمون، جهت تشخیص عمق بیت رنگ‌های پنل تلویزیون استفاده می‌شود.

اهمیت این آزمون

عملکرد تلویزیون در نمایش شیب غلظت رنگ‌ها، نشانگر جزئیات نمایش رنگ‌هاست. تلویزیونی که عملکرد مناسبی در این آزمون داشته باشد، به میزان کمتری با مشکل ظهور غیریکنواخت نوارهای رنگی در یک تصویر، نسبت به آنچه که در فضاهای دائما در حال تغییر رنگ مشاهده می‌شود، مواجه می‌گردد.

تلویزیونی که در این زمینه عملکرد مناسبی داشته است (تصویر سمت راست قابل مشاهده در بالا) را با تلویزیونی که از چنین ویژگی برخوردار نبوده (تصویر سمت چپ موجود در بالا)، مقایسه نمایید. از آنجایی که نمایش جزئیات رنگ‌ها، از ویژگی‌های ویدئو‌های اچ دی آر است، نتایج این آزمون‌ها برای افراد علاقمند به این نوع محتویات، بسیار حائز اهمیت است.

عملکرد نامناسب در این زمینه، در بیشتر شرایط، مشکل قابل توجهی نیست. بنابراین، آزمون این بخش، مهم‌ترین مسئله مورد ارزیابی ما به حساب نمی‌آید. با این حال، با توجه به مقایسه قابل مشاهده در بالا، تلویزیونی که جزئیات رنگ‌ها را نمایش می‌دهد، دارای فواید قابل توجهی نیز هست. بنابراین، جهت مشاهده ویدئوهای اچ دی آر، خرید تلویزیونی با عملکردی مناسب، به صرفه است.

آزمون‌های ما

آزمون‌های ما، ظاهر ویژگی شیب غلظت رنگ‌ها را در صفحه نمایش یک تلویزیون، نشان می‌دهد. بدین ترتیب، تصویری مناسب از قابلیت تلویزیون در نمایش تفاوت‌های موجود در رنگ‌‌ها، ارائه می‌شود. در صورتی که رنگ‌های قابل مشاهده، بصورت مناسبی تولید نشوند، در تصاویر مشکل ظهور غیریکنواخت نوارهای رنگی، ایجاد می‌شود. لازم به ذکر است، در ظاهر این تصویر، محدودیت‌هایی بدلیل قابلیت‌های رایانه، صفحه نمایش، مرورگر و حتی نوع فایل مورد استفاده برای ذخیره تصویر، وجود دارد. بدین ترتیب در این تصویر، مشکل ظهور غیریکنواخت نوارهای رنگی، که برای بیننده از نزدیک قابل مشاهده خواهد بود، خیلی مشخص به نظر نمی‌رسد. در بالا، می‌توان تولید مناسب شیب غلظت رنگ‌ها (در تصویر سمت چپ) را با تولید مطلوب آن (تصویر سمت راست)، مقایسه کرد. در صورتی که با دقت به تصاویر فوق توجه شود، می‌توان مشکل ظهور غیریکنواخت نوارهای رنگی را بصورت مشخص‌تری در تصویر سمت راست (بخصوص در شیب‌ غلظت رنگ سبز رنگ) مشاهده کرد.

برای ارزیابی تولید شیب غلظت رنگ‌های مورد نمایش، عکسی از الگوی این شیل در اتاقی کاملا تاریک ، تهیه می‌شود و تنظیمات زیر نیز برای دوربین در نظر گرفته می‌شود.

F4.0، ISO-200، 1/5 sec shutter time

فایل تصویر مورد استفاده نیز با فرمت Tiff است، چرا که فایل‌های اکثر تصاویر (با فرمت‌های JPG و یا PNG)، از قابلیت نمایش رنگ‌های 10 بیتی برخوردار نیستند، یا این قابلیت آن‌ها وضعیت مطلوبی ندارد.

جهت نمایش تصویر، رایانه مورد آزمون را، از طریق پورت اچ دی ام آی، به تلویزیون متصل می‌سازیم و مشاهده خروجی نیز بوسیله کارت گرافیگ 6 گیگابایت برند Nvidia مدل GTX 1060 می‌باشد. نمونه تصویر تهیه شده جهت نمایش شیب غلظت رنگ، از طریق کیت توسعه نرم‌افزارNvidia High Dynamic Range Display ، نمایش داده می‌شود. چرا که این برنامه قادر به نمایش تصویر بصورت 10 بیتی، با کیفیت 1080و فرکانس 60 هرتز می‌باشد و از ویژگی‌های مربوط به ویندوز مایکروسافت نیز، که محدود به 8 بیت می‌باشد، فراتر می‌رود.

پس از تعیین بالاترین میزان ممکن عمق رنگ تلویزیون (با توجه به آزمون زیر)، عکسی از صفحه نمایش تلویزیون، در هنگام نمایش نمونه عکس شیب غلظت رنگ در همان عمق رنگی، تهیه می‌کنیم.

عمق رنگی

عمق رنگی، به معنی تعداد بیت‌های اطلاعاتی لازم است، تا مشخص شود که کدام رنگ توسط چه پیکسلی نمایش داده شود. عمق رنگی 10 بیتی، بدین معنی است که تلویزیون از 10 بیت برای هر سه عنصر اصلی یک پیکسل، در مقایسه با میزان استاندارد مربوط به 8 بیت، استفاده می‌کند. بدین ترتیب، با قابلیت 10 بیتی، می‌توان تعداد رنگ‌های بیش‌تری، مشاهده کرد. تعداد رنگ‌های قابل مشاهده در تلویزیون‌های 8 بیتی، معادل ^3*2⁸، یعنی برابر با 16.7 میلیون رنگ، است. در صورتی که این تعداد در تلویزیون‌های 10 بیتی، معادل ^3*2¹⁰، یعنی برابر با 1.07 بیلیون رنگ، می‌باشد. در تصاویر زیر، می‌توان تفاوت این دو قابلیت را مشاهده کرد.

قابلیت 10 بیتی، قادر به نمایش، تمایزهای بیشتری در رنگ‌های قابل مشاهده، است، چرا که در این حالت جهش‌های کمتری از رنگی خاص به رنگ‌ دیگر، وجود دارد.

نمایشگر همراه با قابلیت 10 بیتی، تنها به هنگام نمایش محتویات مربوط با این قابلیت، مفید است و استفاده از آن، به ندرت پیش می‌آید.

در حال حاضر، تقریبا اکثر محتویات، همچون ویندوز و یا حتی کنسول‌های مخصوص بازی، 8 بیتی هستند. محتویات اچ دی آر نیز از قابلیت 10 بیتی استفاده می‌کند. بدین ترتیب، قابلیت مذکور تنها در هنگام مشاهده ویدئوهای اچ دی آر، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ما بهنگام اجرای آزمون‌های عکس‌ها، میزان عمق رنگ را نیز تعیین می‌کنیم. بوسیله کیت توسعه نرم‌افزارNvidia High Dynamic Range Display ، ، خروجی 12 بیتی همراه با کیفیت 1080 و فرکانس 60 هرتزی، حاصل می‌شود و نمونه عکس شیب غلظت رنگ 16 بیتی ما قابل مشاهده می‌شود و با تحلیل آن، به مشکلات ناشی از ظهور غیریکنواخت نوارهای رنگی در یک تصویر، می‌پردازیم. در صورت عدم مشاهده این مشکل در قابلیت 8 بیتی، مشخص می‌شود که تلویزیون از قابلیت نمایش 10 بیتی رنگ‌ها استفاده می‌کند. همچنین، میان مانیتورهای 10 بیتی (که دارای قابلیت نمایش بسیار مطلوبی هستند) و 8 بیتی، تفاوتی قائل نمی‌شویم، چرا که نتیجه نهایی مربوط به نمایش یکنواخت شیب غلظت رنگ‌ها را ثبت کرده‌ایم.

لازم به ذکر است، تلویزیون‌هایی که در حال حاضر موجود هستند، حداکثر دارای قابلیت نمایش رنگ 10 بیتی، ولی نمایش سیگنال 12 بیتی را نیز (همچون تنظیمات مربوط به بالانس سفیدی)، بدون ایجاد مشکل ظهور غیریکنواخت نوارهای رنگی در یک تصویر، ممکن می‌سازد.

امتیاز

امتیاز مربوط به تصویر شیب غلظت رنگ ، پس از رفع مشکلات ظهور غیریکنواخت نوارهای رنگی، تعلق گرفته است. نمونه تصویر مذکور به 24 تصویر مجزا تقسیم می‌شود، که سپس هر کدام، توسط پرسنل ما، مشاهده و تحلیل می‌شود و امتیازی بر اساس وجود یا عدم وجود مشکل ظهور غیریکنواخت نوارهای رنگی در تصویر، تعلق می‌گیرد (این مسئله شامل مشکلات حاصل از ظهور غیریکنواخت نوارهای رنگی در تصاویر پنل‌های 8 بیتی نیز می‌شود).

امتیاز نهایی تعلق گرفته به شیب غلظت رنگ، بر اساس نتایج آزمون تعیین می‌شود و جهت رتبه‌بندی آن، مورد استفاده قرار می‌گیرد. نهایت رتبه‌بندی تلویزیونی 8 بیتی برابر با 0/9 می‌باشد، چرا که 0/1 نمره بصورت خودکار، بعنوان جریمه وجود مشکل ظهور غیریکنواخت نوارهای رنگی در تصویر، اضافه شده است.

بطور کلی، امتیاز تلویزیونی با قبلیت نمایش 10 بیتی رنگ‌ها، از امتیاز تلویزیونی که دارای قابلیت 8 بیتی است، بالاتر می‌باشد، ولی این مسئله همیشه صدق نمی‌کند. برخی تلویزیون‌های 10 بیتی ، قادر به نمایش یکنواخت شیب غلظت رنگ‌ها نیستند و برخی تلویزیون‌های 8 بیتی عمل می‌کنند.

سایر اطلاعات

مشکل ظهور غیریکنواخت نوارهای رنگی در تصویر شیب غلظت رنگ‌ها

در این مشکل، رنگ‌هایی که تقریبا مشابه هستند، کاملا متفاوت به نظر می‌رسند و رنگ‌های کاملا یکسان نیز که باید منحصر به فرد تولید شوند، با یکدیگر ترکیب می‌شوند و مشابه به نظر می‌رسند. این ترکیب، منجر به ایجاد مشکل ظهور غیریکنواخت نوارهای رنگی در تصویر قابل مشاهده بر صفحه نمایش می‌شود. فرآیند پردازش تصویر نیز از دلایل ایجاد این مشکل، محسوب می‌شود.

بنابراین، در صورت مشاهده مشکل مذکور در تصویر یک شیب غلظت رنگ، سه دلیل مختلف می‌تواند وجود داشته باشد.

• سیگنال، دارای میزان بیت کافی جهت ایجاد تمایز بین تعداد زیادی از رنگ‌های مشابه نیست.
• عمق بیت صفحه نمایش، به میزان کافی نیست و نمی‌توان دستورالعمل‌های طولانی سیگنالی با عمق بیت بالا را دنبال نمود.
• فرآیند پردازش تصویر تلویزیون، سبب ایجاد مشکل مذکور می‌شود.

زمانی که سیگنالی با عمق بیت بالا در تلویزیون پخش می‌شود (و فرآیند پردازش تصویر نیز در حداقل ممکن فعال‌سازی شده است)، اطلاعات بیش‌تری جهت تعیین اینکه کدام رنگ‌ها نمایش داده می‌شوند، مورد نیاز است. این مسئله، به تلویزیون در راستای تسهیل ایجاد تمایز بین رنگ‌های مشابه، کمک می‌کند و مشکل ظهور غیریکنواخت نوارهای رنگی در یک تصویر را نیز به حداقل می‌رساند.

تکنیک ایجاد رنگ با استفاده از مجموعه‌ای محدود از رنگ‌ها

دو نوع از این تکنیک وجود دارد، که هر دو آن‌ها فرآیند تولید رنگ‌ را شبیه‌سازی می‌کنند.

نوع مخصوص تکنیک

این نوع، با قرار دادن دو رنگ متفاوت در کنار یکدیگر، رنگی جدید ایجاد می‌کند. در یک فاصله دید معمولی، به نظر می‌رسد که دو رنگ مذکور، ترکیب شده‌اند. در نتیجه، می‌توان رنگی دلخواه را، مشاهده کرد. این روش، معمولا در چاپ و در فیلم‌های سینمایی استفاده می‌شود.

نوع موقت این تکنیک

این روش، بعنوان کنترل سرعت قاب (یا FRC) ، نیز شناخته می‌شود. در این روش، بجای قرارگیری دو رنگ مشابه در کنار یکدیگر، پیکسلی بین دو رنگ متفاوت سریعا برق می‌زند. بنابراین، رنگی که از ترکیب دو رنگ مذکور حاصل می‌شود، در نظر بینندگان مشاهده خواهد شد.

در صورتی که تکنیک ایجاد رنگ توضیح داده شده به نحو صحیحی انجام گیرد، نتایجی با عمق بیت‌های بالا حاصل می‌شوند. بسیاری از تلویزیون‌ها، از این فرآیند، جهت یکنواخت‌سازی شیب غلظت رنگ‌های صفحه نمایش، استفاده می‌کنند. تلویزیون‌های 8 بیتی، از تکنیک ایجاد رنگ با مجموعه‌ای محدود از رنگ‌ها، جهت تهیه تصویری بسیار مشابه تصاویر تلویزیون‌های 10 بیتی، استفاده می‌کنند.

چگونگی اکتساب بهترین نتایج

صفحه نمایش و  سیگنال، هر دو باید دارای دارای قابلیت عمق بیت بالایی، باشند تا رنگ‌های موجود، با جزئیات بیش‌تری نمایش داده شوند. بنابراین، برای وجود حداقل میزان مشکل ظهور غیریکنواخت نوارهای رنگی در یک تصویر، بایستی محتویات 10 بیتی را در پنلی 10 بیتی مشاهده کرد.

در هنگام مشاهده محتویات اچ دی آر، در وسایل الکترونیکی خارجی، همچون نمایشگرهای دیسک‌های بلو ری اولترا اچ دی، بایستی از فعال‌سازی تنظیمات افزایش سیگنال نیز برای ورودی‌ها، اطمینان حاصل نمود، چرا که عدم‌فعال‌سازی این قابلیت، سبب ایجاد مشکل ظهور غیریکنواخت نوارهای رنگی در تصویر می‌شود.

در صورتی که علی‌رغم رعایت مراحل مذکور، مشکل ظهور غیریکنواخت نوارهای رنگی در تصویر مشاهده شود، هر ویژگی مربوط به فرآیند پردازش تصویر که فعال شده است، باید غیرفعال شود. مواردی همچون تنظیمات " کنتراست دینامیک" و کالیبراسیون 2 بر 10 واحد رنگ سفید، منجر به بروز مشکل ظهور غیریکنواخت نوارهای رنگی در تصویر می‌شوند.

تنظیمات مربوط

محدوده رنگی وسیع

تلویزیون، توسط این ویژگی می‌تواند تعداد رنگ‌های بیشتری را، در مقایسه با حالت معمول، نمایش دهد. این ویژگی، یکی از مؤلفه‌های بسیار مهم محتویات اچ دی آر، به حساب می‌آید و باید برای نمایش این نوع محتویات، فعال شود. با فعال‌سازی این ویژگی، رنگ‌هاب محتویات معمولی قابل مشاهده در صفحه نمایش، بصورت اشباع از رنگ به نظر می‌رسند. این تنظیمات، بصورت مستقل از عمق بیت عمل می‌نماید، ولی فعال‌سازی ویژگی نمایش محدوده وسیع رنگی، ایجاد شیب غلظت رنگ‌های نامطلوبی را برجسته‌تر می‌نماید.

اوج روشنایی

این ویژگی، نقاطی درخشان را در روشنایی بیش از اندازه تصویر ایجاد می‌کند. یکی دیگر از مؤلفه‌های محتویات اچ دی آر، نیز همین ویژگی است و قابلیت استفاده از آن باید در زمان نمایش این نوع محتویات، فعال شود. از آنجایی که در اغلب موارد، این ویژگی سبب ایجاد تاریکی موضعی نیز می‌شود، فعال‌سازی آن سبب ایجاد نورهای اندکی در قسمت‌های تیره‌تر می‌شود. این تنظیمات نیز بصورت مستقلی از عمق بیت عمل می‌کند، ولی فعال‌سازی ویژگی اوج روشنایی، سبب ایجاد شیب غلظت رنگ‌های نامناسبی می‌شود.

ارتقای فرمت سیگنال پورت اچ دی ام آی

این قابلیت، منجر به دریافت سیگنال‌هایی با پهنای باندی گسترده‌تر از طریق تلویزیون، می‌شود. سیگنال‌های اچ دی آر، از پهنای باند 10 گیگابایت بر ثانیه سیگنال‌های پورت اچ دی ام آی نوع معمولی نیز، فراتر می‌روند. بنابراین، فعال‌سازی این ویژگی، جهت آماده‌سازی تلویزیون و دریافت پهنای باند بیشتر، ضروری است.

سایر نکات

تقریبا همه چیز، اعم از ویندوز، OSX، JPGها، بازی‌های ویدیویی و غیره، 8 بیتی هستند. در حقیقت، محتویات 10 بیتی، بسیار به ندرت یافت می‌شود.

در رایانه‌ها، تنها کارت گرفیک‌های مشخص و حرفه‌ای جهت نمایش سیگنالی 10 بیتی تضمین شده‌اند. کارت‌های گرفیکی انویدیا کوادرو³ و کارت گرافیک AMD Firepro Lines، قابلیت نمایش سیگنال 10 بیتی را دارند. بنابراین، استفاده از آن‌ها، در صورت نیاز به چنین قابلیتی، پیشنهاد می‌شود. ممکن است بتوان سیگنال 10 بیتی را بوسیله دیگر کارت گرافیک‌های پیش‌رفته نیز که مخصوص محتویات اچ دی آر باشند، بدست آورد، ولی این مسئله به نوع برند و مدل مورد استفاده مربوط می‌شود.

زمانی که تنظیمات مربوط به رنگ‌های مورد نمایش، بصورت نادرستی کالیبره می‌شوند، مشکل ظهور غیریکنواخت نوارهای رنگی در یک تصویر در برخی تلویزیون‌ها بسیار شدید می‌شود. در صورتی که تنظیمات مربوط به نمایش رنگ‌ها یا بالانس سفیدی، تغییر یابند، و متوجه وجود مشکل مذکور شویم، تنظیمات مذکور باید مجددا به حالت پیش‌فرض بازگردند، تا مشکل حل شود.

نتیجه‌گیری

قابلیت ایجاد تصاویر شیب غلضت رنگ در تلویزیون، نشانگر میزان مطلوبیت نمایش جزئیات رنگ‌هاست. این مسئله، بخش مهمی از تصاویر اچ دی آر است، بنابراین در صورتی که به دنبال نمایش مناسب تصاویر اچ دی آر باشیم، باید تلویزیونی را انتخاب نماییم که در این خصوص از عملکرد مناسبی برخوردار باشد. در این آزمون، میزان