Een tv meten en kalibreren: metingen en grafieken interpreteren

Hoe worden onze metingen gedaan?

Al onze metingen gebeuren in de beeldmode die het dichtst aanleunt bij de relevante standaarden (Rec.709 voor SDR en Rec.2020 voor HDR). Dat is in bijna alle gevallen de ‘Film’ of ‘Bioscoop’ beeldmode. We schakelen daarbij alle beeldverwerking uit die interfereert met de metingen. Typische voorbeelden zijn de lichtsensor, of local dimming. Op die manier meten we de prestatie en dus meetresultaten die jij als eindgebruiker mag verwachten.

Contrast

Het contrast van een scherm is de verhouding tussen de helderste waarde die het scherm kan weergeven en de donkerste waarde. Bijvoorbeeld: een scherm dat wit toont met een maximale luminantie van 200 cd/m² en zwart met een minimale luminantie van 0,1 cd/m² heeft een contrast van 200/0,1 = 2.000:1.

Metingen voor contrast worden zeer sterk beïnvloedt door de manier waarop je meet. Het ANSI-contrast gebruikt een schaakbordpatroon en is daarom een goede indicator van het eigen contrast van het scherm. Zwart en wit staan immers tegelijk in beeld. On/off-contrast is vaak veel gunstiger omdat de meting achtereenvolgend een wit testbeeld en een zwart testbeeld meet. Om het volledige uitschakelen van het scherm tegen te gaan voeren we die meting uit met een wit of zwart venster dat 10% van het beeld beslaat op een lichtgrijze achtergrond (die varieert om een identiek gemiddelde helderheid te creëren). Daarnaast moet je rekening houden met de nauwkeurigheid van de meter. Onze C6 HDR2000 heeft een nauwkeurigheid van 4%. Op het contrast zit bijgevolg een fout van 8%.

LCD-schermen halen typisch een eigen ANSI-contrast rond de 1.000:1 (IPS-paneel), en 3.000:1 (VA-paneel). Local Dimming kan dat getal sterk optrekken, naar 10.000:1 of meer. OLED-schermen registeren op onze meter als perfect zwart, al zou een laboratoriumklasse meter daar nog iets meten. Voor de woonkamer mag je OLED-zwart als perfect beschouwen.

Kleurtemperatuur

Wit licht is geen universeel gegeven: het ‘witte’ licht van een gloeilamp ziet er heel anders uit dan dat van een typische buislamp en die verschillen allebei van zonlicht. Daarom is het noodzakelijk dat we ‘wit’ definiëren.

Het wit van de HDTV-norm wordt gedefinieerd door D65, een gestandaardiseerde, theoretische lichtbron die overeenkomt met daglicht. D65 heeft een kleurtemperatuur van 6504 K (Kelvin, een temperatuureenheid uit de thermodynamica). Hogere kleurtemperaturen hebben een blauwe tint, lagere kleurtemperaturen hebben een oranje/rode tint.

Omdat we lichtblauw meestal met winter en ijs associëren refereren we naar ‘blauwige’ beelden als koel. Dat is dus juist het omgekeerde van wat de pure wetenschap zegt: blauwe tinten zien we immers bij hoge kleurtemperaturen! Hou daar terdege rekening mee: als we spreken van ‘koele’ beelden is de kleurtemperatuur hoog, en als we de beelden als ‘warm’ ervaren is de kleurtemperatuur laag. Niet echt intuïtief, maar het is niet anders.

Op een televisie is de juiste kleurtemperatuur (6504 K) bijna altijd de ‘warmste’ instelling. Kies dus als kleurtemperatuur ‘warm’, ‘warm2’, die instelling staat bijna altijd correct als je de ‘film’ beeldmode selecteert.

Grijsschaal

De grijsschaal toont het meetresultaat in 21 stappen van zwart naar wit. Alle tussenliggende grijswaarden moeten eenzelfde neutrale tint hebben, die overeenkomt met D65 wit. De uniforme weergave van de grijsschaal is uitermate belangrijk voor een correcte kleurweergave van het beeld en heeft impact op alle beelden, niet enkel op grijstinten.

SDR Grijsschaal - Kleurtemperatuur

Rechts bovenaan: Deze grafiek toont de gemiddelde kleurtemperatuur. Ideaal mikken we op 6504 K (gele lijn). Hogere kleurtemperaturen zijn ‘koeler’ en geven het scherm een blauwe tint, lagere kleurtemperaturen zijn ‘warmer’ en geven het scherm een rode tint.

SDR Grijsschaal – RGB balans

Rechts onderaan: Deze grafiek verduidelijkt hoe de kleurtemperatuur afwijkt van de norm. De grafiek toont de relatieve balans van rood, groen en blauw voor elke grijswaarde. Ideaal vallen die drie lijnen bij metingen samen op 100. Vallen ze niet samen, dan wil je toch een zo horizontaal verloop van elke lijn. Loopt de rode lijn bijvoorbeeld consistent op 95, dan is er een licht te kort aan rood en heeft het beeld een lichte cyaan tint. De meest zichtbare afwijking is een teveel  of tekort aan groen. Loopt de grafiek erg grillig, dan is dat mogelijk erg zichtbaar omdat de ene grijstint dan bijvoorbeeld wat rood is terwijl een andere wat groen is. Hoe zichtbaar die fouten zijn kan je opmaken uit de volgende grafiek.

SDR Grijsschaal – Delta2000 fouten

Links bovenaan: Op dit staafdiagram wordt voor elke grijswaarde de DeltaE2000 fout weergegeven. Fouten kleiner dan één zijn met het blote oog niet zichtbaar (referentieniveau). Fouten onder de drie zijn in sommige gevallen zichtbaar maar zijn in de huiskamer en zonder een referentie vermoedelijk onzichtbaar. Fouten boven drie kunnen een zichtbaar effect hebben. We geven onder de grafiek de gemiddelde fout. Daar mikken we bij de metingen uiteraard op een fout kleiner dan drie.

SDR Grijsschaal – Gammawaarde

Links onderaan: Hier zie je het verloop van de gammawaarde. De gammawaarde bepaalt hoe de helderheid van de grijstinten verandert wanneer het signaal van donker naar helder evolueert. Dat gebeurt niet lineair, maar volgens een exponentiële curve. De gammawaarde bepaalt hierbij hoe de curve verloopt, wat vooral impact heeft op de lagere en middelste grijswaardes. Lagere gammawaardes maken zwart- en grijstinten helderder. Ze zorgen zo voor meer zwartdetail, maar ook voor een ietwat fletser beeld. Hogere waardes maken zwartdetail donkerder en het beeld krijgt daardoor een meer contrastrijk uitzicht.

De norm voor de gammacurve is BT.1886. Deze gebruikt een 2,4 gammawaarde maar houdt rekening met de echte zwartwaarde van de televisie, zodat zwartdetail beter zichtbaar blijft. Fabrikanten mikken soms ook nog op een klassieke 2,4 gammawaarde, of op het nog steeds populaire 2,2. Zolang de gammawaarde tussen 2,2 en 2,4 blijft zijn we over het algemeen tevreden. In een donkere kijkomgeving mag je 2,4 gebruiken, in een heldere kijkomgeving is 2,2 zinvoller. BT.1886 zou relatief universeel inzetbaar moeten zijn.

SDR Kleurchecker

In deze grafiek meten we de prestaties van de algemene kleurweergave. De testkleuren zijn gebaseerd op de veelgebruikte GretagMacbeth kleurkaart. Rechts zie je de weergave van de kleuren in het CIE 1976 kleurdiagram. De vierkanten zijn het doel, de ronde stippen zijn de meetwaardes.

Links zie je het staafdiagram met de deltaE2000 fout. Zoals steeds zijn foutwaardes onder één niet zichtbaar (referentie). Fouten onder de drie zijn in sommige gevallen zichtbaar maar zijn in de huiskamer en zonder een referentie vermoedelijk onzichtbaar. Fouten hoger dan drie kunnen vaak zichtbaar zijn. Huidskleuren zijn in deze grafiek de eerste twee kleuren naast de grijswaardes, en in het diagram zijn ze voor het gemak even omcirkeld in wit.

SDR Kleurverzadiging

Kleurverzadiging bepaalt hoe fel een kleur er uit ziet. Bij 0% verzadiging heb je wit, en naarmate je grotere waardes van verzadiging hebt, voeg je meer kleur toe.

Links bovenaan: Op dit staafdiagram wordt de DeltaE2000 fout weergegeven, voor elke kleur in vijf verzadigingsstappen. Foutwaardes lager dan één zijn onzichtbaar, foutwaardes kleiner dan drie zijn in sommige gevallen zichtbaar maar zijn in de huiskamer en zonder een referentie vermoedelijk onzichtbaar. Fouten hoger dan drie kunnen vaak zichtbaar zijn.

Aan de rechterzijde van de metingen vind je het kleurdiagram. Vierkantjes zijn ideale waardes, cirkels zijn meetpunten. Voor elke kleur vertrek je vanuit het centrum van het diagram (wit) en zie je in vijf stappen het verloop tot de volledige kleur. Dit scherm vertoont een relatief kleine fout in rood en magenta. Op het kleurdiagram zie je dat rood over het algemeen te verzadigd is (meetpunten lopen te snel naar de volledige kleur). Dat beïnvloedt uiteraard ook magenta (een secundaire kleur: blauw + rood), maar magenta wordt duidelijk ook iets te veel naar blauw getrokken.

HDR metingen

Ook in HDR meten we de prestaties uit. Daar gelden natuurlijk andere normen, maar de interpretatie van de resultaten is grotendeels identiek. In HDR gebruiken we bovendien een andere foutenformule, namelijk DeltaEICTP_240. Alle metingen zijn gedaan voor HDR10.

HDR Grijsschaal – RGB balans

Links bovenaan: Deze grafiek verduidelijkt hoe de kleurtemperatuur afwijkt van de norm. De grafiek toont de relatieve balans van rood, groen en blauw voor elke grijswaarde. Je interpreteert deze op dezelfde manier als bij SDR.

HDR Grijsschaal – DeltaEICTP_240 fouten

Links onderaan: Op dit staafdiagram wordt voor elke grijswaarde de DeltaEICTP_240 fout weergegeven. Fouten kleiner dan één zijn met het blote oog niet zichtbaar (referentieniveau). Fouten onder de drie zijn in sommige gevallen zichtbaar maar zijn in de huiskamer en zonder een referentie vermoedelijk onzichtbaar. Fouten boven drie kunnen een zichtbaar effect hebben. We geven onder de grafiek de gemiddelde fout. Daar mikken we uiteraard op een fout kleiner dan drie.

We geven bovendien ook twee grafieken. In de bovenste grafiek zit ook de luminantiefout, in de onderste wordt enkel naar de kleurafwijking gekeken. Is de fout zonder luminantie erg klein, maar die met luminantie erg groot, dan is de grijsschaal neutraal en correct, maar zijn de grijswaardes te donker of te helder.

HDR EOTF – Luminantie

Rechts bovenaan: Dit is het verloop van de EOTF (Electro-Optical Transfer Function). De EOTF bepaalt hoe het elektrische signaal omgezet wordt naar helderheid. Ook de gamma-curve die we in SDR gebruiken is een EOTF. HDR10 gebruikt een andere standaard, namelijk PQ (Perceptual Quantizer). De gele lijn geeft de ideale curve aan, de zwarte lijn is het gemeten resultaat. Ligt het resultaat boven de gele lijn is het beeld te helder en omgekeerd. De EOTF eindigt in een plateau, afhankelijk van de maximale luminantie van het scherm. Daarvoor kijken we naar de volgende grafiek.

Rechts onderaan: De gammacurve voor SDR is relatief. Het verloop is bepaald, maar de absolute waardes zijn afhankelijk van het gemeten maximum. De PQ EOTF is echter een absolute EOTF. Dat betekent dat een bepaalde signaal-waarde altijd overeenkomt met een bepaalde helderheid, ongeacht de maximale helderheid van het scherm. In deze grafiek zie je hoe de curve verloopt en op welk maximum ze uitkomt. Daar waar de curve het maximum van het scherm benadert, buigt ze langzaam of om geen of minimaal witdetail te verbergen. Die bewerking noemen we tonemapping. Er zijn geen regels voor hoe dit gebeurt. Maar indien het scherm de curve te snel afvlakt maak je content donkerder daar waar dat niet noodzakelijk is. Vlakt het scherm de curve af in een recht hoek, dan verlies je mogelijk witdetail.

Onze metingen worden gedaan metadata die een maximum van 1000 cd/m² signaleert. De curve moet dus uiteindelijk op een plateau komen bij waarde 75.

HDR Piekluminantie vs Window size

In deze grafiek zie je de maximale helderheid die bereikt wordt in een wit venster dat x% van het scherm beslaat. De meting uiterst links is het 1% venster, en kan je beschouwen als een indicatie voor hoe helder de highlights in beeld kunnen zijn. De meting uiterst rechts is een 100% wit beeld. Indien die veel lager is dan het maximum, dan betekent dat dat het scherm bepaalde beperkingen heeft, meestal in verband met stroomverbruik. Het voorbeeld hier is een typische OLED. Op een volledig wit scherm zijn die aanzienlijk minder helder dan hun maximum.

Voor goede HDR-weergave is een maximum van 500 cd/m² vereist. Wil je echt de impact van HDR zien dan is 750-1.000 cd/m² vereist.

HDR Kleurchecker

In deze grafiek meten we de prestaties van de HDR- kleurweergave. De testkleuren zijn gebaseerd op echte HDR-content. Rechts zie je de weergave van de kleuren in het CIE 1976 kleurdiagram. De vierkanten zijn het doel, de ronde stippen zijn de meetwaardes.

Links zie je het staafdiagram met de DeltaEICTP_240 fout. Zoals steeds zijn foutwaardes onder één niet zichtbaar (referentie). Fouten onder de drie zijn in sommige gevallen zichtbaar maar zijn in de huiskamer en zonder een referentie vermoedelijk onzichtbaar. Fouten hoger dan drie kunnen vaak zichtbaar zijn.

Deze metingen zijn erg lastig voor veel schermen, vooral omdat de kleuren vaak erg helder zijn, en de fouten met luminantie daardoor erg groot zijn.

HDR Kleurverzadiging

Kleurverzadiging bepaalt hoe fel een kleur er uit ziet. Bij 0% verzadiging heb je wit, en naarmate je grotere waardes van verzadiging hebt, voeg je meer kleur toe. In HDR meten we de verzadiging ten opzichte met het UHDA-P3 kleurbereik als maximum, omdat geen enkele tv Rec.2020 volledig afdekt.

Aan de rechterzijde vind je het kleurdiagram. Vierkantjes zijn ideale waardes, cirkels zijn meetpunten. Voor elke kleur vertrek je vanuit het centrum van het diagram (wit) en zie je in vijf stappen het verloop tot de volledige kleur. De interpretatie is identiek als bij SDR.

Links: Op dit staafdiagram wordt de DeltaEICTP_240 fout weergegeven, voor elke kleur in vijf verzadigingsstappen. Foutwaardes lager dan één zijn onzichtbaar, foutwaardes kleiner dan drie zijn in sommige gevallen zichtbaar maar zijn in de huiskamer en zonder een referentie vermoedelijk onzichtbaar. Fouten hoger dan drie kunnen vaak zichtbaar zijn. Ook hier geven de fout met en de fout zonder luminantie weer, zodat je kan inschatten of de fout hoofdzakelijk afkomstig is van kleurfouten of van een te helder of te donkere weergave.

HDR Kleurbereik

Naast maximale helderheid is ook het kleurbereik erg belangrijk voor HDR-weergave. De Rec.2020 norm bestrijkt immers een veel groter kleurbereik dan SDR Rec.709. Een volledige afdekking van Rec.2020 ligt momenteel nog buiten de capaciteiten van alle tv’s. We mikken daarom meer op UHDA-P3. In deze grafiek zie je welk percentage van Rec.2020 en UHDA-P3 de televisie kan afdekken. Je kan ook vrij goed zien in welke kleur de tv al dan niet te kort schiet.

Voor goede HDR-beelden mikken we op 90% UHDA-P3 (gemeten in het CIE 1931 xy model). We geven de getallen gemeten in (CIE 1976 uv) ook mee, die worden vaak door fabrikanten gebruikt. De xy-cijfers zijn echter een betere indicatie voor de prestaties.

Meer informatie

Wil je meer weten over het optimaal instellen of kalibreren van je televisie? Of ben je op zoek naar informatie over het aansluiten van je tv? Neem dan onze tips en advies-sectie door.