TV technologie uit de doeken

12 reacties
Inhoudsopgave
  1. 1. Inleiding
  2. 2. LED of CCFL
  3. 3. Kleurweergave
  4. 4. Kleurtemperatuur
  5. 5. Gamma
  6. 6. Beeldverbetering
  7. 7. Frame-interpolatie
  8. 8. Deinterlacing
  9. 9. In de winkel
  10. 10. Reacties

Inleiding

Platte TV’s worden steeds beter. Toch worden veel specificaties overdreven en wordt de consument soms opzettelijk op het verkeerde been gezet. Wij zetten alle belangrijke eigenschappen op een rijtje, geven tips en helpen je op weg de testdata van veel nieuwe TV’s die je op onze site vind, te duiden.

‘Beeldkwaliteit’ is een ruim begrip, dat is op te delen in twee hoofdcategorieën: mechanische en elektronische beeldkwaliteit. Onder mechanische beeldkwaliteit verstaan we de limieten in helderheid, contrast, reactiesnelheid en kleurweergave die bepaald worden door het gebruikte LCD of plasma-panel en de eventuele backlight-verlichting. Het elektronische aspect van de beeldkwaliteit wordt bepaald door eventuele dynamische backlight-regeling, contrast- en kleuroptimalisatie, ruisonderdrukking en de kwaliteit van deinterlacing en scaling. Duizelt het? Geen paniek, we zullen de aspecten puntsgewijs uitleggen. Met de informatie uit dit artikel op zak kun je vervolgens testgegevens van veel nieuwe TV’s in onze site interpreteren én beter voorbereid de winkel instappen, wanneer je een nieuw toestel zoekt.

Wat is contrast?

Waarschijnlijk de meest gehypete specificatie van televisies is de contrastratio, ofwel het verschil in helderheid tussen zwart en wit. Een contrastratio van 10.000:1 betekent dat de helderheid van wit 10.000 maal zo hoog is als de helderheid van zwart. Een televisie met een maximale helderheid van 500 Candela per vierkante meter (cd/m2) en een contrastwaarde van 10.000:1 heeft bij weergave van zwart een helderheid van 500 / 10.000 = 0,05 cd/m2, want  500 (wit) gedeeld door 0,05 (zwart) is 10.000. Zou de helderheid van zwart iets hoger zijn, bijvoorbeeld 0,1 cd/m2, dan daalt het contrast met de helft, want 500/0,1 = 5.000. Vooral de helderheid van zwart is dus erg belangrijk voor de contrastratio. TV’s met een betere, diepere, zwartweergave scoren daarom al snel véél beter dan modellen waarbij zwart als donkergrijs wordt weergegeven. Traditioneel is een diepe zwartweergave één van de sterke punten van plasma ten opzichte van LCD en daarom is de contrastratio van plasmaschermen vaak ook beter.

Dynamisch Contrast

Fabrikanten buitelen echter over elkaar heen met steeds hogere getallen, in de hoop dat de consument kiest op basis van de specificaties op het schapkaartje in de winkel. In de praktijk echter blijken fabrikantopgaven en onafhankelijke metingen niet met elkaar te rijmen.  Contrastclaims van 500.000:1 of zelfs 5.000.000:1 zijn geen uitzondering, waarbij vaak wordt verwezen naar de ‘dynamische’ contrastwaarde. Dynamisch contrast wil zeggen dat de metingen voor zwart en wit met andere interne instellingen in de televisie gemeten zijn. Bij LCD TV’s wordt steeds vaker de helderheid van de achtergrondverlichting teruggeschroefd op het moment dat er een donker beeld getoond wordt. Hierdoor laat het LCD paneel minder licht door en wordt zwart dus zwarter. Wanneer er een zwartmeting gedaan wordt met behulp van een compleet zwart beeld en gedimde achtergrondverlichting, komt er een hele goede score uit de bus.

Wanneer bij het meten van de witwaarde een geheel wit scherm getoond wordt, schakelt de televisie de backlights automatisch weer naar een helderder niveau, om zo ook een hoge withelderheid te laten noteren. Zo’n dynamische contrastmeting is leuk voor in de lijst met specificaties, maar zegt helaas niets over hoe donker zwart is wanneer er gelijktijdig ook heldere elementen in beeld zijn. Het feitelijke ‘mechanische’ contrast ligt veel lager. Uit tests die wij in ons testlab uitvoeren blijkt dat TV’s die het héél goed doen, een échte contrastratio hebben rond de 7000:1, een enorm verschil dus met de geclaimde waarden. Wij testen televizie zowel met achtereenvolgens een compleet zwart en een compleet wit scherm, waarbij het dynamische contrast gemeten wordt, alsook met een schaakbord-testpatroon waarbij het beeld uit witte en zwarte vlakken bestaat. Deze laatste ANSI meting geeft het beste beeld van het daadwerkelijke contrast van een televisies.


Voor een realistische meting van het contrast gebruiken wij een 'schaakbord' patroon waarbij wit en zwart tegelijk weergegeven worden.

LED of CCFL

Naast extreem hoge contrastwaardes is er nog een kenmerk waar fabrikanten graag mee schermen, namelijk ‘LED televisie’. Die term doet vermoeden dat dit type scherm bestaat uit allemaal kleine ledjes, die samen het beeld produceren. Niets is echter minder waar. Ook LED TV’s maken gewoon gebruik van een LCD paneel, zij het met een andere vorm van achtergrondverlichting.

Een LCD scherm produceert namelijk zelf geen licht, maar wordt van achteren verlicht door een lichtbak met daarin meerdere lampen. De pixels van een LCD scherm kunnen dit licht tegenhouden om zo een zwart beeld te creëren, geheel doorlaten om tot wit te komen, of in mengverhoudingen de kleuren rood, groen en blauw doorlaten, om zo kleurschakeringen mogelijk te maken. Traditioneel bevat die lichtbak achter het scherm meerdere zogenaamde CCFL lampen, een soort ultradunne TL-buizen. Bij LED TV's zijn deze CCFL lampen vervangen door LED lampjes. Deze hebben twee directe voordelen: een beperkt formaat en een gering energieverbruik. Hierdoor is het mogelijk om TV’s met LED verlichting platter uit te voeren dan CCFL modellen, terwijl het energieverbruik lager is.

Voor de beeldkwaliteit biedt LED op zich echter geen voordeel ten opzichte van CCFL! Het kleurbereik dat met witte LED’s gehaald kan worden is net als bij CCFL lampen ruim genoeg voor de huidige PAL en HDTV normen en ook wat helderheid betreft biedt LED geen voordeel. LED kan wel voordelen hebben voor het contrast, omdat het – afhankelijke van de implementatie – mogelijk is om LED clusters achter het scherm ‘lokaal’ te dimmen. Hierdoor kunnen witte delen van het scherm met volledige helderheid weergegeven worden, terwijl donkere delen donkerder kunnen zijn, door lokaal de LED’s minder helder te laten branden. LED is echter geen tovertechnologie en LED televisies zijn dan ook niet per definitie beter dan ‘normale’ LCD modellen.

Kleurweergave

Hoe kleuren weergegeven worden is nauwkeurig gespecificeerd in de PAL en Rec.709 normen voor respectievelijk SD- en HDTV weergave. Deze normen bepalen welke kleurtemperatuur het grijsverloop tussen wit en zwart moet hebben, wat wil zeggen dat wit gelig (‘warm’) of juist blauwig (‘koud’) moet worden weergegeven. Ook leggen beide normen precies vast wat de maximale kleurverzadiging voor de primaire kleuren rood, groen en blauw moet zijn.

Steeds meer televisies kunnen echter een groter kleurbereik weergeven. Deze zogenaamde ‘wide color gamut’ schermen kunnen roder rood, groener groen en blauwer blauw tonen dan onze televisienormen voorschrijven. Dat klinkt goed, maar in de praktijk is het niet wenselijk. Een scherm met een veel groter kleurbereik laat namelijk alle kleurnuances intensiever zien dan de bedoeling is.  In de afbeelding hieronder is– overdreven – te zien wat het effect van een te groot kleurbereik kan zijn: links het originele beeld en rechts hetzelfde beeld op een scherm met een te groot kleurbereik, waarop kleuren onrealistisch sterk worden aangezet.


Een te groot kleurbereik (rechts) kan tot onrealistische beelden leiden.

Om de kleurweergave van televisies te meten, gebruikt Hardware.Info een zogenaamde colorimeter, waarmee nauwkeurig is vast te stellen of het kleurbereik van televisies overeenkomt met de PAL en HDTV normen en in hoeverre hier afwijkingen in zitten. Van elke geteste televisie vind je op de site onderstaand CIE diagram terug. In de vorm van een driehoek met de hoekpunten rood, groen en blauw laat deze het kleurbereik van de televisie in kwestie zien. De donkergrijze driehoek geeft hierbij de gewenste kleurruimte volgens de HDTV norm aan, de witte driehoek de daadwerkelijk gemeten waarden. In het voorbeeld van afbeelding 2 zien we dat het kleurbereik voor rood vrijwel perfect is, terwijl de TV met name bij groen een te groot kleurbereik heeft en niet gelijk valt met de zwarte driehoek die de HDTV kleurruimte voorschrijft.

Een CIE diagram laat zien in hoeverre het kleurbereik van een TV (witte driehoek) overeenkomt met het gewenste kleurbereik (zwarte driehoek).

Kleurtemperatuur

Samen met de kleurweergave meten we ook het grijsverloop en de kleurtemperatuur van de ‘kleur’ wit. Wit is eigenlijk geen kleur, maar kan allerlei tinten hebben. Voor televisieweergave is een temperatuur van 6500 graden Kelvin optimaal, dit is ook hoe regisseurs en producenten van TV programma’s en film hun beelden bekijken op gekalibreerde schermen. 6500 Kelvin is vrij ‘warm’:  het is een wat gelig wit. Vrijwel alle televisies staan standaard een stuk kouder afgestemd, met – anders dan verwacht – een veel hogere kleurtemperatuur en een blauwer beeld. Zo’n hoge kleurtemperatuur levert een helderder, meer sprankelend beeld op, maar is minder realistisch.

Vrijwel alle fabrikanten voorzien hun televisies echter ook van een beeld voorkeursinstelling die wél in de buurt komt van 6500 graden  Kelvin. Meestal heet deze beeldstand Movie of Cinema. Wij voeren onze tests, wanneer mogelijk, dus ook uit in deze ‘filmweergave’ stand. Onderstaande afbeelding laat zien hoe de kleurtemperatuur van de grijsschaal tussen zwart (links) en wit (rechts) er uitziet. In dit voorbeeld is te zien dat de kleurtemperatuur toeneemt met de helderheid, terwijl deze idealiter rond de 6500 Kelvin moet blijven.

De kleurtemperatuur moet over het gehele verloop rond de 6500 Kelvin liggen.

De kleurtemperatuur kan ook op een andere manier bekeken worden, waarbij we de individuele primaire kleuren rood, groen en blauw apart bekijken. In onderstaande figuur zie je deze weergave. Wanneer alle drie de kleuren op de 100% lijn liggen, is de kleurtemperatuur precies 6500 Kelvin. Het voorbeeld in de afbeelding hieronder laat zien dat de kleur groen over het hele verloop iets te sterk vertegenwoordigd is, terwijl rood onder de gewenste sterkte ligt. Blauw loopt daarentegen langzaam op, wat ook meteen verklaart waardoor de kleurtemperatuur in de eerdere grafiek toeneemt.

De afwijking van de gewenste kleurtemperatuur wordt weergegeven als ‘Delta E’. Deze waarde geeft de afwijking van de het gewenste meetresultaat weer. Als vuistregel geldt dat een Delta E score van minder dan vier voor het menselijk oog nauwelijks waarneembaar is. Is de meeste gevallen liggen de Delta E waarden van een televisie hier (ver) boven, zo is de roze lijn bij sommige geteste TV’s überhaupt niet zichtbaar.

Het bovenste deel van de grafiek laat zien hoe de primaire kleuren zich verhouden, in het ideale geval vallen de drie lijnen samen. Het onderste deel laat de Delta E waarde, ofwel kleurafwijking zien.

Gamma

Ook de gammawaarden van televisies meten we. Gamma geeft aan hoe licht of donker het beeld in zijn geheel is, tussen volledig zwart en wit in. Hoe hoger de gammawaarde, hoe donkerder het beeld; hoe lager de gammawaarde, hoe lichter. Voor weergave van televisiebeelden wordt een gammawaarde van 2.2 als ideaal gezien. Hoewel je zou verwachten dat de helderheid op het scherm (vertikaal in de grafiek) gelijk zou zijn aan de bijbehorende waarde van het signaal (horizontaal), zie je dat het feitelijk een curve is. Dit heeft te maken met de manier waarop ouderwetse beeldbuisschermen beeld weergeven. Omdat de PAL en HDTV signaalnormen hier rekening mee houden, geldt ook voor moderne schermen dat deze de gammacurve moeten volgen om beelden correct weer  te geven. De onderstaande grafiek, waarbij de gammawaarden tussen zwart (links) en wit (rechts) gemeten worden, laten op twee manieren zien hoe donker of licht het beeld in zijn geheel wordt weergegeven.

De gamma 2.2 curve is aangegeven als witte stippellijn. De blauwe lijn met meetwaarden laat zien dat de deze televisie een iets te licht beeld weergeeft. Het gammaverloop laat dan ook zien dat dit ver onder de gewenste 2.2 ligt.

Beeldverbetering

Om beelden zo helder en sprankelend mogelijk weer te geven, zijn televisies meestal voorzien van tal van opties voor ‘beeldverbetering’. Beeldverbetering tussen aanhalingstekens, want hoewel opties als dynamische kleurweergave en automatisch contrast ervoor zorgen dat beeld altijd lekker van het scherm af ‘knalt’, zijn ze het equivalent van de loudness en de compressorfuncties bij geluid en daarmee onwenselijk voor puristen. Wil je een zo natuurgetrouw mogelijk beeld, dan is het meestal aan te raden om alle ‘dynamische’ en ‘automatische’ beeldinstellingen uit te schakelen.

Stel, je bekijkt een film met een donkere nachtscene waarin zich eigenlijk geen witte elementen bevinden en het beeld over het geheel genomen dus donker is. Schakel je dynamisch contrast in, dan ‘rekt’ de televisie het contrast zodanig op, dat de helderste elementen in beeld écht 100% wit worden. Resultaat is dus dat het beeld niet langer donker is, maar gewoon licht wordt, waardoor het beoogde effect van de regisseur verloren gaat. 

Automatische kleur- en contrast optimalisatie zorgen ervoor dat beelden altijd met volledige helderheid en kleur getoond worden, ook wanneer dit niet de bedoeling van de regisseur is.

Frame-interpolatie

Een laatste trend die we niet onbesproken willen laten is frame-interpolatie, ook wel 100Hz, 200Hz of 400Hz technologie genoemd. Wat al deze technologieën gemeen hebben, is dat ze tussen twee bestaande beelden van het bronsignaal, één of meerdere extra tussenbeelden uitrekenen en invoegen. Vooral bij films die uit slechts 24 of 25 beelden per seconde bestaan, levert dit een vloeiender beeld op, waarbij ook bij snelle bewegingen een scherp beeld zichtbaar blijft.

Frame-interpolatie heeft echter een groot nadeel. Wanneer een voelbal zich in onderstaand voorbeeld in beeld 1 helemaal linksonder bevindt en in beeld 2 helemaal rechtsboven, is het gemakkelijk om een tussenbeeld uit te rekenen waarbij de bal zich in het midden van het beeld bevindt. Maar wat als zich in het midden van het beeld een boom bevindt? De TV weet dan niet of de bal voor of achter de boom langs is gevlogen en moet dat dus gokken.

Het verschil tussen niet-geinterpoleerd en geinterpoleerd beeld

Hetzelfde geldt bij objecten die in beeld 1 nog niet en in beeld 2 wél zichtbaar zijn. Om een tussenbeeld te creëren, moet de software in de TV in deze gevallen gokken wat er tussen die twee beelden is gebeurd. En dat gaat niet altijd goed, met vreemde bijeffecten als gevolg.  Close-ups van mannelijke gezichten met een stoppelbaard zijn een bekend probleem. De software kan de beweging van de individuele baardharen vaak niet goed volgen, waardoor het kan lijken of de baard stilstaat of zich los van de rest van het gezicht beweegt.

Bij veel bewegingen is het vaak makkelijk om een tussenbeeld uit te rekenen, maar in andere gevallen moet de TV zelf ‘gokken’ hoe een tussenbeeld er uit zou moeten zien.

Ook snel bewegende objecten over een langzamer bewegende achtergrond laten vaak vreemde beeldfouten aan de randen zien. Nu moet gezegd worden dat de ene fabrikant frame-interpolatie beter onder de knie heeft dan de andere. Vooral Philips, Sony en Samsung doen het erg goed, terwijl Sharp, LG en Panasonic wat achterblijven en meer beeldfouten laten zien. Ben je er gevoelig voor, dan zul je echter ook bij de beste TV’s merken dat er iets ‘niet klopt’ wanneer frame-interpolatie is ingeschakeld. In dat geval is er gelukkig wel altijd de mogelijkheid om de functie uit te schakelen.

Deinterlacing

Alle SD- en vrijwel alle HDTV uitzendingen maken gebruik van ‘interlaced’ beelden. Hierbij worden om beurten de even en oneven beeldlijnen opgenomen en als twee losse ‘fields’ achter elkaar uitgezonden. Een interlaced TV signaal bestaat uit 50 van die fields, die per stuk dus de helft van het totale aantal beeldlijnen bevatten. Interlacing komt uit de tijd van de beeldbuistelevisie, die aanvankelijk niet in staat was om een beeld in één keer op te bouwen. Moderne platte schermen doen dit juist wel en geven beelden altijd ‘progressive’ weer, wat wil zeggen dat alle beeldlijnen in één keer op het scherm getoond worden in plaats van beurtelings.

Om interlaced beeld weer te geven op een progressive scherm, moet het signaal eerst ge-deinterlaced worden. Gebeurt dit niet, dan kunnen kam-effecten ontstaan omdat er tussen het opnemen van de fields met even en de oneven lijnen een tijdsverschil bestaat, waardoor objecten bewogen kunnen zijn tussen de twee fields.

Interlacing artefacts
Bij interlaced beeldmateriaal ontstaan bij bewegingen verschillen tussen twee opvolgende fields, met 'kam-effecten' als gevolg. Goede deinterlacing verhelpt dit probleem.

Deinterlacing kan op verschillende manieren gebeuren. De eenvoudigste methode is om de fields na elkaar weer te geven, waarbij elke beeldlijn wordt verdubbeld om heel het beeld te vullen. Resultaat hiervan is dat de beeldscherpte halveert en er kartelrandjes kunnen ontstaan.

Mooier is het om beide fields die samen één beeld maken te analyseren op beweging en waar mogelijk het beeld van beide fields in elkaar te ‘weven’. Op plaatsen waar een duidelijk verschil tussen de twee fields bestaat kan dan alsnog voor een (slimme) interpolatiemethode gekozen worden. Inmiddels geldt dat de meeste fabrikanten interlaced beelden met prima kwaliteit kunnen weergeven, maar verschillen zijn er nog altijd. Met behulp van de HQV benchmark DVD en Blu-ray beoordelen wij de kwaliteit waarmee TV’s interlaced beeld kunnen weergeven.

In de winkel

Ga je een televisie kopen, staar je dan niet blind op de specificaties, maar kijk vooral goed of het beeld je bevalt. Valkuil is daarbij dat de meeste televisies tegenwoordig een 'thuis' en een 'winkel' modus hebben. In die laatste stand staat de helderheid meestal op maximaal, om lekker op te vallen naast modellen van de concurrent. Vraag bij voorkeur dus of het mogelijk is om de TV in de 'thuis' modus te bekijken, bij voorkeur in de film of cinemastand.

Wil je meer weten over door ons geteste televisies, kijk dan op de TV productpagina waar je uitgebreide testresultaten kunt bekijken, tabellen en grafieken kunt opvragen en waar je uiteraard ook prijzen kunt vergelijken.

Philips 42PFL6805H

0
*