Farbspektrum-Analyse und Vergleich – CCFL/Plasma/LED/CRT/OLED

[HeldImZelt]

Hallo,
gibt es irgendwo Farbspektrum Analysen und Vergleiche zwischen den gängigen Methoden der Lichterzeugung bei TVs (CCFL, Plasma, Blau/Gelb LEDs, RGB-LEDs, OLED und CRTs)? Die dürften doch z.T. identische Probleme wie Energiesparlampen haben, dass das Farbspektrum nicht vollständig wiedergegeben wird.

Was ich bisher in Erfahrung bringen konnte ist, dass Blau/Gelb LEDs (Billig-LEDs) eine Rotschwäche haben und RGB-LEDs schmalbandig (http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:LED_weiss_phosphor2.svg&filetimestamp=20070215070911) (um die jeweiligen Primärfarben) sind. CCFLs sollen ebenfalls deutlich begrenzt sein, ähnlich wie Leuchtstoffröhren. Für die Aquaristik gibt es extra breitbandige und teure Leuchtstoffröhren, die wahrscheinlich auf natürliches Licht für die Fotosynthese der Pflanzen ausgerichtet sind. Kann natürlich auch einfach nur ein Marketinggag sein, keine Ahnung.

Bei CCFLs (LCD) habe ich meist den Eindruck die Gammawerte sind viel zu hoch. Gesichter und Hautfarben wirken "Pantone" cremefarben, milchig und kontrastarm. Hängt das damit zusammen?

Haben CRTs und Plasmas die beste Farbspektrumwiedergabe?

[anddill]

Teilweise hilfreich:
http://www.heise.de/ct/inhalt/2010/10/146/

[Sailor Moon]

gibt es irgendwo Farbspektrum Analysen und Vergleiche zwischen den gängigen Methoden der Lichterzeugung bei TVs (CCFL, Plasma, Blau/Gelb LEDs, RGB-LEDs, OLED und CRTs)? Die dürften doch z.T. identische Probleme wie Energiesparlampen haben, dass das Farbspektrum nicht vollständig wiedergegeben wird.
Müssen sie ja als Selbststrahler auch nicht. Du musterst damit ja nicht ab, d.h. beleuchtest keine Farbproben. Damit ist nur noch die Farbvalenz entscheidend. Beispiel in Bezug auf den Weißpunkt, weil man es hier so schön erklären kann:

Kalibriere ich z.B. auf D50 oder D65, geht es mir bei einem Bildschirm nie darum, das entsprechende Normlichtspektrum auch nur annäherend zu erreichen (was nie möglich sein wird) - das kann ich mit den Meßgeräten auch gar nicht verifizieren, weil spektrale Informationen in den XYZ-Normfarbwerten bereits verlorengegangen sind. Wichtig ist nur, dass meine Umgebungs-/ Abmusterungsbedingungen mit dem Monitorweißpunkt farbmetrisch (für die weitere Verarbeitung nach dem Auge zählt ja auch nur die Farbvalenz, also die Bewertung des eintreffenden Farbreizes durch die Farbrezeptoren - das ist ja überhaupt erst die Voraussetzung für die additive Farbmischung und die gesamte Farbmetrik) möglichst identisch sind*. Wie gesagt, ich beleuchte damit ja keine Proben.

Ein spektrales Problem existiert dennoch - in Bezug auf die Kalibration über entsprechende Meßsonden:

http://www.prad.de/new/monitore/test/2010/test-dell-u2410-teil15.html#Korrektur

Anbei das Spektrum eines Displays mit WCG-CCFL Beleuchtung (92% NTSC):
http://foto.arcor-online.net/palb/alben/69/1896769/3935663066323933.jpg

White-LED (72% NTSC)
http://foto.arcor-online.net/palb/alben/69/1896769/3433613363653562.jpg

CCFL (72% NTSC)
http://foto.arcor-online.net/palb/alben/69/1896769/3961643866396564.jpg

Für die Abmusterung wird dann das Spektrum wieder entscheidend (klar, nur was einfällt kann auch reflektiert werden). Deswegen definieren die Normlichtarten ja ein Spektrum, das die entsprechenden Lampen annähernd erreichen. Ich selbst verwende die Philips Graphica Pro 950 (http://images.mercateo.com/pdf/LDBS_Lichtdienst/tld-graphica-pro.pdf) als Deckenbeleuchtung (Bildschirm ist auf 5800K kalibriert). Das ist zwar nicht ganz ideal, wollte mir aber einen Normlichtkasten ersparen. Wichtig ist, dass die Helligkeit hoch genug ist.

und RGB-LEDs schmalbandig (um die jeweiligen Primärfarben) sind.
Richtig - müssen sie auch sein, damit der Farbraum weiter vergrößert werden konnte. Interessant ist das freilich nicht für den TV-Bereich, sondern für Anwendungen in Richtung EBV am Rechner. Der W2420R von LG erreicht mit seinem RGB-LED Backlight beispielsweise etwa eine 15% höhere Abdeckung in Lab (D50) als ein Display mit WCG-CCFL Backlight.

Gruß

Denis

*
Übrigens ein Kardinalfehler (neben der Problematik im Link), der gerne in der TV-Kalibrierung gemacht wird - D65 ist eben keine allgemeingültige Lösung

[HeldImZelt]

Richtig - müssen sie auch sein, damit der Farbraum weiter vergrößert werden konnte.
Ich vermute mal, weil die Farben elementarer und reiner (und damit geeigneter für die additive Lichtmischung) sind als "unreinere" (Misch-)Lichter wie CCFL, die mit anderen Lichtwellen "verunreinigt" sind.

Wenn dem so ist, müsste das erzeugte Licht doch das natürliche Farbspektrum (besser als andere Lichtquellen) synthetisch produzieren können, so dass auch das Beleuchten von Proben annähernd natürlich aussehen müsste. Besser z.B. als Leuchtstoffröhren, wie sie in vielen Haushalten sind.

Ich habe hier eine weiße LED (blau/gelb). Wenn ich die im Dunkeln gegen eine Wand strahle, kommt das Relief viel stärker zur Geltung und das Licht wirkt deutlich unnatürlich. Das erscheint mir "schlechteres" Licht als von Leuchtstoffröhren zu sein. Ähnlich verhält es sich wohl auch mit Energiesparlampen, die man z.B. nicht in der Küche anbringen soll, weil das Essen dadurch schlechter aussehen soll. :)

Kann das subjektive Farbempfinden des Menschen die LED Farben (bei direkter Einstrahlung auf die Netzhaut) als natürlich empfinden, obwohl es auf Proben wiederum unnatürlich aussieht? Also das Bild auf dem Fernseher gut/natürlich aussieht, aber ein damit projiziertes Weiß (oder ein Bild) auf einen Gegenstand nicht?

Teilweise hilfreich:
http://www.heise.de/ct/inhalt/2010/10/146/
Werde ich lesen. :)

[Sailor Moon]

Ich vermute mal, weil die Farben elementarer und reiner (und damit geeigneter für die additive Lichtmischung) sind als "unreinere" (Misch-)Lichter
Richtig. Die Farben auf dem Spektralfarbzug der CIE-Normfarbtafel weisen die höchste Sättigung auf und sind, wie der Name schon sagt, reine Spektralfarben. Deswegen kann ich natürlich auch bei noch so intelligenter Wahl der drei Primärfarben nie alle sichtbaren Farben ermischen. In den Versuchen zur Farbnachstellung (die zur Definition des Normalbeobachters führten) der CIE, hat man deswegen die zu ermischende Zielfarbe in diesem Fall mit einer der Primärfarben* "verdünnt" (uneigentliche Farbmischung). Das abgeleitete XYZ-Normvalenzsystem vermeidet durch seine Defintion dann negative Werte.

Kann die Farbvalenz, bzw. das subjektive Farbempfinden des Menschen die LED Farben (bei direkter Einstrahlung auf die Netzhaut) als natürlich empfinden, obwohl es auf Proben wiederum unnatürlich aussieht? Also das Bild auf dem Fernseher gut aussieht, aber ein projiziertes Weiß auf einen Gegenstand nicht?

Ja - es zählt in Bezug auf das Auge (und auch die Farbmessgeräte) nur das, was "hinten rauskommt". Die gleiche, gemessene Farbvalenz wird, egal wie ihr Spektrum aussieht, unter gleichen Bedingungen**, zur gleichen Farbempfindung führen. Wenn ich nun aber (beliebiges, vereinfachtes Beispiel):

a) Meinen RGB-LED Bildschirm auf D65 kalibriere und einen Ausdruck davon anstrahlen lasse

b) dafür D65 Normlicht verwende (für das Auge im Weiß kein Unterschied)

...wird sich ein erheblicher Unterschied ergeben. Im RGB-LED Licht sind ja viele Spektralbestandteile nicht oder nur gering vorhanden und können von der Farbprobe auch nicht reflektiert werden. Für die Betrachtung der Bilddatei am Rechner macht das nichts aus. Ob ich mein sRGB-Bild da auf einem Bildschirm mit CCFL-Backlight betrachte oder einen Schirm mit RGB-LED Backlight nutze, macht bei korrektem Farbmanagement keinen Unterschied, wenn beide Bildschirme sich linear verhalten und den gewünschten Farbraum abdecken.

Gruß

Denis

*
Spektrales Licht: Rot: 700,0 nm, Grün: 546,1 nm, Blau: 435,8 nm

**
Hier spielt auch die chromatische Adaption des Auges eine wichtige Rolle (die mathematisch mühevoll (http://www.brucelindbloom.com/Eqn_ChromAdapt.html) und nicht ganz fehlerfrei nachvollzogen werden muß); die Angabe eines Farbwertes in XYZ-Normfarbwerten oder Lab macht deswegen nur in Bezug auf den vorliegenden Weißpunkt (d.h. seinen Farbmaßzahlen) Sinn (im ICC-Profil Workflow wird z.B. intern immer relativ zu D50 gearbeitet)

[(del)]

Schöne Sache das =) Was ist mit CRT/Plasma/OLED? Hier könnt ihr bestimmt noch bisschen tiefer rumgraben ;)

Wenn man jetzt kein Edge-LED nimmt, würde ich sagen, daß CCFL sich für solche Vergleiche eigentlich direkt disqualifiziert.
Ok, ich liebe meinen S1932 ;), aber ich habe noch nie und nirgendwo ein CCFL-Display gesehen, bei welchem ich garkeine "Wolken" feststellen könnte. Irgendwelche Farbreinheiten, Spektren oder Farbeindrücke sind bei CCFL für mich also nur hypothetisch/theoretisch, weil sie sich nur auf einen bestimmten Teil des Schirms beziehen können.

Bis dann mal.

[Sailor Moon]

Ok, ich liebe meinen S1932 , aber ich habe noch nie und nirgendwo ein CCFL-Display gesehen, bei welchem ich garkeine "Wolken" feststellen könnte.
Gerade die High-Ender sind da schon sehr vernünftig, zumal hier Kompensationsfunktionen eingesetzt werden (u.a. NEC: ColorComp, Eizo: DUE), die bei einem Schwarzbild aber nicht greifen können. Generell bringt auch ein flächiges LED-Backlight keine zwangsweise ideale Ausleuchtung, insbesondere in Bezug auf Wolkenbildungen. Die letzten CCFL-Computer-Schirme (alle im ambitionierten bzw. High-End Bereich einzuordnen), die ich hier hatte, waren schon ziemlich ideal. Die vglw. geringe Diagonale im Vergleich zu TVs macht es aber natürlich auch einfacher.

Irgendwelche Farbreinheiten, Spektren oder Farbeindrücke sind bei CCFL für mich also nur hypothetisch/theoretisch, weil sie sich nur auf einen bestimmten Teil des Schirms beziehen können.
Wir geben im Zuge der "Reformation" unserer Testberichte jetzt auch die Buntheitsdifferenz (deltaC) in Bezug zum zentral gemessenen Wert an. Damit kann man dann wunderbar erkennen, wie homogen der Schirm ist.

Gruß

Denis

[(del)]

Gerade die High-Ender sind da schon sehr vernünftig, zumal hier Kompensationsfunktionen eingesetzt werden (u.a. NEC: ColorComp, Eizo: DUE), die bei einem Schwarzbild aber nicht greifen können.Sehr vernünftig sogar, aber es ist nunmal da. Weißes oder gelbes Bild ist da übrigens/imho nicht minder kritisch.
Es stimmt aber schon, daß man danach wirklich suchen muß und auch wissen muß was man eigentlich sucht. In diesen Klassen machen aber schon die geringsten Muster die Suche oft erfolglos. Ok, in der Tat kein Drama mehr. Kostet aber :frown:

edit: Selbst viele der 1932 waren aber vom "Ausleuchtungs-X" betroffen. Das sieht man dann nicht nur bei nah-schwarz.

Generell bringt auch ein flächiges LED-Backlight keine zwangsweise ideale Ausleuchtung, insbesondere in Bezug auf Wolkenbildungen.Warum eigentlich? Hängt das nicht nur mit der Beleuchtung zusammen oder kann auch LED-Backlight unregelmäßig ausleuchten? :|

Wir geben im Zuge der "Reformation" unserer Testberichte jetzt auch die Buntheitsdifferenz (deltaC) in Bezug zum zentral gemessenen Wert an. Damit kann man dann wunderbar erkennen, wie homogen der Schirm ist.Wunderbar :up:

[HeldImZelt]

Die gleiche, gemessene Farbvalenz wird, egal wie ihr Spektrum aussieht, unter gleichen Bedingungen**, zur gleichen Farbempfindung führen.
Demnach verzeichnet die chromatische Adaption des Auges keinen Unterschied zwischen direktem (LED-)RGB-Weiß und Vollspektrum-Weiß.

Wenn dieser "Trick" bei Weiß so hervorragend funktioniert, wie verhält sich das dann mit der Reproduktion des restlichen Spektrums? Du hast ja schon angedeutet, dass man die Farben niemals so mischen kann, dass das ganze Spektrum abgedeckt wird. "Durchlöchern" die verschiedenen Techniken (CCFL, LED, Plasma, OLED) nicht auch unterschiedlich das wahrnehmbare Spektrum?
Eine Profilierung gewährleistet (vermute ich mal) nur die Grenzen, nicht, ob irgendwo dazwischen was fehlt. Woraufhin sich die Frage stellt, wie sich die "Güte" zwischen den verschiedenen Lichtern verhält. Können Vergleiche zwischen den verschiedenen Farbvalenzen der einzelnen Techniken angestellt werden? Sind Plasma allen anderen Techniken überlegen?

[Sailor Moon]

Demnach verzeichnet die chromatische Adaption des Auges keinen Unterschied zwischen direktem (LED-)RGB-Weiß und Vollspektrum-Weiß.
Ja, hier findet keine Anpassung der Rezeptorempfindlichkeit statt. Die chromatische Adaption ist aber grundsätzlich erstmal ein ganz "eigenes" Thema. Ich kann dazu gerne nochwas schreiben, aber das würde an der Stelle wohl erstmal zu weit führen.

Wenn dieser "Trick" bei Weiß so hervorragend funktioniert, wie verhält sich das dann mit der Reproduktion des restlichen Spektrums? Du hast ja schon angedeutet, dass man die Farben niemals so mischen kann, dass das ganze Spektrum abgedeckt wird. "Durchlöchern" die verschiedenen Techniken (CCFL, LED, Plasma, OLED) nicht auch unterschiedlich das wahrnehmbare Spektrum?
Natürlich kann ich nur Farben darstellen, die ich aus den Primärfarben ermischen kann. Anschauliches Beispiel ist das durch die Primärfarben aufgespannte Dreieck in der CIE-Normfarbtafel (auch wenn die Helligkeitskomponente hier unterschlagen wird). Der Farbumfang ist also, abhängig von der Hintergrundbeleuchtung und Filterlösung, unterschiedlich. Aber innerhalb des Farbumfangs ergibt sich aus farbmetrischer (nicht spektraler) Sicht kein Unterschied. Bspl.: Wenn mein WCG-CCFL Bildschirm AdobeRGB vollständig abdeckt, unterscheidet sich die Reproduktion von entsprechendem Material in gemanagter Umgebung (s.u.) nicht von meinem RGB-LED Bildschirm, der noch einen deutlich größeren Farbraum abdeckt (sofern sich beide linear verhalten). Anders sieht es aus, wenn größere Unterabdeckungen vorliegen. Das CMM kann dann zwar dafür sorgen, dass Farben innerhalb des Monitorfarbraums korrekt dargestellt werden, sollen aber Farben repoduziert werden, die außerhalb liegen, kann nur bestmöglich gemappt werden (=> Rendering-Intent; bei Matrix-Profilen immer relativ farbmetrisch). Anschaulich sieht man es gut hier (http://www.prad.de/new/monitore/test/2010/test-dell-u2410-teil14.html). Die vermessenen Tertiärfarben liegen innerhalb des Monitorfarbraums, insbesondere die Primärfarbe Rot (ECI-RGB) aber außerhalb. Ohne Farbmanagement würden sich diese Abweichungen natürlich auf alle Farben durchschlagen.

Eine Profilierung gewährleistet (vermute ich mal) nur die Grenzen, nicht, ob irgendwo dazwischen was fehlt
Gehen wir mal von einem einfachen Matrix-Profil aus. Festgehalten werden in erster Linie die XYZ-Normfarbwerte der 3 Primärfarben (relativ zu D50, d.h. adaptiert vom tatsächlichen Weißpunkt) und die Gradation für jeden Kanal. Damit kann dann der Farbrechner in fm fähiger Software die Transformationen vom geräteunabhängigen Farbraum (XYZ oder Lab) in Monitor-RGB vornehmen (einfache Matrizenrechnung). Das funktioniert bei Bildschirmen sehr gut, weil sie sich annähernd linear verhalten, gilt also auch für beliebige Tertiärfarben. Hier ein Beispiel (http://www.prad.de/new/monitore/test/2010/test-dell-u2410-teil13.html). Bei einem Drucker sieht das anders aus, deswegen wird aus den Daten des vermessenen Targets hier ein LUT-Profil erstellt.


Sind Plasma allen anderen Techniken überlegen?
Jede Technik hat sicherlich ihre Vor- und Nachteile. Aus farbmetrischer Sicht kann man hier aber ein "Nein" festhalten. Wichtig ist, unabhängig von der Technologie, wie gut der Hersteller die Abstimmung auf den gewünschten Standard (z.B. HDTV, also zu sRGB identische Primärfarben) geschafft hat, d.h insbesondere wie gut die Werkskalibration ausgefallen ist (Linearität und Neutralität gehören dazu - nichts ist beispielsweise störender als eine farbstichige Grauachse). Wenn der TV dann noch ein vernünftiges CMS an Bord hat, kann man auch noch einiges rausholen, falls man nicht in die diversen Fallstricke tappst (gerade HCFR verleitet dazu, zumal man bei heutige TVs in diesem Fall um ein Spektralfotomer statt eines Colorimeters faktisch nicht herumkommt). Um es also populär zu sagen: Ein Plasma hat keine "besseren" Farben, auch wenn gerne darauf insistiert wird ;-).

edit: Vielleicht nochmal zum "Durchlöchern": Mit den Einschränkungen eines trichromatischen Farbmischsystems (nicht alle sichtbaren Farben können ermischt werden), sind nicht "fehlende Farben" (es geht in diesem Fall ohnehin immer nur um die Sättigung) innerhalb des eigentlichen Farbumfangs gemeint. Anbei mal die CIE-Normfarbtafel auf der ich quick and dirty die Primärfarben der CIE für die Farbnachstellungsversuche eingezeichnet habe. Alles auf und innerhalb des schwarzen Dreiecks kann eigentlich gemischt werden. Ein spektrales Cyan läge z.B. aber weit außerhalb.

http://foto.arcor-online.net/palb/alben/69/1896769/3234346336393535.jpg



edit2: Noch ein Beispiel, um die spektrale Unabhängigkeit festzuhalten. Hier auf der Normfarbtafel habe ich einen beliebigen Farbwert eingezeichnet. Auch wenn der noch nicht eindeutig definiert ist (es fehlt, wie angedeutet, die Helligkeitskomponente), gibt es zu seinen Normfarbwertanteilen (x: ~0,17, y: ~0,41) "beliebige" spektrale Repräsentationen, aber weder Meßgerät (wobei, ich hatte es im ersten Beitrag ja schon verlinkt, die Meßgeräte auch gewissen Einschränkungen unterliegen) noch Auge sehen diesen Unterschied - glücklicherweise.

http://foto.arcor-online.net/palb/alben/69/1896769/6562383463356632.jpg

Gruß

Denis

[HeldImZelt]

Bringen wir die Helligkeitsachse mit ins Spiel. Wären diese dreidimensionalen Werte direkt vergleichbar zwischen zwei TVs?
Merkmale wie 'dynamischer Kontrast' dürften die Sache nicht gerade einfach machen. Selbst LEDs behandeln (soweit ich weiß) nur Areale, keine Pixel. Schränkt das die Bildqualität u.U. nicht massiv ein (Ausglühen an kontrastreichen Rändern), besonders bei EBV?

[Sailor Moon]

Hab den Thread nicht vergessen, werde aber erst Mittwoch abend wieder dazu kommen, zu antworten.

Gruß

Denis

[Sailor Moon]

Bringen wir die Helligkeitsachse mit ins Spiel. Wären diese dreidimensionalen Werte direkt vergleichbar zwischen zwei TVs?
So, hat leider etwas länger gedauert. Ja, das sind sie. Ein XYZ-Tripel mit korrespondierendem Weißpunkt würde eine Farbe eindeutig beschreiben, unabhängig von ihrer spektralen Zusammensetzung.

Merkmale wie 'dynamischer Kontrast' dürften die Sache nicht gerade einfach machen.
Auf jeden Fall. Dynamische Regelungen sind aus farbmetrische Sicht immer böse, weil sie zu üblen Nichtlinearitäten führen können. Ein schönes Beispiel findet du beim Custom Color Modus des DELL U2410 (in diesem Fall ist dafür aber keine dynamische Regelung verantwortlich - das Signal wird aus mir nicht nachvollziehbaren Gründen intern verbogen). Siehe hier (http://www.prad.de/new/monitore/test/2010/test-dell-u2410-teil8.html#Auswertung). Bei dem Gerät kann man glücklicherweise noch andere Modi nutzen, die sich linear verhalten. Das ist auch ein Grund, warum ich beispielsweise dem "local dimming" bei entsprechenden LCDs mit LED-Backlight inzwischen relativ kritisch gegenüberstehe. Insbesondere in der Kalibration sind die Geräte eine Strafe. Eine "vorhersagbare" Gradation ist z.B. nicht möglich, da sie vom Bildinhalt abhängt.

Gruß

Denis

[HeldImZelt]

Vielen Dank! Somit ist mein ursprünglicher Gedanke, die Qualität eines Lichts (bzw. die subjektive Wahrnehmung) nur anhand des Spektrums zu beurteilen, falsch.