Guide: Vad är bildkvalitet? Vi reder ut begreppet

Det är lätt snöa in på specifikationer. När skärmar, tv-apparater eller andra bildvisare marknadsförs framhålls ofta ny teknik och imponerande siffror, vilka lätt kan tolkas för att vara objektiva och absoluta. Sedan jämför många produkterna mot varandra och tror sig veta precis vad som är det bästa köpet.

Problemet med denna metoden att andra parametrar, som kan vara mycket viktiga i praktiken, inte går att hitta i de vanliga specifikationstabellerna. Andra i princip helt oviktiga detaljer återges med noggrannhet på promillenivå. Samtidigt är det många som säger sig sträva efter god bildkvalitet. Det är ett begrepp som ofta används i förbifarten, utan att riktigt reflektera över innebörden.

Den bild som man personligen gillar behöver nämligen inte alls ha någonting med just bildkvalitet att göra. Tvärtom kan det betyda en kraftigt försämrad bildåtergivning av allt innehåll man ser eller skapar, vilket i längden ställer till bekymmer både för konsumenten och producenten.

Bildkvalitet är nämligen inte särskilt subjektivt utan bedöms utifrån en rad egenskaper och hur dessa presterar. De färger och ljus en skärm ger ifrån sig kan bedömas utifrån hur pass nära en given referens den kan hamna. När bildåtergivningen är objektivt korrekt, är det också helt rimligt att bildkvaliteten är god.

Men varför är bildkvalitet så pass viktigt och vad är det som egentligen påverkar bilden? Det ska vi gå igenom i denna artikel, som skrivs i samarbete med bildskärmstillverkaren EIZO.

Vad är bild i detta sammanhang?

De bildvisare som används idag reproducerar ljus med tre (eller ibland fyra) färger som skapar bilden. Vanligtvis är det en uppsättning av röda, gröna och blå pixlar som oberoende av varandra kan ge ifrån sig olika ljusa eller mörka toner av respektive färg. När inga av dessa lyser är bilden svart och det är således utgångsläget. Genom att lägga till ljus, används additiv färgblandning.

Jämför det mot exempelvis tryck där de färgerna man ser är framtagna med subtraktiv färgblandning. Där är utgångsläget vitt och behöver visas upp med hjälp av ljus som reflekteras på ytan. Cyan, magenta, gul och svart används för att reducera de våglängder som reflekteras och i sin tur åstadkommer man önskade färger.

Med undantag för riktigt gamla LCD-skärmar som saknar bakbelysning, likt de vi såg på handhållna spelkonsoler, så är all elektrisk bildreproducering transmissiv eller emissiv. Detta är en fundamental skillnad mot reflexiv reproducering såsom tryck då dessa är beroende av ljuset i sin omgivning för att kunna upplevas såsom det är tänkt. På det sättet är skärmen mer avskalad, men på intet vis helt oberoende sin miljö.

Alla bildvisare har olika förutsättningar vilka beror på flera faktorer. Panelens kvalité och kapacitet, elektroniken, bakbelysningen (i applicerbara fall), kylning, programvara och inte minst miljön skärmen är tänkt att användas i har alla sin påverkan på vilket slutresultat som kan uppnås. Självklart får den som vill vara nöjd med vad som helst, men med hjälp av standarder och riktlinjer blir det mycket enklare att uppnå en bild som lätt kan uppfattas som behaglig men också gör det möjligt att lita på det man ser.

Historik

Principen med standarder inom färglära är långt ifrån ny. Sigfridus Aronus Forsius tog redan år 1611 fram världens äldsta kända färgsystem. Där specificerades hur rött, grönt, gult och blått tillsammans med svart och vitt skapar olika färger och toner. Isaac Newton upptäckte år 1666 att vitt ljus kunde delas upp till samtliga synliga färger och sedan kombineras igen för att uppfattas som vitt.

Den grundläggande mallen för hur färg och ljus beskrivs idag togs fram av Commission Internationale de l'Éclairage (Internationella ljuskommissionen) i Frankrike år 1931, kallad CIE1931. Diagrammet, som är format likt en hästsko, presenteras i en logaritmisk form för att underlätta för beräkningar. Koordinaterna beskrivs med formeln xyY, fastän man vanligtvis endast presenterar xy-axlarna vilket utelämnar luminansen.

Runt diagrammet specificeras våglängderna som färgerna har vilka sträcker sig från 380 till 780 nm. För oss människor är 400–700 nm synliga då vi har tre tappar som är känsliga för olika våglängder, vilka vår vi uppfattar som rött, grönt och blått. Om flera tappar stimuleras samtidigt kan vi se flera färger. Genom att se både rött, grönt och blått ljus samtidigt kan vår hjärna tolka det som vitt eller grått.

CIE1931 matchar till stor del hur fosfor och bildrör fungerar, vilket också har spelat en stor roll i hur reproducering av bild utformats genom åren. CRT:n hade exempelvis en naturlig svaghet som gjorde ljusstyrkan inte ökade linjärt med spänningen, vilket gjorde bilden särskilt mörk i låg- och mellandagrar. Lösningen blev att anpassa alla kameror, filmscanrar med mera att fånga och ge ifrån sig en ljusare bild som i sin tur kompenserar för bildrörets respons. Detta är vad vi idag kallar för gamma.

Standarder – Hur används dem och vad är funktionen?

Eftersom bild utgör en stor del av all kommunikation genom film, TV-sändningar, internet, grafik med mera, ställer det krav på att det ljus som reproduceras stämmer överens med den ursprungliga intentionen. Detta är nödvändigt då alla system har olika förutsättningar som sagt, men också för att tolkningen av innehållet inte ska bli alltför fri.

De standarder man används kallas för färgrymder som i sin tur omfattar hur primärfärgerna ska återges, vilken vitpunkt som används och andra egenskaper om exempelvis omgivning, signalhantering med mera. Vilka färgrymdersom är aktuella hänger helt på användningsområde och syfte för användaren och ändamålet. För praktiskt taget allt datorbruk används sRGB.

sRGB använder samma färgomfång som BT.709, vilket är den kraftigt dominerande standarden för HD-material. Det gör att exempelvis TV-sändningar och filmer (i SDR) generellt sett får en korrekt färgåtergivning på en skärm som följer sRGB. Dock finns det skillnader i hur gammakurvan är utformat mellan dem två.

Både BT.709 och sRGB är nära besläktade med hur färgstandarderna som togs fram för CRTs på 50– och 60–talet fungerar. I teorin har de skärmar vi använt länge haft möjlighet att visa upp långt fler färger än så, men då så pass mycket material är producerat med antingen BT.709 eller sRGB i åtanke har behovet för större färgrymder inte funnits på konsumentsidan. Det är först med HDR som vi har fått film, spel och annat som nyttjar fler färger.

För den som arbetar med tryck är Adobe RGB lämpligare än sRGB då det större färgomfånget ger färre kompromisser då färgerna konverteras från RGB till CMYK. Detta är även centralt då det finns nyanser vid cyan och grönt som lätt kan tryckas, men som inte omfattas av sRGB och således inte syns på en skärm som använder den färgrymden.

Enkelt sagt är hela principen med standardiserade färgrymder återigen kommunikation. Det gäller både vad man själv skapar och det man tar del av som andra har skapat. Teoretiskt sett är det inte konstigare än att man pratar samma språk eller att man väljer den kläder med de mått som passar ens form. Det i sig gör inte att ett språk eller en klädstorlek är bättre eller sämre än någon annan. Viktigast är att rätt egenskaper finns där vid rätt tillfällen.

Bildegenskaper och hur de påverkar

Trots att bildåtergivning i sin mest basala form är tämligen simpel så är det flera egenskaper hos bildvisaren som behöver samspela för att resultatet blir korrekt. Av dessa går en del att ändra på med hjälp av testmönster och anpassningar i omgivningen, vissa kräver kalibreringsverktyg för att bli rätt och andra faktorer går ibland inte att göra något åt alls.

För att få en överblick går vi kortfattat igenom de mer avgörande egenskaperna.

Ljusstyrka är hur ljus bilden kan bli. Detta mäts upp i cd/m² (candelas per kvadratmeter), ofta kallat nits. 100 cd/m² ±20 procent är en typisk riktlinje för referensvitt vid SDR i ett mörkt rum och motsvarar vad en typisk CRT är kapabel till. För sRGB är standard 80cd/m². Genom att ha en lämplig ljusstyrka för rummet som skärmen används i mättas ögonen lagom mycket och kan upplevas som behagligare att använda under längre stunder istället för att ha så ljusstark bild det går.

Svärta är hur ljus bilden är då bildinformation inte finns. Det vill säga när bilden ska vara svart svart. Detta ska inte förväxlas med information nära svart såsom skuggnyanser, då dessa ska reflektera ljus medan svart inte ska göra det. Problem som kan uppstå här är att svärtan är för ljus och gör bilden kontrastfattig, men också att svartnivån klipper fel och lågdagrar försvinner.

Kontrast, som begrepp, betyder skillnaden i ljusstyrka mellan svart och vitt. Det beräknas genom att dividera uppmätt vitnivå med uppmätt svartnivå. Själva reglaget kontrast brukar däremot vara det som används för att ankra vitnivån. I en ordlek på åtta bitar (0-255) så skall nyanser nära vitt vara möjliga att urskilja fram till nominell nivå. Det innebär att steg 254 ska gå att separera från 255. Gör den inte det kommer ljusa partier att tappa detaljer.

EOTF (ofta kallat gamma) är skärmens responskurva för nivåer mellan svart och vitt. Varken producerat material eller bildsignaler använder linjär data utan använder oftast en potensgamma för SDR, vanligtvis kallat power law. Detta är en kvarleva från CRT-skärmarna vars responskurva emuleras på moderna skärmar, vilka annars har en linjär och rak gammakurva. Med ett högre gammavärde blir låg- och mellandagrar mörkare generellt sett.

Färgmättnad är hur pass starka primärfärgerna kan bli. Med lägre mättnad flyttas färgerna närmre vitt och högre mättnad blir det motsatta. Vad som bör poängteras är att alla färgrymder även specificerar luminans för respektive primärfärg kommer i de flesta fall vara mer märkbart än just hur mättade färgerna kan bli.

Vitbalans är den färgtemperatur och ton som vitt samt resten av gråskalan har. Standard är oftast D65. Eftersom vitt är en kombination av de tre primärfärgerna så kommer alla nyanser att skifta mot samma ton som vitbalansen har, vilket gör att en alltför avvikande vitbalans påverkar hur färgerna i stort återges. För att få rätt vitbalans behöver kalibrering göras med mätverktyg för varje enskild bildvisare.

Uniformitet syftar på vilka avvikelser som finns över bildytan, vilka oftast blir tydliga när en enskild färg täcker hela panelen. Ett klassiskt problem är att en helt vit bild kan visa blåa eller rosa skiftningar på delar av skärmen. Felen uppstår vanligtvis då det är svårt att hålla en jämn temperatur över hela bilden. Hur pass påtagligt det är beror däremot till stor del på innehållet och graden avvikelser.

Bitdjup har också det en väsentlig påverkan på bilden. Det är mängden data som finns tillgänglig för att beskriva och i sin tur återge olika färger och nyanser. Med fler bitar kan flera nivåer i grå- och färgskalor återges. 10 bitars färgdjup (2^10) räcker till cirka en miljard färger och är vitalt för arbete med foto och video.

Korrekt bild vid användning

Eftersom återgivning av bild kan vara mer eller mindre korrekt så är det också rimligt att antyda att detta bör vara vad som menas med bildkvalitet. Bild är en typ av informationsutbyte. Precis som en förläggare eller författare vill ha sin bok tryckt med rätt layout, typsnitt och avsett språk så kan man också förvänta sig detsamma vid elektroniskt reproducerad bild.

En nödvändighet för korrekt bild är att bildvisaren blir kalibrerad. Då behöver dedikerade mätverktyg användas. Det enda som inte kräver mätare för att kalibrera är nivåerna för svart respektive vitt, vilka kan justeras och kontrolleras med ögonmått.

För att åstadkomma rätt färg, vitbalans och ljusnivåer är våra ögon inte särskilt tillförlitliga som instrument. Det beror dels på att våra pupiller ändrar storlek och anpassar hur vi upplever ljus, men också för att våra hjärnor kan misstolka färger. Genom att titta på en bild som exempelvis är övervägande blå en tillräckligt lång stund, så kommer en vit bild att uppfattas som gul. Detta sker även om skärmen i sig gör rätt och är korrekt kalibrerad.

När en kalibrering genomförs så används specifika mjukvaror för ändamålet med tillhörande kringutrustning, såsom mätare och signalgenerator. Med hjälp av att mäta och få fram värden, kan man genom justeringar i skärmen reducera avvikelser från den standard man kalibrerar mot och därigenom uppnå en mer korrekt bild. Exakt hur korrekt bild som går att åstadkomma beror dock på vad skärmen är kapabel till och hur pass god precision som reglagen har.

En del skärmar kan även kalibreras genom programvaror från tillverkaren så att justeringar på skärmen görs därigenom. I vissa fall går det även att generera 3D-LUTs som på ett detaljerat sätt kan korrigera fel hos bildvisaren. Detta är särskilt användbart för skärmar med större färgomfång än vad man behöver.

Vad som däremot inte ska förväxlas med kalibrering är profilering. Det är en process där man mäter upp skärmen och skapar en färgprofil som i sin tur används för att ändra utsignalen från ens grafikkort. Med andra ord kompenseras fel i bildåtergivningen genom att manipulera signalen. Nackdelen då är att man oftast inte har någon kontroll över vilka ändringar som görs och i regel introduceras nya fel. Dessutom återgår bilden till att bli lika fel igen om man byter källa.

Vid en kalibrering så är det skärmen i sig som ändras och såvida man håller sig till samma standard blir också bilden i fråga alltid korrekt oavsett källa. I praktiken betyder det att bilden du ser kommer att stämma överens med hur den framstår på andra kalibrerade skärmar. Innehållet riskerar inte visas upp felaktigt och för den som arbetar med kreativt skapande såsom film, bild eller grafik är det direkt avgörande.

Även som konsument är en korrekt bild fördelaktigt. Dels kan du förlita dig på att du upplever innehållet såsom det är tänkt, men det gör också att avvikelser mellan skärmarna minskar avsevärt. Det gäller inte bara när du har två eller fler skärmar på skrivbordet utan likväl när du sätter dig i vardagsrummet och ser en film på TV:n så kommer bilden motsvara hur du upplevde trailern när du sökte efter den på internet.

Genom att vänja sig vid en korrekt bild får man också mer realistiska förväntningar på andra bildvisare. Korrekt bild ser i stora drag ut på ett sätt, medan en inkorrekt bild kan framstå i princip hur som helst. De fel som en skärm ger kan vara så pass unika att andra märken och modeller inte kan orsaka samma avvikelser. Har man då vant sig vid fel bild och sedan köper nytt kan det vara svårt att bli nöjd. Genom att följa en erkänd standard blir det mycket lättare att hitta rätt och i slutändan bli nöjd.

Tekniskt specificerad gentemot upplevd bild

Som det beskrevs tidigare är det enkelt att jämföra tekniska detaljer och specifikationer mellan produkter. Därigenom är det lätt att tro att man vet vad man kan förvänta sig och vad som borde passa en bäst. Men tyvärr är det inte så enkelt med bildåtergivning. Egentligen kan alla möjliga oriktigheter och avvikelser uppstå, stora som små.

Vissa fel går att förutspå och till viss del mildra utan större kompromisser. Andra fel kan vara så omfattande att de gör en skärm direkt olämplig att använda i de flesta fallen. Inga skärmar är perfekta, men genom att fokusera mindre på tekniska detaljer och faktablad för att istället lägga mer fokus på att förstå hur skärmen beter sig och lära sig hantera inställningarna kan man ofta få ett resultat som är tillfredsställande.

En oftast rätt vilseledande parameter som anges i datablad är hur stor andel av en färgrymd som skärmen klarar av. Det kan till exempel stå att skärmen klarar 97, 109 eller 123 procent av sRGB. Självklart går det att mäta och få fram siffror som i många fall kan stämma överens med vad marknadsföringen säger. Däremot så säger inte andelen i sig något om vad avvikelsen från målvärdet är.

Heller är det ingen garanti för att alla nyanserna inom färgomfånget återges på rätt sätt. Värdet tas fram genom att man mäter primärfärgerna (rött, grönt och blått) samt vitt för att därigenom få fram huruvida färgerna längst ut i skalorna blir rätt. En knallröd tomat kanske återges korrekt, men en rosa blomma kan samtidigt ha för lite färgmättnad. Det felet kan framgå tydligt när man så ser bilden men avslöjas inte i specifikationen.

De tydligaste felen hos en skärm brukar inte gå att läsa sig till i produktblad. Stora begränsningar som verkligen påverkar bilden såsom undermålig täckning av skuggnyanser, omfattande avvikelser i uniformiteten eller posterisering med tydliga steg i färgövergångar framgår oftast först när skärmen utvärderas och kommer vara synliga för de flesta användare.

Samtidigt kan vissa färgavvikelser verka påtagliga när de presenteras med begränsande info på ett diagram. I själva verket kan det handla om fel som i konsumentsammanhang är ganska svåra att reproducera och identifiera. Det innebär naturligtvis inte att felet inte finns, men de behöver inte vara lika uppenbara som andra brister som man oftast inte läser sig till om produkten.

Att kolla upp vid köp av skärm eller TV

Beroende på vad man har för krav är det lätt att bli lite vilsen i den stora djungeln av skärmar och TV-apparater som finns på marknaden idag. Det finns inga enkla svar för vad man ska sålla bort, men det finns ändå saker som man kan ha i åtanke för att underlätta letandet.

• Gå igenom vilka krav du personligen ställer (paneltyp, in- och utgångar, bildfrekvens, färgrymd etc).

• Läs recensioner och tester som vänder sig till den målgrupp du tillhör

• Jämför flera modeller av samma märke för att få en uppfattning om vad tillverkaren brukar klara av att uppnå

• Utgå från vad som är rätt för just dig och dina behov – inte vad som verkar bäst på pappret