JVC Autocal - Was passiert da eigentlich?

Heimkino

In diesem Beitrag möchte ich einmal zusammenfassen, was ich bisher zum Thema Autokalibrierung von JVC Projektoren gelernt und herausgefunden habe. Das Wissen basiert auf meinem Modell, dem X5000, sollte aber auch auf andere Modelle übertragbar sein. Auch hier gleich der Disclaimer: Ich übernehme keine Garantie dafür, dass das Wissen hier richtig und vollständig ist. Wenn ihr Hinweise habt, was anders ist oder sonstige Ergänzungen, schreibt mir gerne.

Viele Informationen, Tipps und Tricks gibt es auch im Forum des Heimkinovereins: https://www.heimkinoverein.de/forum/thread/17720-jvc-auto-calibration-autocal-tipps-tricks/

Hintergrundwissen

Was passiert eigentlich, wenn der Projektor ein Bild anzeigen soll?

Zuerst wird das darzustellende Bild an den Projektor übertragen. Dies geschieht entweder im RGB- oder im YCbCr-Farbraum. Das spielt für uns im Moment keine Rolle. Der Projektor muss dieses digitale Bild nun irgendwie auf die Leinwand bekommen und das natürlich möglichst korrekt.

Dazu gibt es folgende Informationen:

  • Das Farbprofil
  • die Farbtemperatur
  • Das Gamma

Dazu kommen noch die ganzen Schieberegler um die Kalibrierung zu korrigieren, aber darauf gehe ich jetzt nicht ein.

Das Farbprofil gibt den Farbraum an, der dargestellt werden soll, also die 3 Primärfarbkoordinaten im XYZ-Farbraum, die die Grenzen des darzustellenden Farbraums definieren.

Die Farbtemperatur gibt die Koordinaten für die Farbe Weiß an.

Das Gamma beschreibt den Helligkeitsverlauf zwischen ganz dunkel und ganz hell.

Mittels dieser Informationen wird jetzt das Bild vom RGB Farbraum in XYZ Farbraum konvertiert. Dazu wird erst das Gamma auf die RGB-Werte angwendet. Die RGB Werte sind dabei in dem Bereich 0 bis 1, 0 ist dabei ganz aus, 1 ist ganz an.

Die Formel ist ziemlich einfach:

\[ \begin{aligned} C &= C^G \end{aligned} \]

C = Die Farbe (rot, grün, blau)
G = Gamma, z. B. 2,2

Das Farbprofil und die Farbtemperatur ergeben zusammen eine 3x3 Matrix. Mit Hilfe dieser Matrix werden die RGB-Werte in XYZ-Werte umgerechnet.

\[ \begin{aligned} \begin{bmatrix}Sred\\Sgreen\\Sblue\end{bmatrix} &= \begin{bmatrix} Xred & Xgreen & Xblue\\ Yred & Ygreen & Yblue\\ Zred & Zgreen & Zblue\end{bmatrix}^{-1} * \begin{bmatrix}Xwhite\\Ywhite\\Zwhite\end{bmatrix} \\ \begin{bmatrix}M\end{bmatrix} &= \begin{bmatrix} SredXred & SgreenXgreen & SblueXblue\\ SredYred & SgreenYgreen & SblueYblue\\ SredZred & SgreenZgreen & SblueZblue \end{bmatrix}\\ \begin{bmatrix}X\\Y\\Z\end{bmatrix} &= \begin{bmatrix}R\\G\\B\end{bmatrix} * \begin{bmatrix}M\end{bmatrix} \end{aligned} \]

Jetzt wissen wir, welche XYZ-Farben wir auf der Leinwand haben wollen. Die Werte sind auf eine maximale Helligkeit von Y = 1 skaliert. Wenn wir die Leinwand mit einem Kolorimeter messen, erhalten wir andere Werte, da diese eine andere Spitzenhelligkeit haben. Diese können wir aber wieder auf unsere Werte skalieren, indem wir das hellste Weiß messen und alle anderen Messergebnisse durch das Y dieser Messung teilen.

Farbkalibrierung

Der Beamer kann nun die Farben Rot, Grün und Blau ansteuern, die natürlich nicht 1:1 in unsere gewünschten XYZ-Werte umgerechnet werden können. Deshalb braucht er auch hier wieder eine Matrix zur Umrechnung. Diese Matrix ist dann genau die, die durch die Autokalibrierung der Farben ermittelt wird..

Wie wird diese ermittelt? Eigentlich ganz ähnlich wie unsere RGB zu XYZ Matrix von oben. Die Autocal-Software misst die XYZ-Werte für das maximal darstellbare Rot, Grün und Blau, also die Eckkoordinaten. Diese werden dann wieder als Spalten in die Matrix eingefügt, skaliert und invertiert. Damit haben wir eine Matrix, mit der wir unseren XYZ-Wert in den RGB-Wert unseres Projektorpanels umrechnen können.

Gammakalibrierung

Das letzte Problem besteht darin, dass die Steuerung des Panels von 0 bis 1 ein bisher unbekanntes Gamma erzeugt. Das Panel wird dieses nicht linear darstellen.Um dieses Problem zu lösen, kommt die Gamma-Autokalibrierung ins Spiel. Hier wird eine LUT (Look-Up Table) erstellt mit welcher der Beamer einfach nachschlagen kann, wenn ich Rot mit einen wert von 30% vom Maximalwert haben möchte, mit welchen Wert muss ich dann das Rotpanel ansteuern. Um diese LUT zu erzeugen, werden viele verschiedene Helligkeitswerte ausgegeben und mit dem Sensor gemessen, was auf der Leinwand erscheint. Da es zu zeitaufwendig wäre, wirklich jeden Wert zu messen (bei einem 12-Bit-Panel wären das 4096 Werte pro Farbe), wird dies nur für z.B. 33 Werte gemacht und das Ergebnis für alle anderen Werte dazwischen interpoliert. Das Ergebnis wird dann invertiert, so dass ich mit dem Zielwert in der Tabelle nachschauen kann, welchen Quellwert ich dafür brauche.

Autocal

Die oben beschriebene Farbmatrix und LUT ist von einigen Einstellungen des Projektors abhängig, so dass für jede Einstellung eine Kalibrierung durchgeführt werden muss. Dabei können natürlich die Durchläufe für die nicht verwendeten Einstellungen ausgelassen werden.

Die Farbmatrix hängt von den folgenden Einstellungen ab:

  • Blende in den Schritten: -15 bis -12 | -11 bis -8 | -7 bis -4 | -3 bis 0, Man müsste also Jeweils für -12, -8, -4 und 0 Farbkalibrieren
  • Farbfilter Ja / Nein
  • Lampenmodus

Die Gamma-LUT ist abhängig von:

  • 2D oder 3D Bild
  • CMD (Clear Motion Drive)
  • Lampenmodus
  • Farbfilter Ja / Nein