Relación de contraste

La relación de contraste ( CR ) es una propiedad de un sistema de visualización, definida como la relación entre la luminancia del tono más brillante (blanco) y la del tono más oscuro (negro) que el sistema es capaz de producir. Una alta relación de contraste es un aspecto deseable en cualquier pantalla. Tiene similitudes con el rango dinámico .

La relación de contraste se mide típicamente como

${\displaystyle CR=brillante/oscuro}$

o como el contraste de Weber:

${\displaystyle CR_{W}=(brillante-oscuro)/oscuro}$

o como el contraste de Michelson:

${\displaystyle CR_{M}=(brillante-oscuro)/(brillante+oscuro)}$

No existe una forma oficial y estandarizada de medir la relación de contraste de un sistema o sus partes, ni tampoco un estándar para definir la "relación de contraste" que sea aceptado por alguna organización de normalización, por lo que las clasificaciones proporcionadas por diferentes fabricantes de dispositivos de visualización no son necesariamente comparables entre sí debido a diferencias en el método de medición, operación y variables no declaradas. ^{[ 1 ]} Los fabricantes tradicionalmente han favorecido los métodos de medición que aíslan el dispositivo del sistema, mientras que otros diseñadores han tenido más a menudo en cuenta el efecto de la sala. Una sala ideal absorbería toda la luz reflejada por una pantalla de proyección o emitida por un tubo de rayos catódicos , y la única luz que se vería en la sala provendría del dispositivo de visualización. Con una sala así, la relación de contraste de la imagen sería la misma que la relación de contraste del dispositivo . Las salas reales reflejan parte de la luz de vuelta a la imagen mostrada, lo que reduce la relación de contraste que se ve en la imagen.

La relación de contraste estático (o relación de contraste simultáneo ) es la relación de luminosidad que compara el tono más brillante y el más oscuro que el sistema puede producir simultáneamente en cualquier instante de tiempo, generalmente medida mediante el patrón de tablero de ajedrez ANSI; por otro lado, la relación de contraste dinámico (o relación de contraste secuencial ) es la relación de luminosidad que compara el tono más brillante y el más oscuro que el sistema puede producir a lo largo del tiempo (o en un fotograma y otro fotograma secuencial), generalmente medida mediante el método de encendido/apagado total. Pasar de un sistema que muestra una imagen estática e inmóvil a un sistema que muestra una imagen dinámica y cambiante complica ligeramente la definición de la relación de contraste, debido a la necesidad de tener en cuenta la dimensión temporal adicional en el proceso de medición.

Muchos dispositivos de visualización prefieren el método de medición de encendido/apagado total , ya que anula el efecto de la habitación y da como resultado una relación ideal. En las mediciones de "negro" y "blanco", la luz se refleja en proporciones iguales desde la pantalla hacia la habitación y viceversa, siempre que la habitación permanezca igual. Esto aumentará proporcionalmente los niveles de luz de ambas mediciones, sin afectar la relación de luminancia entre el negro y el blanco.

Algunos fabricantes han llegado incluso a utilizar diferentes parámetros del dispositivo para las tres pruebas, lo que aumenta aún más la relación de contraste calculada. Con los proyectores DLP , un método para lograr esto consiste en habilitar el sector transparente de la rueda de filtro de color para la parte "encendida" y deshabilitarlo para la parte "apagada" ^{[ 2 ].} Esta práctica es bastante dudosa, ya que será imposible reproducir tales relaciones de contraste con cualquier contenido de imagen útil.

Otra medida es el contraste ANSI , en el que la medición se realiza con una imagen de prueba con patrón de tablero de ajedrez donde se miden simultáneamente los valores de luminosidad en blanco y negro. ^{[ 3 ]} Esta es una medida más realista de la capacidad del sistema, pero incluye la posibilidad de que se incluyan los efectos de la sala en la medición, si la prueba no se realiza en una sala que sea casi ideal.

Es útil tener en cuenta que el método de encendido/apagado total mide eficazmente la relación de contraste dinámico de una pantalla, mientras que el contraste ANSI mide la relación de contraste estático.

Algunas pantallas LCD con retroiluminación LED admiten una tecnología llamada contraste dinámico (DC), también conocida como relación de contraste avanzada (ACR), relación de contraste inteligente (SCR) ^{[ 5 ]} y otras denominaciones. Cuando se necesita mostrar una imagen oscura, una pantalla que admite contraste dinámico reduce la potencia de la retroiluminación (o disminuye la apertura de la lente del proyector mediante un iris), pero amplifica proporcionalmente la transmisión a través del panel LCD ; esto permite aprovechar la relación de contraste estático potencial del panel LCD en escenas oscuras cuando la imagen se visualiza en una habitación oscura. El inconveniente es que si una escena oscura contiene pequeñas áreas de luz muy brillante, la imagen resultante estará sobreexpuesta.

El truco para la pantalla consiste en determinar cuánto de las zonas iluminadas pueden quedar imperceptiblemente sobreexpuestas en una imagen determinada bajo las condiciones de iluminación ambiental dadas.

El brillo, tal como se utiliza habitualmente en la literatura de marketing, se refiere a la intensidad luminosa emitida en la pantalla, medida en candelas por metro cuadrado (cd/m² ⁾ . Cuanto mayor sea el número, más brillante será la pantalla.

También es común comercializar únicamente la capacidad de relación de contraste dinámico de una pantalla (cuando en teoría es mejor que su relación de contraste estático), la cual no debería compararse directamente con la relación de contraste estático. Una pantalla de plasma con una relación de contraste estático de 4.000.000:1 mostrará un contraste superior al de una pantalla LCD (con retroiluminación LED o CCFL ) con una relación de contraste dinámico de 30.000.000:1 y una relación de contraste estático de 20.000:1 cuando la señal de entrada contiene un rango completo de brillo del 0 al 100% simultáneamente. Sin embargo, serán similares cuando el rango de brillo de la señal de entrada sea solo del 0 al 20%.

En la literatura de marketing, las relaciones de contraste para pantallas emisivas (a diferencia de las reflectantes) siempre se miden en condiciones óptimas, como en una habitación completamente a oscuras. En situaciones de visualización típicas, la relación de contraste es significativamente menor debido a la reflexión de la luz en la superficie de la pantalla, lo que dificulta distinguir entre diferentes dispositivos con relaciones de contraste muy altas. ^{[ 6 ]} La magnitud de la reducción de la relación de contraste por la luz ambiental depende de la luminancia de la pantalla, así como de la cantidad de luz que se refleja en ella. ^{[ 7 ]}

Una copia limpia en un cine típico puede tener una relación de contraste de 500:1, ^{[ 8 ]} un proyector digital transmisivo tiene alrededor de 200:1, y un proyector digital reflectivo (es decir, DLP) tiene alrededor de 500:1 en circunstancias casi ideales. ^{[ 9 ]} Un monitor LCD de computadora moderno suele tener 1000:1, ^{[ 10 ]} y los televisores pueden superar los 4000:1. ^{[ 11 ]} La relación de contraste dinámico generalmente se mide en fábrica con dos paneles (uno contra otro) del mismo modelo, ya que cada panel tendrá un punto oscuro y un punto claro (caliente) inherentes. El estático generalmente se mide con la misma pantalla mostrando la mitad de la pantalla completamente brillante contra la otra mitad completamente oscura. Esto generalmente resulta en una relación más baja, ya que el brillo se infiltrará en el área oscura de la pantalla, dando así una luminancia más alta.

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