نسبت کنتراست چیست و به چند دسته تقسیم می‌شود؟

کنتراست به همراه مقدار نور صفحه، اندازه و دقت یقینا جزو مهم‌ترین مشخصات یک نمایشگر هستند. اما از طرفی اطلاعات افراد در مورد آن کمتر از بقیه است. سایر مشخصاتی که ذکر کردیم نیازی به توضیح ندارند. به‌عنوان مثال، اندازه را به‌راحتی می‌توان دید و محاسبه کرد. همچنین همیشه می‌توانید (اگر بخواهید وقت بگذارید!) تعداد پیکسل‌های روی صفحه نمایش را بشمارید؛ اما افراد بسیار کمی که تصمیم به خرید یک نمایشگر یا گوشی جدید می‌گیرند، واقعا اعداد و نسبت کنتراست (Contrast Ratio) و اهمیت آن را در کیفیت نمایشگر درک می‌کنند، البته این تصور مبهم نیز وجود دارد که هرچه عدد کنتراست بزرگ‌تر باشد، همیشه بهتر خواهد بود (این‌طور نیست؟).

برای پیدا کردن جواب این سوال و همچنین سایر ابهامات در مورد این نسبت تا انتها همراه ما باشید.

نسبت کنتراست چیست؟

بخواهیم ساده بگوییم کنتراست یا نسبت آن (Contrast Ratio) اندازه‌گیری تفاوت (از نظر روشنایی) بین رنگ‌های سفید و سیاه به‌نحوی که روی یک نمایشگر نشان داده می‌شوند است. این تفاوت به شکل یک نسبت نشان داده می‌شود که در آن روشنایی رنگ سفید بخش بر سیاه می‌شود و معمولا آن را به شکل یک نسبت از تعدادی عدد به یک می‌بینیم.

به‌عنوان مثال اگر یک نمایشگر ادعا کند نسبت کنتراست 500:1 دارد، به ما می‌گوید نواحی سفید رنگ 500 برابر روشنایی بیشتری از سیاه دارند.

نیازی به توضیح نیست هرچه امکان تشخیص رنگ‌های سیاه و سفید بیشتر باشد، به‌عنوان مثال خواندن متون روی نمایشگر ساده‌تر خواهد بود. اگر نظر دیگری دارید، یک لحظه تصور کنید یک متن چاپ شده به رنگ خاکستری روشن را در یک پس‌زمینه خاکستری اندکی تاریک‌تر می‌خواهید بخوانید.

به عبارت دیگر، متون روی نمایشگرهای با کنتراست پایین ظاهر شسته شده دارند. کنتراست همچنین روی درک ما از روشنایی نمایشگر تاثیر می‌گذارد. اکثر کاربران گزارش می‌دهند نمایشگرهایی با نسبت کنتراست بالاتر، در مقایسه با نمایشگرهای مشابه اما با کنتراست پایین‌تر، روشن‌تر هستند.

حتی اگر این دو طوری تنظیم شده باشند که سطوح سفید در واقع دقیقا مشابه باشند، این قضیه به دفعات اتفاق می‌افتد چون چشمان ما روشنایی را با یک حس مطلق اندازه‌گیری می‌کنند. به عبارت دیگر ما معمولا روشنایی را تنها به نسبت سایر اشیائی که در میدان دید ما قرار دارند، درک می‌کنیم.

اگر بخواهیم مثال بزنیم تصویر زیر را در نظر بگیرید:

مربعی که روی آن حرف A قرار داده شده است، تیره به نظر می‌رسد، در حالی که مربعی که با حرف B در سایه قرار دارد روشن‌تر به نظر می‌رسد. اما در حقیقت این دو مربع یک رنگ خاکستری مشابه دارند (می‌توانید سایر بخش‌های تصویر را برای اثبات این ادعا بپوشانید.)

ما مربع B را به این دلیل روشن‌تر می‌بینیم که توسط نواحی تاریک‌تر از مربع A احاطه شده است. نسبت کنتراست همچنین روی توانایی ما برای دیدن جزئیات در یک تصویر تاثیر می‌گذارد. اگر تفاوت بین نواحی روشن و تاریک بارزتر باشد، می‌توانیم جزئیات ریزتر را بیشتر ببینیم.

به تصویر زیر دقت کنید. هر دو از نظر اندازه و تعداد خطوط مشابهی دارند، ولی خطوط در سمت راست کنتراست به مراتب بالاتری نسبت به موارد سمت چپ دارند.

حالا نگاه خود را از صفحه دور کنید و متوجه خواهید شد که تصویر سمت چپ خیلی بیشتر از آن که خطوط سمت راست نامعلوم شوند، مانند یک ناحیه خاکستری تیره به نظر می‌رسند.

بنابراین باید نتیجه بگیریم یک Contrast Ratio بالا خوب است و هرچه بیشتر باشد، بهتر است؟ اجازه دهید در بخش بعد به این سوال پاسخ دهیم.

نسبت کنتراست بالا در مقابل نسبت کنتراست پایین

در پاسخ به سوال بالا باید بگوییم کاملا این‌طور نیست. مانند اکثر موارد مربوط به مشخصات نمایشگر، شرایط در مقایسه با آن چه ابتدا به نظر می‌رسد اندکی پیچیده‌تر است. حداقل دو عامل کلیدی دیگر را باید در مقدارهای نسبت کنتراست در نظر گرفت:

تا چه مقدار کنتراست را می‌توانیم تشخیص دهیم (تفاوت بین نواحی سیاه و سفید پیش از آن که دیگر نتوانیم تفاوتی ببینیم، چقدر است) و انتظار داریم یک نمایشگر زمان استفاده در دنیای واقعی چقدر کنتراست داشته باشد.

سوال اول مجددا به این موضوع ربط دارد که چطور چشمان ما تفاوت‌های بین نواحی روشن و تاریک را می‌بینند. همان‌طور که در بالا اشاره کردیم، ما واقعا از نظر مطلق روشنایی را درک نمی‌کنیم.

چون در واقع آن چه ما می‌بینیم تفاوت در روشنایی اشیاء اطرافمان است. فراتر از یک نقطه خاص، افزایش مقدار روشنایی یک ناحیه، ظاهر آن را روشن‌تر نخواهد کرد. چون چشمان ما در همان حالت قبلی آن را یک ناحیه بسیار روشن می‌بینند و اگر روشن‌تر شود متوجه تفاوت آن نخواهند شد.

همین شرایط برای نواحی تاریک نیز وجود دارد، یعنی فراتر از یک حد خاص نواحی تیره همگی سیاه به نظر می‌رسند و تفاوت‌ها در مقدار روشنایی واقعی آن‌ها را چشم ما نمی‌تواند ببیند.

این گفته صحت دارد که دید ما به اطراف در سطوح مختلف نوری است، یعنی چشمان ما عملکرد بسیار خوبی در محیط بسیار روشن و آفتابی و همچنین اتاق‌های نسبتا تاریک دارند.

گرچه تحت هر کدام از این شرایط، یعنی در نسبت کنتراست های بسیار بالا یا بسیار پایین، چشم ما پیش از آن که واقعا بتواند به‌خوبی ببیند، ابتدا باید با متوسط سطح نور محیط سازگار شود. تمام ما با این شرایط آشنا هستیم که اگر فورا پس از یک محیط بسیار روشن و آفتابی وارد یک اتاق تاریک شوید، همه چیز برای یک مدت کوتاهی تاریک به نظر می‌رسد.

سپس هرچه چشمان شما با سطح پایین نور سازگارتر می‌شود، مجددا می‌توانید تفاوت رنگ‌های خاکستری را تشخیص دهید و به‌زودی با وجود قرارگیری در یک محیط به مراتب تاریک‌تر، قادر به مشاهده اطرافتان خواهید بود.

عکس این قضیه نیز ممکن است رخ دهد؛ یعنی از یک اتاق تاریک برای مدت کوتاهی بیرون بروید و احساس ‌کنید نور روشن بیرون چشمان شما را کور می‌کند. اما کافی است کمی زمان بگذرد تا چشمان شما مجددا همه چیز را تنظیم کند و بتوانید به‌طور طبیعی به اطراف دید داشته باشید.

سپس در هر لحظه پس از آن ما می‌توانیم روشنایی بیشتر از یک محدوده صدتایی را نسبت به یک و شاید حداکثر تا 1000:1 یا اندکی بیشتر (نسبت کنتراست بسیار بالا) را تشخیص دهیم. البته عدد دقیق بستگی به شرایط و بدون شک فرد دارد.

منظورمان این است که اگر بتوانید حداکثر روشنایی را که دیده خواهد شد، به‌عنوان ناحیه سیاه تشخیص دهید، سپس منبع نوری که روشنایی آن 1000 برابر بیشتر از آن ناحیه سیاه خواهد بود، به‌عنوان ناحیه سفید روشن دیده خواهد شد و قادر نخواهید بود تغییرات روشنایی بالاتر از آن را تشخیص دهید.

همچنین این امکان را ندارید که نواحی سیاه کمتر از سطح حداکثر سیاه را تشخیص دهید، چون همگی به یک شکل تاریک دیده خواهند شد.

شما تنها قادر به تشخیص رنگ‌های خاکستری بین این دو نقطه خواهید بود. پس می‌توانیم نتیجه بگیریم فراتر از یک نقطه خاص، افزایش این نسبت در یک نمایشگر تفاوتی ایجاد نخواهد کرد؛ چون قادر به دیدن آن نخواهیم بود.

یقینا زمانی که Contrast Ratio از تقریبا 1000:1 یا بیشتر عبور کند، افزایش کنتراست بالاتر از آن مزیت بیشتر زیادی فراهم نمی‌آورد.

تاثیر افزایش کنتراست همچنین بسیار غیر خطی است؛ چون واکنش چشمان ما از همان ابتدا خطی نیست. برای شما تغییر در یک نسبت کنتراست، به‌عنوان مثال 10:1 به 20:1 بسیار واضح است، تغییر از 100:1 به 200:1 نیز یقینا قابل مشاهده است اما برخلاف تغییر ابتدایی، مقدار آن زیاد دیده نمی‌شود.

از طرفی تغییر این نسبت از 500:1 به 1000:1 در مقایسه با دو مورد اول به مراتب کمتر درک می‌شود.

هرچه نسبت عددی کنتراست افزایش پیدا می‌کند، درک ما از بهبود ادامه‌دار کنتراست کاهش می‌یابد؛ یعنی Contrast Ratio بالاتر از 1000:1 یا بیشتر از نظر مطلق افزایش پیدا می‌کند، اما تحت هر شرایطی یک بیننده معمولی عملا قادر به درک و دیدن آن نخواهد بود.

بنابراین چرا این نسبت در بسیاری از نمایشگرها بیشتر از این عدد است؟ حتما در تبلیغات بعضی از تلویزیون‌های با دقت بالا نسبت 2000:1، 3000:1 یا حتی 5000:1 را دیده‌اید. آیا اشتباه می‌کنند؟

اگر بخواهیم ساده پاسخ دهیم خیر. آن‌ها دقیقا اشتباه نمی‌کنند و در این نمایشگرها اگر Contrast Ratio را به شکل همیشگی اندازه بگیرید، واقعا چنین نسبتی را فراهم می‌کنند.

در اکثر موارد عدد مشخص شده در واقع چیزی است که نسبت کنتراست اتاق تاریک نامیده می‌شود. به عبارت دیگر نسبت روشنایی سفید به سیاه است، اگر تنها نور ایجاد شده توسط خود نمایشگر را اندازه بگیرید.

شما نواحی سفید و سیاه را در اتاقی اندازه میگیرید که مطلقا هیچ نوع منبع نوری در آن وجود ندارد. نتیجه آن نیز چنین نسبت هایی است.

با آن که چنین روشی یک راه معتبر برای اندازه‌گیری Contrast Ratio یک نمایشگر است، اما الزاما به معنای آن چه که در دنیای واقعی خواهید دید نیست.

واقعا چه تعداد از شما از مانیتورها یا تلویزیو‌ن‌های خود در اتاقی استفاده می‌کنید که مطلقا نور دیگری در آن وجود ندارد؟

زمانی که منابع نوری دیگری جدا از خود نمایشگر وجود دارد، عامل دیگری نیز دخالت خواهد کرد که کنتراست واقعا قابل مشاهده و به نمایش آمده در تصویر را مشخص خواهد کرد.

همان‌طور که در بالا ذکر کردیم، محاسبه نسبت کنتراست با تقسیم روشنایی سفید بر روشنایی سیاه تعریف می‌شود.

گرچه زمانی که منابع نوری دیگری در اتاق وجود دارند، خود نمایشگر نیز از بیرون روشن می‌شود. یعنی نور سایر قسمت‌های اتاق توسط سطح صفحه نمایشگر و ساختارهای داخل پنل نمایش بازتاب می‌شود.

در نتیجه، این امر کاهش میزان این کنتراست را به همراه خواهد داشت؛ اما این کاهش به مراتب کمتر از چیزی است که بیننده آن را مشاهده می‌کند. به‌عنوان مثال اجازه دهید فرض کنیم یک نمایشگر با یک کنتراست اتاق تاریک 500:1 دارید و روشنایی آن در نواحی روشن 250 نیت اما در نواحی تیره به تنها 0.5 نیت می‌رسد.

اگر یک نور بازتاب شده از نمایشگر وجود داشته باشد که فقط 5 نیت روشنایی را افزایش دهد، محاسبه نسبت کنتراست به شکل زیر تغییر خواهد کرد:

روشنایی سفید/ روشنایی سیاه = (250 + 5)/(0.5 + 5) = 255/5.5 = 46.4:1

در این مثال، کنتراست موثری که بیننده می‌بیند، به کمتر از یک دهم عدد مشخص شده کاهش پیدا کرده است و این اتفاق اصلا یک مثال حاد نیست. در حقیقت به‌ندرت رخ می‌دهد یک نمایشگر در محیط با نور معمولی خانه یا اداره نسبت موثر به مراتب بیشتر از 100 تا 200:1 داشته باشد.

با انجام تغییراتی در طراحی نمایشگر می‌توان در شرایط عادی کنتراست را بهبود بخشید. به‌عنوان مثال، اضافه کردن مواد به رنگ سیاه در اطراف ساختارهای پیکسل فعال برای کاهش بازتاب نور در آن جا.

در هر حال، اهمیتی ندارد چه کاری انجام دهید، صفحه نمایش همچنان نور را منعکس خواهد کرد و کنتراست از رقم اتاق تاریک خود کاهش خواهد یافت.

دو تصویر زیر را برای درک موضوع مقایسه Contrast Ratio در محیط تاریک و روز روشن ببینید.

مقایسه در محیط تاریک:

مقایسه در محیط روشن:

نسبت کنتراست داینامیک

یک مفهوم جدید در بیان Contrast Ratio نمایشگرهای ال سی دی نسبت کنتراست داینامیک یا DCR بوده که رقم آن در مقایسه با نسبت استاتیک در مانیتورهای ال سی دی رایج، به مراتب بیشتر است.

DCR برای تصاویر روشن و تاریک تنظیم می‌شود و این امکان را به نمایشگر می‌دهد تا رنگ‌های سیاه را تیره‌تر نمایش دهد. نوع داینامیک (پویا) این نسبت می‌تواند به رقمی در محدوده 5000:1 تا 10000:1 برسد و برای کاربردهای خانگی مطلوب است که در آن جا کاربران از نمایشگرها برای گیمینگ و تماشای فیلم استفاده می‌کنند.

همچنین این نوع نسبت به عنوان یک قابلیت در تلویزیون‌هایی با دقت بالا تبلیغ می‌شود. نحوه عمل سیستم DCR به این شکل است که به میانگین روشنایی کلی برای یک صحنه خاص دقت کرده و سطح نور پشتی را برای مطابقت با آن تنظیم می‌کند.

به‌عنوان مثال، اگر در حال تماشای یک فیلم روی یک نمایشگر مجهز به DCR باشید و سکانسی که می‌بینید شبی تاریک و طوفانی باشد، سطح نور پشتی باید تا حد قابل توجهی در مقایسه با یک سکانس با فضای روشن، کم شود.

در نتیجه چنین اتفاقاتی با چنین نسبت کنتراستی، نواحی تاریک چنین صحنه‌هایی در مقایسه با زمانی که نور پشتی در سطح اوج خود تثبیت شده است، حتی تاریک‌تر خواهند بود.

اما در سکانس‌های روشن، نور پشتی به سطح کامل خود بر می‌گردد تا رنگ‌های سفید روشن همیشگی شکل گیرند.

اگر روشن‌ترین رنگ‌های سفید (در سکانس‌های روشن) را با تاریک‌ترین رنگ‌های سیاه (در سکانس‌های تاریک) مقایسه کنید، عدد نسبت دینامیکی به دست خواهد آمد که ممکن است چندین مرتبه بیشتر از زمان مقایسه حداکثر رنگ سفید و حداقل رنگ سیاه در یک تک تصویر (نسبت استاتیک یا همزمان که تا الان در مورد آن صحبت کردیم) باشد.

با این حال، توجه داشته باشید واقعا نمی‌توانید این عدد کنتراست DCR را در هر تک تصویری ببینید؛ چون مقایسه یک سطح سفید و سطح سیاه اندازه‌گیری شده از دو تصویر متفاوت در دو زمان مختلف است.

این عدد به شما محدوده رنگ سیاه تا سفیدی را خواهد گفت که نمایشگر می‌تواند همیشه به آن برسد، نه آن چه که در یک زمان خاص خواهید دید.

DCR الزاما فناوری مناسب برای استفاده در محیط‌های اداری رایج نیست. یعنی جاهایی که نسبت کنتراست استاتیک همیشگی در محدوده 1000:1 یا کمتر به معنای نمایش شفاف و دقیق جزئیات است و چنین نسبتی برای هر نرم‌افزاری تجاری یا بهره‌وری اداری مناسب خواهد بود.

گرچه اگر کاربران تجاری با محتوای مولتی مدیا سر و کار دارند، DCR ممکن است فناوری مناسب باشد و تجربه دیداری مشابهی را فراهم خواهد کرد که روی بسیاری از تلویزیون‌های رایج مشاهده می‌کنید.

هنرمندان گرافیکی باید آگاه باشند عملکرد DCR اغلب مشخصات پاسخ رنگ (گاما) نمایشگر و سیگنال ویدئو و بنابراین آن چه را روی نمایشگر می‌بینید تغییر می‌دهد. به عبارت دیگر چنین چیزی ممکن است برای بینندگان زیادی جذابیت داشته باشد، اما ممکن است نمایش دقیق داده‌های رنگ نباشد.

به همین علت DCR باید در اکثر کارهایی که محوریت آن‌ها دقت رنگ بالا است، غیرفعال شود.

سخن نهایی

کنتراست بدون شک یک ویژگی بسیار مهم در عملکرد هر نمایشگری است، اما همچنین باید با مطالعه مطلب بالا متوجه شده باشید که هرگز در مورد آن عبارت هرچه بیشتر، بهتر صدق پیدا نمی‌کند.

به هنگام بررسی Contrast Ratio باید نکات زیر را به یاد داشته باشید:

• کنتراست واقعی که بیننده در شرایط نوردهی رایج در محیط خانه یا کار می‌بیند، تقریبا همیشه به مراتب کمتر از عدد اتاق تاریک ذکر شده در مشخصات خواهد بود.
• همیشه نسبت بالاتر از کمتر بهتر است، اما هرچه کنتراست بالاتر برود درک تفاوت آن در مقابل، کمتر خواهد شد. تا جایی که بیننده هرگز دیگر افزایش را متوجه نخواهد شد.
• تصمیم نهایی انتخاب دو نمایشگر بستگی به نظر خود شما در مورد ظاهر تصاویر روی آن‌ها دارد. به همین دلیل مشخصات یک نمایشگر و نسبت کنتراست آن یقینا یک عامل مهم برای تصمیم‌گیری در زمان خرید است؛ اما نباید تنها به آن توجه کنید.