Cos'è il rapporto di contrasto e perché è importante

Leggendo una recensione di un computer o di uno smartphone, oppure guardando le specifiche di un televisore o di un monitor, vi sarà sicuramente capitato di vedere degli strani numeri indicati come rapporto di contrasto, 1000:1, 10.000:1 o persino "infinito".

Ma cosa significano queste cifre, cos'è il rapporto di contrasto, perché è importante per uno schermo e come impostare un contrasto ottimale? In questo articolo cercheremo di rispondere a queste domande, perché il rapporto di contrasto è più importante di quanto pensiate nella scelta di un apparecchio.

Il mondo degli schermi, sia che si tratti di TV, monitor, computer o smartphone, è molto complesso, perché d'altronde la resa visiva è una vera e propria scienza, piena di sfaccettature in cui diverse caratteristiche e tecnologie diverse si fondono per creare un'immagine ottimale, o quanto meno adeguata in funzione di quanto vogliamo spendere.

Ecco quindi che esistono varie risoluzioni, gamme colore (come sRGB e DCI-P3), l'HDR e diverse tecnologie di pannelli. Ognuno di questi termini ha una sua rilevanza nella scelta di uno schermo, e il rapporto di contrasto dovrebbe senz'altro essere uno dei punti a cui dedichiamo maggiore attenzione, specialmente con gli schermi HDR.

Ma cos'è il rapporto di contrasto? In termini molto semplici, rappresenta la differenza tra colori chiari e colori scuri di uno schermo. Un rapporto di contrasto elevato significa che lo schermo produce una gamma più ampia di colori, in particolare colori chiari e scuri, producendo immagini di aspetto migliore, con colori che risaltano maggiormente perché i neri sono più scuri. Quindi in sostanza il rapporto di contrasto indica la "profondità" dei neri.

Fonte: Infinitus

In una stanza luminosa, un rapporto di contrasto più elevato non è così evidente, poiché la luce riflessa nella stanza riduce l'importanza di neri più profondi, ma in una stanza buia la differenza si nota immediatamente.

Cosa vuol dire alto contrasto?

Come abbiamo visto all'inizio, il rapporto di contrasto è indicato nelle specifiche di un modello come un numero, del tipo 2500:1. Questo significa che significa che il bianco più luminoso è 2.500 volte più luminoso del nero più scuro. Il presupposto generale è che maggiore è il rapporto, maggiori sono i livelli di dettaglio visualizzati sullo schermo.

Il problema è che non esiste uno standard unico per determinare il rapporto di contrasto, quindi alcuni di questi numeri non sono sempre indicativi o comunque sono difficili da confrontare tra loro. 

Come misurare il rapporto di contrasto

Per misurare il contrasto, in genere si misura la luminanza sia del bianco che del nero utilizzando uno schema a scacchiera (detto ANSI) e quindi viene calcola il rapporto tra i due. La luminanza è una metrica utilizzata per misurare la quantità di luce (o intensità) presente su una superficie ed è espressa in cd/m², ovvero candele per metro quadrato.

Questo numero è comunemente indicato come 'nits'.

Gli LCD utilizzano cristalli liquidi per controllare il flusso di luce, che passa attraverso filtri colorati, ma nessuna tecnologia LCD è perfetta e un po' di luce filtra sempre.

Quando si misura il rapporto di contrasto, si vuole misurare la quantità di luce che passa quando un pixel è nello stato spento, quindi si misura la luninanza del bianco, quella del nero e poi si calcola il rapporto tra le due.

Rapporto di contrasto = Luminanza (bianco) / Luminanza (nero)

Essendo un rapporto, non è dotato di un'unità di misura, ed è quindi indicato con due numeri, ad esempio 2500:1, e abbiamo già detto che maggiore è il rapporto di contrasto, più profondi saranno i neri e migliore sarà l'aspetto dell'immagine.

Il metodo ANSI utilizza una scacchiera composta da 16 quadrati, si calcolano le luminanze dei quadrati bianchi e neri e poi si fa la media dei valori.

Altri metodi sono meno precisi e misurano la differenza tra zone chiare o scure in diversi modi:

• Full on/off: si misura uno schermo completamente bianco e uno schermo completamente nero. Questo è generalmente considerato un modo meno accurato per misurare il contrasto e non è molto realistico, con misurazioni del contrasto che tendono ad apparire molto migliori, poiché è facile per qualsiasi monitor dotato di local dimming spegnere l'intero schermo in una volta.
• Immagini a metà schermo: simile al metodo sopra, ma viene mostrata una schermata con metà dello schermo nero e metà dello schermo bianco. È un po' meglio del metodo sopra ma non è ancora molto realistico.
• Piccoli campioni: simile al metodo a schermo intero, ma invece di immagini grandi, il contrasto viene misurato utilizzando immagini piccole che coprono solo una parte dello schermo. Anche questo metodo non è l'ideale, poiché l'uniformità imperfetta può distorcere significativamente i risultati.

Differenze tra tecnologie di schermi

A seconda del tipo di schermo che si sta considerando, ci sono diverse tecnologie in gioco, con effetti diversi sul rapporto di contrasto.

Sapere quale tipo di pannello viene utilizzato nel monitor o televisore può già dare una buona indicazione di cosa aspettarsi in termini di rapporto di contrasto:

• IPS (In Plane Switching): i monitor con pannelli IPS hanno rapporti di contrasto tipicamente tra i 700 - 1500
• VA (Vertical Alignment): questi pannelli in genere hanno i migliori rapporti di contrasto, intorno a 2500
• TN (Twisted Nematic): In media, i monitor TN hanno i rapporti di contrasto peggiori. Contrasto tipico: 600 - 1200
• OLED: i pannelli OLED sono quelli con il miglior rapporto di contrasto, poiché ogni pixel è autoemissivo e il livello di nero dei pixel neri è essenzialmente zero.
• mini LED: questi pannelli offrono un ottimo rapporto di contrasto, anche se non a livello degli OLED

Ovviamente il contrasto può variare leggermente tra le unità a causa delle tolleranze di fabbricazione, e in genere i produttori mostrano nelle specifiche il rapporto di contrasto minimo che si può ottenere.

In generale, viste le differenze di misurazione, è difficile confrontare il rapporto di contrasto tra modelli e marche diverse, quindi resta una specifica piuttosto fuorviante. Come fare quindi? La cosa migliore è controllare le recensioni, dove vengono utilizzati metodi di misurazione standard per i diversi modelli.

A cosa serve il rapporto di contrasto nei televisori?

Ora che abbiamo definito il rapporto di contrasto, torniamo per un attimo agli schermi LCD. Negli schermi con tecnologia LCD retroilluminati a LED, che sono i più diffusi, per visualizzare il nero il display dovrà bloccare la luce emessa dallo strato di transistor a film sottile (TFT). In questi pannelli, se il contrasto è basso, vedremo un'immagine "slavata", con neri appiattiti e colori che non risaltano. In alcuni casi, potrebbe evidenziarsi persino il cosiddetto black crush, che comporta la perdita dei dettagli nelle aree più scure dell'immagine, soprattutto quando ci si trova in ambienti illuminati.

Con pannelli mini LED (che consentono un oscuramento della retroilluminazione locale) o OLED, il fenomeno è molto meno evidente, anche se non del tutto assente. Ecco che il rapporto di contrasto è uno dei parametri che identificano la qualità dell'immagine, specialmente per quanto riguarda la definizione.

Ma la situazione non è così semplice, perché come avrete intuito da quanto descritto in questo paragrafo non esiste solo un rapporto di contrasto. C'è infatti una differenza tra contrasto statico e contrasto dinamico, che offrono diversi modi per determinare il rapporto di contrasto. Andiamo a scoprire cosa sono.

Parlando dei diversi tipi di pannelli, nel paragrafo precedente abbiamo visto valori di contrasto come 2500:1. Questo valore è anche indicato come contrasto nativo, ovvero prodotto dal pannello senza le funzioni di elaborazione delle immagini e di miglioramento del contrasto.

Di per sé, per molti esperti è la migliore rappresentazione possibile delle capacità del pannello perché rappresenta il risultato nel mondo reale.

Il problema è che questo numero è piuttosto basso, e ai fini del marketing non invoglia molto i potenziali acquirenti. Ecco quindi che è stato introdotto il contrasto dinamico, che consente di ottenere numeri maggiori e, come abbiamo visto, a numeri maggiori del rapporto di contrasto corrisponde una qualità dell'immagine migliore. Ma è davvero così?

Un altro test usato per determinare il rapporto di contrasto il contrasto cosiddetto dinamico. Questo viene calcolato osservando la differenza tra i neri più scuri e i bianchi più luminosi rispetto a diverse impostazioni dello schermo. Ad esempio, il bianco più luminoso viene calcolato con una modalità "luminosa" su un'immagine chiara, mentre il nero più scuro viene calcolato con una modalità "cinema" su un'immagine scura.

Con questa misurazione non è possibile vedere il contrasto tutto in una volta allo stesso tempo, ed è quindi lontano dal mondo reale, ma ha un vantaggio.

Invece di ottenere un numero come 2500:1, si ottiene un numero del tipo 20.000.000:1. Molto meglio, no?

Ma sono solo slogan pubblicitari? In parte. Questo tipo di impostazioni, a volte chiamate "intensificatore del contrasto", agiscono tramite diversi algoritmi per perfezionare contrasto e luminosità, ed effettivamente migliorano parzialmente il contrasto nativo senza per questo perdere in dettagli e riducendo le ombre involontarie.

I benefici del contrasto dinamico inoltre riguardano la riduzione dell'affaticamento degli occhi in condizioni di scarsa illuminazione. Se utilizzate un display al buio, potrebbe essere una buona idea attivarlo.

C'è inoltre un'altra considerazione da fare, relativa ai monitor per il gioco. Visto che si tratta di un'ulteriore elaborazione dell'immagine, i giocatori sono preoccupati che questo implichi l'introduzione di un input lag, per quanto piccolo. In effetti il fenomeno è misurabile, ma in misura piuttosto irrilevante. Per un monitor da gaming da 144 Hz, parliamo di tempi che raramente superano i 20 millisecondi nei casi peggiori.

In genere, l'intensificatore di contrasto è consigliato, anche per ottenere un migliore effetto HDR, fermo restando che se quando lo attivate notate degli artefatti, è bene disattivarlo. Detto questo, è bene sapere sempre cosa si sta confrontando, quindi mai paragonare il contrasto statico con quello dinamico, e viceversa.

Ora che abbiamo parlato della teoria, come ottenere i migliori risultati nei diversi dispositivi? Abbiamo parlato del contrasto, ma non abbiamo ancora nominato la luminosità, che, a differenza di quanto si potrebbe pensare, agisce sui livelli di nero. Quindi  la luminosità influisce sul contrasto ed è a sua volta influenzata da esso.

Se agendo nelle impostazioni di un monitor aumentiamo troppo il contrasto, aumentiamo eccessivamente i valori in ingresso superiori a un determinato livello, il che "brucerà" i dettagli alle alte luci. Al contrario, abbassando troppo il contrasto non avremo mai la massima emissione luminosa, e l'immagine sarà troppo scura.

Se invece agiamo sulla luminosità, alzandola troppo avremo un livello del nero troppo elevato, il che abbasserà il contrasto, mentre diminuendola troppo, tutti i livelli sotto a una certa soglia saranno visualizzati come nero, facendo perdere tutti i dettagli alle basse luci. Diversi dispositivi hanno differenti modalità di regolazione, scopriamole.

Monitor

In Windows, c'è uno strumento di calibrazione che consente di impostare al meglio questi due parametri. Dovete premere il tasto Start e scrivere nel campo di ricerca Calibrazione colori. A questo punto potrete modificare alcune impostazioni come Gamma, Luminosità e Contrasto. Seguite le istruzioni a schermo in modo da ottenere il risultato ideale.

Nel Mac, si può solo regolare la luminosità. Questo può essere lasciato al sensore di luminosità, se presente, per fare in modo che avvenga in modo automatico, oppure potete farlo in due modi manualmente.

Dal Centro di Controllo, operate sullo slider sotto la voce Schermo.

In Impostazioni di Sistema (raggiungibile cliccando sul menu Apple in alto a sinistra dello schermo), cliccate su Schermi nel pannello di sinistra e dal pannello di destra regolate la Luminosità.

TV

Per regolare le impostazioni di luminosità e contrasto ottimali in un televisore, vi rimandiamo alla nostra guida su come regolare lo schermo della TV.

Brevemente, per trovare il contrasto ottimale utilizzate una scena con delle nuvole o comunque una immagine bianca e luminosa in modo da regolare il contrasto in modo che l'oggetto riprodotto nella scena rimanga luminoso e mantenga ancora dettagli e bordi nitidi.

Per la luminosità, trovate una scena scura di un film e regolate l'impostazione fino a quando non emergeranno buoni dettagli nell'immagine.

Proiettori

Per un proiettore il nero in un proiettore è una mancanza di luce, mentre la luminosità il contrario, ma la regolazione è simile al televisore. Prima di tutto, considerate le condizioni ambientali ottimali a seconda di quando volete usare il dispositivo.

Poi per la luminosità impostate il proiettore sulla modalità "cinema" o "film" e trovate una sequenza con molto nero. Aumentate la luminosità fino a ottenere buoni dettagli. Per il contrasto, operate su scene luminose finché non perdete i dettagli.