Nowoczesne monitory i telewizory oferują szeroki wybór opcji wyświetlania, od modeli budżetowych po wysokiej klasy. Znaczący segment wśród tych wyświetlaczy obejmuje te, które obsługują sztuczne technologie poprawy kolorów wykorzystujące percepcję ludzką do poprawy jakości obrazu. Urządzenia te korzystają z technologii znanych jako FRC (Frame Rate Control) lub dithering. Chociaż oba terminy są często używane zamiennie, reprezentują nieco inne podejścia do tego samego celu.
Frame Rate Control (FRC) to technologia, która sztucznie dodaje tony kolorów do obrazu. Działa to poprzez celowe zmienianie koloru piksela, aby stworzyć płynniejsze przejścia między odcieniami.
Dithering natomiast wprowadza szum do obrazu, wygładzając pierwotny odcień koloru, aby osiągnąć podobnie miękkie przejścia między kolorami.
Odcienie kolorów transmitowane przez ekrany o różnej głębi kolorów
Zrozumienie liczby odcieni i głębokości bitowej można zilustrować za pomocą przykładu 8-bitowej macierzy. W wideo obraz pierwotny jest transmitowany w trzech podstawowych kolorach: niebieskim, czerwonym i zielonym. Każdy piksel na ekranie składa się z trzech subpikseli, po jednym dla każdego koloru.
Sygnał cyfrowy w formacie surowym może być przedstawiony przez 2 bity (włączony lub wyłączony) z różną liczbą bloków. W wyświetlaczu 8-bitowym jeden subpiksel może reprezentować 2^8 kolorów, co równa się 256 odcieniom. Biorąc pod uwagę, że trzy subpiksele są używane do tworzenia jednego koloru, całkowita liczba możliwych odcieni jest obliczana jako:
256×256×256 = 16,7 miliona odcieni.
Oto krótki przegląd monitorów i telewizorów na podstawie ich głębokości bitowej i jakości obrazu:
| Głębokość bitowa | Kolory | Zastosowanie | Aktualna relewantność |
|---|---|---|---|
| 6-bit | 0,26 miliona | Najtańsze monitory, głównie do pracy biurowej, nieodpowiednie do prac graficznych. | Czołowi producenci od ponad dekady nie używają tej jakości w swoich produktach. |
| 8-bit | 16,7 miliona | Monitory średniej klasy, odpowiednie do prac graficznych, ale nie profesjonalnych. | 90% telewizorów i monitorów korzysta z ekranów 8-bitowych. Ponad połowa telewizorów wyposażona jest w tę klasę wyświetlaczy, w tym telewizory LED segmentu budżetowego i telewizory QLED podstawowego poziomu. |
| 10-bit | 1,07 miliarda | Wysokiej jakości monitory, odpowiednie do edycji zdjęć i innych zadań wymagających lepszych przejść kolorów. | Instalowane w telewizorach premium. |
Jak FRC działa w wyświetlaczach
Ludzkie oko ma pewną inercję. Z tego powodu dwa szybko zmieniające się obrazy łączą się w jeden. Jeśli spojrzymy na figurę, która zmienia kolor z białego na czarny z wysoką częstotliwością, wydaje się nam ona szara. Dokładnie w ten sposób działa FRC. Jeśli dwa „sąsiadujące” kolory zmieniają się na pikselu z dużą częstotliwością, oko zobaczy kolor pośredni, który faktycznie nie występuje w palecie macierzy.
Jeśli twój telewizor lub monitor obsługuje FRC, technologia ta działa sprzętowo. Istnieją różne algorytmy tworzenia pośrednich tonów obrazu, które mają różne nazwy, takie jak 8bit+A-FRC, klasyczne 8bit+FRC, 8bit+Hi-FRC.
Ogólnie rzecz biorąc, niektóre ramki wyświetlają kolory odpowiadające palecie macierzy o danej głębokości bitowej, ale zastępują prawdziwy kolor. Na przykład w poniższym obrazie przejście od ciemnoniebieskiego do cyjanowego skutkuje wyraźną i zauważalną zmianą koloru. Poniższa ilustracja schematycznie pokazuje, jak grupa kolejnych pikseli zachowuje się na ekranie, zarówno bez, jak i z FRC, oraz jak ludzie postrzegają kolor.
Ramka 1: Przejście jest wyraźnie widoczne, ponieważ kolory są wyświetlane takimi, jakie są: pierwsze dwa piksele są ciemniejsze, a kolejne dwa są jaśniejsze. Człowiek dostrzega wyraźne przejście kolorów.
Ramka 2: FRC wchodzi do gry i przestawia kolory drugiego i trzeciego piksela.
Ramka 3: Wizualnie osoba postrzega tę przestawienie pikseli jako pojawienie się dodatkowego koloru, który nie istnieje na 8-bitowym ekranie.
Czy wyświetlacz 8-bit + FRC naprawdę osiąga jakość 10-bitową?
Oczywiście, że nie. Bez względu na zastosowaną technologię, wyświetlacz 8-bit + FRC nigdy nie wyświetli miliarda odcieni. Chociaż może wizualnie prezentować więcej odcieni i poprawiać jakość obrazu, nadal będzie gorszy w porównaniu do prawdziwego 10-bitowego ekranu.
W warunkach rzeczywistych percepcja odcieni obrazu jest bardzo indywidualna. Niektórzy ludzie mogą dostrzec 200.000 odcieni zieleni, inni tylko 10.000, a niektórzy mogą zobaczyć nawet milion. Dokładne zmierzenie liczby odcieni wyświetlanych przez ekran FRC jest bardzo trudne i wymaga specjalistycznych laboratoriów. Co więcej, nieprzezwyciężalną przeszkodą w prawidłowym określeniu liczby odcieni jest indywidualna percepcja, która stanowi podstawę całej technologii FRC.
