Οι σύγχρονες οθόνες και τηλεοράσεις προσφέρουν μια ευρεία γκάμα επιλογών απεικόνισης, από οικονομικές μέχρι κορυφαίας ποιότητας μοντέλα. Ένα αξιοσημείωτο τμήμα αυτών των συσκευών περιλαμβάνει εκείνες που υποστηρίζουν τεχνολογία τεχνητής βελτίωσης των χρωμάτων, εκμεταλλευόμενες την ανθρώπινη αντίληψη για να βελτιώσουν την ποιότητα της εικόνας. Αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούν τεχνολογίες γνωστές ως FRC (Frame Rate Control) ή dithering. Αν και οι δύο όροι χρησιμοποιούνται συχνά εναλλακτικά, αντιπροσωπεύουν ελαφρώς διαφορετικές προσεγγίσεις με τον ίδιο στόχο.
Frame Rate Control (FRC) είναι μια τεχνολογία που προσθέτει τεχνητά χρωματικούς τόνους σε μια εικόνα. Το κάνει αυτό μεταβάλλοντας σκόπιμα το χρώμα ενός εικονοστοιχείου για να δημιουργήσει πιο ομαλές μεταβάσεις μεταξύ αποχρώσεων.
Το dithering, από την άλλη πλευρά, προσθέτει θόρυβο στην εικόνα, εξομαλύνοντας τον αρχικό χρωματικό τόνο για να επιτύχει παρόμοια απαλές μεταβάσεις μεταξύ χρωμάτων.
Χρωματικοί τόνοι που μεταδίδονται από οθόνες με διαφορετικούς ρυθμούς bit
Η κατανόηση του αριθμού των αποχρώσεων και της βάθους χρώματος μπορεί να απεικονιστεί χρησιμοποιώντας ένα παράδειγμα 8-bit matrix. Στο βίντεο, η αρχική εικόνα μεταδίδεται σε τρία κύρια χρώματα: μπλε, κόκκινο και πράσινο. Κάθε εικονοστοιχείο στην οθόνη αποτελείται από τρία υποεικονοστοιχεία, ένα για κάθε χρώμα.
Το ψηφιακό σήμα στην ακατέργαστη μορφή του μπορεί να αναπαρασταθεί με 2 bits (ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση) με διαφορετικό αριθμό μπλοκ. Σε μια οθόνη 8-bit, ένα υποεικονοστοιχείο μπορεί να αναπαραστήσει 2^8 χρώματα, που ισούται με 256 αποχρώσεις. Δεδομένου ότι χρησιμοποιούνται τρία υποεικονοστοιχεία για τη δημιουργία ενός χρώματος, ο συνολικός αριθμός των πιθανών αποχρώσεων υπολογίζεται ως:
256×256×256=16,7 εκατομμύρια αποχρώσεις.
Εδώ είναι μια σύντομη επισκόπηση των οθονών και των τηλεοράσεων με βάση το βάθος χρώματος και την ποιότητα της εικόνας:
| Βάθος χρώματος | Χρώματα | Χρήση | Τρέχουσα Σημασία |
|---|---|---|---|
| 6-bit | 0,26 εκατομμύρια | Οι φθηνότερες οθόνες, κυρίως για εργασία γραφείου, δεν είναι κατάλληλες για γραφικά. | Οι κορυφαίοι κατασκευαστές δεν έχουν χρησιμοποιήσει αυτή την ποιότητα στα προϊόντα τους για πάνω από μια δεκαετία. |
| 8-bit | 16,7 εκατομμύρια | Οθόνες μεσαίας κατηγορίας, κατάλληλες για εργασία με γραφικά, αλλά όχι επαγγελματικού επιπέδου. | Το 90% των τηλεοράσεων και οθονών χρησιμοποιούν οθόνες 8-bit. Πάνω από τα μισά τηλεοράσεις είναι εξοπλισμένα με αυτή την κατηγορία οθονών, συμπεριλαμβανομένων των οικονομικών LED τηλεοράσεων και των αρχικών επιπέδων των QLED τηλεοράσεων. |
| 10-bit | 1,07 δισεκατομμύρια | Οθόνες υψηλής ποιότητας, κατάλληλες για επεξεργασία φωτογραφιών και άλλες εργασίες που απαιτούν ανώτερες μεταβάσεις χρώματος. | Εγκαθίστανται σε premium τηλεοράσεις. |
Πώς λειτουργεί το FRC στις οθόνες
Το ανθρώπινο μάτι έχει μια ορισμένη αδράνεια. Εξαιτίας αυτού, δύο συχνά μεταβαλλόμενες εικόνες συγχωνεύονται σε μία. Αν κοιτάξετε μια μορφή που αλλάζει χρώμα από λευκό σε μαύρο σε υψηλή συχνότητα, θα φαίνεται γκρι. Αυτό ακριβώς κάνει το FRC. Αν δύο «γειτονικά» χρώματα αλλάζουν σε ένα εικονοστοιχείο σε υψηλή συχνότητα, το μάτι θα δει ένα ενδιάμεσο χρώμα που δεν υπάρχει στην παλέτα της μήτρας.
Εάν η τηλεόραση ή η οθόνη σας υποστηρίζει FRC, αυτή η τεχνολογία λειτουργεί σε επίπεδο υλικού. Υπάρχουν διάφοροι αλγόριθμοι για τη δημιουργία ενδιάμεσων τόνων εικόνας, οι οποίοι έχουν διάφορες ονομασίες, όπως 8bit+A-FRC, κλασικό 8bit+FRC, 8bit+Hi-FRC.
Γενικά, ορισμένα καρέ εμφανίζουν χρώματα που αντιστοιχούν στην παλέτα της μήτρας συγκεκριμένου βάθους χρώματος, αλλά αντικαθιστούν το πραγματικό χρώμα. Για παράδειγμα, στην παρακάτω εικόνα, η μετάβαση από το σκούρο μπλε στο κυανό οδηγεί σε προφανή και αξιοσημείωτη αλλαγή χρώματος. Η ακόλουθη απεικόνιση δείχνει σχηματικά πώς μια ομάδα διαδοχικών εικονοστοιχείων εμφανίζεται στην οθόνη τόσο χωρίς όσο και με FRC και πώς ο άνθρωπος αντιλαμβάνεται το χρώμα.
- Καρέ 1: Η μετάβαση είναι σαφώς ορατή επειδή τα χρώματα εμφανίζονται όπως είναι: τα δύο πρώτα εικονοστοιχεία είναι πιο σκούρα και τα επόμενα δύο είναι πιο φωτεινά. Ένας άνθρωπος αντιλαμβάνεται μια ξεχωριστή χρωματική μετάβαση.
- Καρέ 2: Το FRC παρεμβαίνει, ανακατατάσσοντας τα χρώματα του δεύτερου και τρίτου εικονοστοιχείου.
- Καρέ 3: Οπτικά, ένας άνθρωπος αντιλαμβάνεται αυτή την ανακατανομή των εικονοστοιχείων ως την εμφάνιση ενός επιπλέον χρώματος που δεν υπάρχει στην οθόνη 8-bit.
Επιτυγχάνει μια οθόνη 8-bit + FRC πραγματικά ποιότητα 10-bit;
Φυσικά και όχι. Ανεξάρτητα από την τεχνολογία που χρησιμοποιείται, μια οθόνη 8-bit + FRC δεν θα μπορεί ποτέ να εμφανίσει πραγματικά ένα δισεκατομμύριο αποχρώσεις. Παρόλο που μπορεί να παρουσιάζει οπτικά περισσότερες αποχρώσεις και να βελτιώνει την ποιότητα της εικόνας, εξακολουθεί να υστερεί σε σύγκριση με μια πραγματική οθόνη 10-bit.
Στην πραγματική ζωή, η αντίληψη των αποχρώσεων εικόνας είναι εξαιρετικά ατομική. Κάποιοι μπορεί να αντιληφθούν 200000 αποχρώσεις του πράσινου, άλλοι μόνο 10000 και κάποιοι μπορεί να δουν ακόμα και ένα εκατομμύριο. Η ακριβής μέτρηση του αριθμού των αποχρώσεων που εμφανίζει μια οθόνη με FRC είναι πολύ δύσκολη και απαιτεί εξειδικευμένα εργαστήρια. Επιπλέον, το ανυπέρβλητο εμπόδιο για την ακριβή καθορισμό του αριθμού των αποχρώσεων είναι η ατομική αντίληψη, που είναι το θεμέλιο ολόκληρης της τεχνολογίας FRC.
