10 битный формат пикселей что это

Наслаждайтесь миллиардами цветов с 10-битным HEVC

Человеческий глаз способен видеть намного больше цветов, чем показывают ему современные видео дисплеи. Каким бы навороченным не был компьютер, он все равно может воспроизвести лишь конечное количество цветов. В этой статье мы расскажем об использовании 10-битной глубины цвета в сравнении с 8-битной, исходя из функционала процессоров Intel Core седьмого поколения и оптимизирующих возможностей Intel Software Tools. В статье вы также найдете ссылку на пример программы, реализующей 10-битное HEVC кодирование.

Глубина цвета

Глубина цвета, известная также как битовая глубина — это количество битов, используемое для отображения цвета отдельного пикселя. Одно и то же изображение или кадр с различной глубиной цвета выглядят различно, поскольку количество цветов в пикселе зависит от глубины цвета.

Количество битов в изображении включает в себя набор битов на канал для каждого типа цвета в пикселе. Количество цветовых каналов в пикселе зависит от используемого цветового пространства. Например, цветовые каналы в цветовом пространстве RGBA — красный ( R), зеленый (G), синий (B) и альфа (A). Каждый дополнительный бит удваивает количество информации, которое мы можем хранить для каждого цвета. В 8-битном изображении общее количество доступных цветов пикселя равняется 256. В Таблице 1 показано возможное количество доступных цветов для каждой соответствующей глубины цвета.

Большинство мониторов и телевизоров способны отображать лишь 8-битный контент, 10-битные изображения в них преобразуются в 8-битные. Однако преимущества 10-битной глубины имеют место уже сейчас:

Эффект цветовых полос

При захвате изображения иногда случается так, что сенсор не может распознать минимальное различие между двумя двумя соседними цветами, и возникает проблема некорректного отображения цветов. Как результат, область рисунка закрашивается одним цветом за неимением более подходящего другого. Таким образом, на рисунке появляются цветные полосы вместо плавного перехода из одного цвета в другой.

Возможные варианты решения проблемы цветовых полос:

Рисунок 1. Сравнение 8-битного (слева) и 10-битного (справа) изображения. Слева виден эффект полос.

Рисунок 1 показывает разницу между 8-битным и 10-битным изображениями применительно к эффекту цветовых полос. На левом изображении необходимая цветовая детализация не была передана сенсором, что привело у меньшему, чем надо, количеству цветов и цветовым полосам. На правом фото цветовой информации достаточно и переход между цветами получился плавным. Для обеспечения плавности цветовых переходов необходим более широкий цветовой диапазон, описанный в стандарте BT2020.

Стандарт BT. 2020

Седьмое поколение процессоров Intel Xeon и Core поддерживает стандарт BT. 2020 (известный также как Rec. 2020) в таких случаях как создание/воспроизведение 4K Ultra-high definition (UHD) контента, использование HDR с поддержкой 10 битов и т.д. UHD-мониторы имеют разрешение 3840*2160 при различной диагонали. Поддержка стандарта BT.2020 улучшает качество картинки при столь высоком разрешении.

Рисунок 2. Сравнение цветовых пространств BT.2020 и BT.709

Рекомендации The International Telecommunications Union (ITU) BT.2020 представляют значительно больший диапазон цветов, чем ранее используемые BT.709. Сравнение соответствующих цветовых пространств показано на Рисунке 2, представляющим диаграмму цветности CIE 1931. Оси X и Y показывают относительные координаты цветности с длинами волн соответствующих цветовых пространств (синий шрифт). Желтый треугольник покрывает цветовое пространство по стандарту BT. 709. Черный треугольник показывает цветовое пространство BT. 2020, значительно большее по размеру и, следовательно, содержащее большее количество цветов для плавных переходов. BT. 2020 также определяет различные аспекты UHD TV такие как разрешение дисплея, частоту кадров, цветовую субдискретизацию и глубину цвета в добавление к цветовому пространству.

Процессоры Intel 7 поколения поддерживают профили HEVC Main 10 profile, VP9 Profile 2 и High Dynamic Range (HDR) видео рендеринг с использованием стандарта BT.2020.

Профиль HEVC Main 10

High Efficiency Video Coding (HEVC), также известный как H.265 — стандарт видео сжатия, наследник хорошо известного стандарта H.264/AVC. По сравнению с предшественниками, HEVC использует более сложные алгоритмы сжатия. Больше информации о стандарте можно узнать здесь. Профиль Main 10 позволяет использовать 8-битный или 10-битный цвет с цветовой субдискретизацией 4:2:0.

Поддержка декодирования HEVC 10b появилась начиная с 6 поколения процессоров Intel. Команда ниже показывает, как тестовая утилита sample_decode из набора примеров кода Intel Media SDK может быть использована для получения сырых кадров из простейшего HEVC потока.

Используемый выше входной поток (input.h265) может быть взят здесь. Выходной поток (raw_frames.yuv) должен быть в формате P010, используемом как исходный материал для утилиты sample_encode.

Аппаратная поддержка кодирования/декодирования HEVC 10b внедрена начиная с 7 поколения процессоров Intel. Кодирование 10-битного HEVC реализовано с помощью дополнительного кода modified_sample_encode, специально измененного для этой конкретной функциональности. Данный пример работает с Intel Media SDK 2016 R2. Инструкция по сборке приведена в руководстве по примерам медиа в образцах кода Intel Media SDK.

Ниже показан пример 10-битного кодирования с использованием sample_encode из добавленной modified_sample_encode.

Рисунок 3. Скриншот утилиты Video Quality Caliper, показывающий, показывающий, что кодированный поток имеет 10 бит на пиксель.

Профиль VP9 2

VP9 — формат видео кодирования, разработанный Google как наследник VP8. Платформы Intel седьмого поколения поддерживают аппаратное ускорение декодирования VP9 10-бит, тогда как кодирование пока комбинированное, софтово-хардварное.

Высокий динамический диапазон (High Dynamic Range, HDR)

Динамический диапазон — это отношение значения самой светлой к самой темной точке на изображении. Видео высокого динамического диапазона (HDR) позволяет получить лучший динамический диапазон, чем обычное (SDR) видео, использующее нелинейные операции для кодирования и декодирования уровня освещенности.

Видео контент HDR поддерживается при использовании кодека HEVC Main 10 или VP9.2, аппаратно ускоренных начиная с 7 поколения процессоров Intel. Для передачи контента HDR, система должна быть оснащена портом DisplayPort 1.4 или HDMI 2.0a. Данная функциональность пока находится на стадии тестирования и не включена в общедоступные релизы.

Заключение

Как мы выяснили, разработчики сейчас имеют возможность создавать красивое, реалистичное видео в самых современных форматах, расцвеченных ярками красками 10-битного цвета, идеальным для HD/UHD дисплеев. Используя процессоры Intel седьмого поколения для создания контента стандарта BT.2020, а также возможности оптимизации Intel Media SDK, мы уже сейчас можем заглянуть за пределы разрешения 4K UHD и стандартной на сегодня кадровой скорости. В дальнейшем область применения современных аппаратно-ускоренных видео кодеков будет расширяться.

В этой статье упоминались следующие программные средства (со ссылками для скачивания):

Источник

Как определить цветопередачу монитора по характеристикам?

Прискорбно, но неоспоримо: все мониторы изначально показывают цвет по-разному, даже два экземпляра одной модели с серийными номерами, отличающимися на единицу. И если нет возможности рвануть в магазин и сравнить нос к носу с десяток мониторов, то приходится ориентироваться на отзывы и характеристики. Вот только отзывы бывают противоречивыми (глаза у всех разные, предпочтения тоже), а характеристики могут ввести в ступор. Если с разрешением, яркостью или диагональю все понятно, то сколько бит нужно монитору? Что такое цветовой охват sRGB/NTSC и сколько процентов необходимо? Стоит ли переплачивать за монитор с сертификатом Pantone? У какой матрицы лучше цветопередача? Ломали голову над этими вопросами? Отлично, тогда ответы ждут вас в данном материале.

Зависимость цветопередачи от типа матрицы

Любые разговоры об умении монитора достоверно отображать цвета стоит начинать с типов матрицы.

Большинство TN-матриц не выдерживают никакой критики, когда речь заходит об отображении цветов. Их конек ― это быстрый отклик и дешевизна.

VA-экраны можно поставить на ступеньку выше, однако точность цветопередачи у них тоже не идеальная. Впрочем, в последнее время на рынке все чаще появляются VA-мониторы для дизайнеров с хорошими углами обзора, натуральной цветопередачей и ценниками чуть ниже IPS.

IPS в этом плане лучшие: они могут похвастаться не только точной цветопередачей, но и широким динамическим диапазоном вкупе с оптимальными показателями яркости и контрастности. Все это тоже важные параметры, влияющие на восприятие цвета. Именно поэтому дизайнеры предпочитают работать именно на IPS-мониторах.

PLS ― это «продвинутая» разновидность IPS, которую развивает Samsung. На самом деле убедительных доказательств преимущества PLS перед IPS не существует, а двух на 100% идентичных мониторов с такими матрицами для сравнения лоб в лоб мы, к сожалению, не встречали.

Глубина цвета и битность монитора

Большинство среднестатистических мониторов, которые стоят у нас дома или на работе, используют классическую 8-битную матрицу.

Для начала давайте немного разберемся с битами. Бит ― это разряд двоичного кода, который может принимать одно из двух значений, 1 или 0, да или нет. Если говорить о мониторах и пикселях, если бы это был пиксель, он был бы абсолютно черного или абсолютно белого цвета. Для описания сложного цвета это не самая полезная информация, поэтому мы можем объединить несколько бит. Каждый раз, когда мы добавляем биты, количество потенциальных комбинаций удваивается. Один бит имеет 2 возможных значения, собственно ноль и единицу. В двух бита мы можем уместить уже четыре возможных значения ― 00, 01, 10 или 11. В трех битах количество вариантов вырастает до восьми. И так далее. Итоговое количество вариантов равняется являться двойке, возведенной в степень количества бит.

Фактически «битовая глубина» определяет возможности минимального изменения оттенка, которое способен отобразить монитор. Грубо говоря, метафорический монитор с двухбитным цветом сможет отобразить лишь 4 оттенка базовых цветов: черный, темно-серый, светло серый и белый. То есть пестрые картины импрессионистов он сможет показывать лишь в режиме «оттенки грязи в луже». Классическая 8-битная матрица отображает 16.7 миллионов оттенков, а профессиональная 10-битная выдает более миллиарда оттенков, обеспечивая максимальную точность и детализацию цветовой палитры.

Вот как черно-белый градиент будет выглядеть на разной битовой глубине

Что такое FRC и псевдо 8- и 10-битные матрицы?

Отлично, с битностью мы вроде как разобрались, но что такое FRC? В паспортных данных мониторов частенько встречается характерика в духе 6 бит + FRC или 8 бит + FRC. Это хитрость, которая позволяет добиться большей глубины цвета на ЖК-дисплеях, не увеличивая его битность. Она позволяет увеличить количество отображаемых оттенков за счет покадрового изменения яркости субпикселя, благодаря чему глаз будет воспринимать один и тот же цвет, как целую палитру его оттенков. Подобные ухищрения позволяют монитору отобразить недостающие цвета с помощью имеющейся палитры, а обычная 8-битная матрица может отобразить целый миллиард цветов, характерный для 10 бит, вместо обычных для нее 16 миллионов.

Если перевести этот разговор в плоскость «так что брать?», то советуем не экономить на 6bit+frc матрицах, так как стоят они плюс минус-так же, как и обычные 8-битные мониторы. Если вы не эстет и не обладатель орлиного зрения, то такой матрицы хватит для повседневной работы, игр и мультимедиа. Ну, а раскошеливаться на 10-битные дисплеи целесообразно если:

Источник

Что такое глубина цвета в телевизоре и мониторе

Содержание

Содержание

При выборе телевизора или монитора нужно учесть множество параметров: диагональ, разрешение, частоту обновления. Сегодня мы поговорим о глубине цвета, она же разрядность, она же битность матрицы. Эта характеристика часто остается тайной за семью печатями, хотя является одной из самых важных. С другой стороны, будем честны: реальную разницу между 8 и 10 битами увидит далеко не каждый.

Терминология

Пиксель — источник цвета современного ЖК-экрана. Состоит из трех субпикселей: красного, зеленого и синего. Эти три цвета участвуют в создании всей возможной цветовой палитры устройства.

Глубина цвета — это количество оттенков, которое может отобразить матрица монитора или телевизора.

Дизеринг — способ искусственного увеличения глубины цвета. Отсутствующие оттенки составляются из уже имеющихся путем визуального смешивания цветов соседних пикселей. Дизеринг обеспечивает более плавный переход между цветами и помогает расширить цветовой диапазон, однако при этом присутствует небольшая потеря разрешения.

Формирование фиолетового цвета из красных и синих пикселей с помощью дизеринга

FRC (Frame Rate Control, временной дизеринг) — более современный способ визуального повышения разрядности матрицы путем мерцания пикселей. В последнее время это понятие объединяет в себе большую часть всех существующих алгоритмов увеличения глубины цвета.

HDR — расширенный динамический диапазон. Технология делает изображение более сочным и реалистичным. Для реализации HDR требуется (псевдо)10-битная матрица.

Оговоримся сразу: в блоге речь идет именно о матрицах. Не стоит путать с глубиной цвета изображения/видео и цветовым охватом.

Простая арифметика

Что же такое разрядность? Что означают цифры 6, 8, 10, 12 бит и откуда берется тот самый миллиард цветов в 10-битной матрице? Здесь нам поможет математика.

Для начала рассмотрим самый простой вариант — 6-битную матрицу, у которой каждый субпиксель дает 2 в 6-й степени оттенков. Следовательно, один цвет может быть представлен в виде 64 оттенков. Так как субпикселей обычно три (RGB), общее количество цветов в 6-битной матрице будет 2 6 × 2 6 × 2 6 = 64 × 64 × 64 = 262 144. Таким образом, чем выше битность, тем больше цветов способна отобразить матрица.

Три страшных буквы «FRC»

Компьютерное железо очень быстро прогрессировало, и, чтобы мониторы могли реализовать весь потенциал видеокарт, появилась технология FRC.

Если объяснять на пальцах, FRC — это увеличение количества оттенков за счет покадрового изменения яркости субпикселя. Человеческий глаз в итоге воспринимает это как один цвет, благодаря чему создается иллюзия появления нового оттенка. При помощи FRC 8-битная матрица вместо обычных для нее 16 миллионов может отобразить целый миллиард цветов, характерный для 10 бит.

Скептики считают, что цветопередача у такой псевдодесятибитной матрицы никогда не будет настолько точной, как в настоящих 10 битах. Действительно, тренированный глаз вполне способен заметить разницу, особенно на плавных градиентных заливках.

Сколько бит нужно монитору?

На что же влияет количество цветов и что это дает конечному пользователю? Разумеется, дело в картинке, и здесь пришло время разделиться: компьютеры — налево, телевизоры — направо.

Многие мониторы для работы с графикой имеют 8 бит + FRC или даже просто 8 бит. Профессионалы (фотографы, видеографы, полиграфисты и создатели контента) однако предпочитают использовать устройства с настоящей 10-битной матрицей.

При увеличении обратите внимание на перистые облака и воду. Изображение смоделировано

Покупка такого монитора оправдана только в том случае, если вы четко понимаете, зачем он нужен, и сможете реализовать все его возможности. При этом нужно учесть несколько нюансов.

Во-первых, игровые видеокарты не работают с 10-битным цветом в некоторых приложениях, для это потребуются профессиональные решения. Цитирую nVidia:

«Большинство юзеров используют стандартные опции Windows API для создания пользовательского интерфейса и окна просмотра, но этот метод не используется в профессиональных приложениях, таких как Adobe Premiere Pro и Adobe Photoshop. Эти программы используют OpenGL 10-bit, который требует NVIDIA Quadro с портом DP».

Во-вторых, не все форматы поддерживают 10 бит. Например, JPEG, MPEG4 и PNG сохраняют цвет в 8 битах на канал, и 10-битный монитор также будет отображать 8-битную картинку. Чтобы оценить всю глубину цвета на таком устройстве, нужно работать, например, с RAW.

В-третьих, за высокую разрядность придется заплатить. Настоящий 10-битный монитор стоит более 100 тысяч рублей, причем «более» здесь равняется минимум 40-50 тысячам. В DNS есть пара-тройка представителей настоящей десятибитной «школы», и стоят они на вершине прайса.

Рядовому покупателю должно хватить и псевдодесятибитной матрицы за 30-60 тысяч рублей или даже просто хорошего 8-битного варианта.

Однако перед пользователем, желающим насладиться возможностями HDR, особого выбора не стоит. Технология расширенного динамического диапазона — одного из главных фаворитов современных маркетологов — требует как можно больше оттенков. В основе HDR-мониторов с сертификатом VESA DisplayHDR 600 и выше лежит именно 10-битная матрица, а чаще всего 8 бит + FRC. Дисплеи на 8 бит не позволят в должной мере реализовать эффект HDR.

Сколько бит нужно телевизору?

Здесь ситуация немного другая. Десятибитные матрицы активно используются в премиальных моделях телевизоров и дают более яркую и сочную картинку (особенно в сочетании с функцией HDR). Но 10-битный HDR-контент нужно еще достать. Такие фильмы и игры можно найти на стриминговых площадках и BD-дисках. Подробнее об этом написано здесь.

Хотите получить телевизор с гарантированно 10-битной матрицей? Берите 8К или OLED.

Стоимость 4K-ТВ на 10 битах стартует от 70 тысяч рублей.

Большинство телевизоров среднего ценового сегмента для достижения заветной десятки использует технологию FRC. На практике не каждый пользователь отличит 8 бит+FRC от честной 10-битной матрицы. Большой палитре оттенков рядовой покупатель предпочитает более яркую и сочную картинку, что далеко не одно и тоже. Этим пользуются производители для снижения затрат: стоимость изготовления настоящей 10-битной матрицы ощутимо выше 8 бит, а практически разницу видит лишь небольшое количество эстетов.

Правду о разрядности матрицы приходится вытаскивать из производителей клещами или пользоваться сторонними источниками. Сайт в помощь.

Человеческий глаз видит от 3 000 до 10 000 000 цветов — это зависит от физиологических и генетических особенностей. Тогда какой смысл покупать устройство, воспроизводящее более миллиарда оттенков? Все дело в индивидуальном восприятии: кто-то видит больше оттенков одного цвета, кто-то — другого, поэтому, чем больше оттенков показывает монитор или телевизор, тем большему количеству людей они понравятся.

Самое забавное, что женщины в этом плане значительно опережают мужчин и могут различать намного большее оттенков, однако гоняются за 10-битными панелями в основном представители сильного пола!

Упомянутые товары

Ходят слухи что амдшные видюхи умеют выдавать 10 битный цвет по дисплей порту) но это не точно.

Ходят слухи, что все умеют) Но производители не очень любят это афишировать.

ну как бы да HDR то без 10 бит не выплюнуть), там правда ещё всякие метаданные появляются

Дак в гражданском софте они все 10-битный цвет дают, если прога позволяет. Это в профессиональном софте нужна квадра или фаерпро.

это скорее вопрос API и жадности например что нвидия что амд увидев отрисовку линии в опенжиэле завернут сие действо выполняться на процессора, в директ иксе всё работает как надо =)

я тут разметку сделал на слайсах в фотошопе, 10 линий и всё. 3900х и 590 лапки к верху( раньше такой фигни не было)

Разумеется! Если ты нашел денег купить фотошоп, будь добр купить квадру. В игровых картах мы все зарежем.

Я хочу в OpenGL порисовать на встройке intel UHD graphics 630 на этом мониторе:

Не получится? На древнем железе все рисуется.

ниразу в жизни со встройкой интела дела не имел, ничего не подскажу

Сижу на встройке i5 9600 процессор. Если порисовать просто, то получится, если с 3D работать, то будет грусть и печаль и вряд ли вам понравится.

Поздно, я уже 3 недели как на встройке AMD Ryzen 5 PRO 4650G. Вы бы ещё через год написали, когда как раз мне уже бы памятник из кирпича поставили.

Если речь об источнике изображения, то главной проблемой мониторов является мерцание. Значит, нужно чтобы матрицы храниди статическое изображение, т.е. хранить цифровые значения яркостей субпикселей с помощью стптических ключей инжекции светимости отоосительно подложки. Двоичные светоизлучающие структуры субпикселей формируются на поверхности матрицы, а адресация ключей происходит аналогично SDRAM, позволяя осуществлять независимую адресацию к пикселям и избавляя от ожидания завершения цикла регенерации (накачки) пикселей. Это повышает требования к выходу годных техпроцесса, однако, изготовление матриц можно удешевить путем печати PLED,(органическими красителями) включая цепи ключей.

Источник