что такое 10 битная матрица

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

У каких 4K телевизоров глубина цвета 10 бит. Таблица

Постоянные читатели сайта UltraHD уже успели заметить, что в спецификациях некоторых телевизоров разряд цветности указан 10 bit, в то время, как большинство моделей имеет только 8 bit цветовой глубины. В этой статье будет представлен перечень телевизоров с глубиной цвета 10 бит в виде таблицы. Сразу оговоримся, что эти модели имеют настоящую 10-битную матрицу, а не матрицу 8 бит + FRC (Frame Rate Control). Сначала предлагается кратко ознакомиться с тем, что такое 10-битный цвет, что такое 8-битный цвет и что такое FRC, которую иногда называют формой размытия.

Телевизоры с глубиной цвета 8 бит

К такому разряду относится большинство современных телевизоров, ибо эта разрядность является основой современного телевидения. В некоторых телевизорах производителем заявлена цветность немного превышающая 8 бит. Однако по своей сути они также относятся к восьмибитным. Что представляет эта самая система? В основе цветности большинства телевизоров заложена система RGB.

Эти 3 цвета (красный, зеленый, синий) способствуют для создания всего спектра цветов и оттенков. В последнее время начали появляться некоторые исключения. Это дополнительный белый цвет, добавленный к RGB, а в таких телевизорах, как Sharp, стали добавлять желтый цвет RGBY. Мы же рассмотрим только систему RGB, в которой при глубине цвета 8 бит каждый цвет способен создавать до 256 субпикселей на полный пиксель.

Число 256 субпикселей тоже немного преувеличенно, поскольку по факту количество создаваемых субпикселей чуть меньше. Однако для удобства расчета возьмем именно это число. Чтобы просчитать все варианты смешивания, следует последовательно перемножить эти 3 числа. Для большей понятности — надо число 256 возвести в куб. Итого: 16800000 цветов.

Frame Rate Control

Стоит отметить и тот факт, что на протяжении нескольких лет многие телевизоры и мониторы выпускались с глубиной цвета «псевдо» 10 бит. Это были не чистые 10 бит, а полученные с помощью смешивания двух соседних цветов. В результате в подсознании зрителя складывается «картинка», отличающаяся от 8-битной в лучшую сторону. Если расмотреть большинство бюджетных 4K телевизоров, серия которых значительно ниже флагманской, то в их спецификации будет указана глубина цвета 10 бит с пояснением: 8 бит + FRC.

Телевизоры 4K с глубиной цвета 10 бит

Осталось разобраться, насколько лучше телевизоры (и мониторы) с 10-битной матрицей в отличие от телевизоров с 8-битной матрицей, и какую роль выполняют «дополнительные» 2 бита. Если при глубине цвета 8 бит на каждый цвет RGB приходится 256 оттенков, то в панелях с цветностью 10 бит, число таких оттенков на каждый цвет составляет 1024. Возведя 1024 в куб получаем 1,07 миллиардов оттенков на пиксель.

Если этот результат сравнить с 16,8 миллионами оттенков при глубине цвета 8 бит, то сразу видно, что разница довольно ощутима. Характерно и то, что человеческий глаз способен воспринимать намного больше оттенков, чем при 8-битной цветности. В результате на ЖК-панелях в 10 бит цвета выглядят более реалистичными. Теперь остается представить таблицу телевизоров с реальной глубиной цвета 10 бит.

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

Телевизоры с 10 битной матрицей список

Сегодня есть много панелей с поддержкой HDR. При этом технология не может показать все свои возможности при несоответствии аппаратных характеристик техники. Реализовать весь потенциал и вывести на экран картинку с заметно лучшим качеством способны телевизоры с 10-битной матрицей, список которых представлен в статье. Такие панели отображают больше миллиарда цветов с высоким уровнем яркости.

Чем лучше глубина цвета 10 бит?

Технология расширенного динамического диапазона делает светлые цвета на экране еще светлее, а темные – темнее. Благодаря этому повышается контрастность изображения, картинка становится насыщенной и глубокой.

Достигается лучший показатель и другими условиями. Большую роль в качестве картинки играет и сам контент. Передаваемый сигнал должен поддерживать технологию расширенного диапазона и приниматься из конкретных источников. Бо́льшая часть информации сжимается для передачи и качество теряется, поэтому для максимальной реалистичности картинки нужны дополнительные метаданные формата.

Также технология должна поддерживаться и другим оборудованием:

Список моделей ТВ с матрицей 10 бит

Красота картинки экрана с 10-битной матрицей не вызывает сомнения. Но цена пока кусается. Мы отобрали популярные дешевые модели на начало 2019 года.

Сразу нужно отметить, что самые дешевые телевизоры с 10-битной матрицей не стоят меньше 15-18 тысяч рублей. Дешевые модели с технологией HDR имеют худшие аппаратные характеристики и не способны передать всю красочность.

Телевизор LG 32LK6190

Купить телек можно сравнительно дешево. Цена колеблется в пределах 21500-24500 рублей. Пользователи отмечают удобство управления и высокое качество картинки. Экран с частотой обновления 50 Гц и разрешением Full HD имеет классическое соотношение сторон – 16:9. Диагональ 31.5 дюйма.

Такой набор функций имеется далеко не у всех панелей с аналогичной ценой. Большинство отзывов положительные.

Многие телевизоры поддерживают технологию HDR, но в 80% случаев это чистый «маркетологизм». То есть по факту технология воспроизведения контента с HDR-составляющей есть, но параметры панели (яркость, контрастность, матрица) не позволяют реализовать ее потенциал. В результате картинка на экране с HDR немного отличается от картинки без HDR, но кардинального улучшения качества нет.

Слева – картинка с HDR; справа – без.

Для реализации полного спектра возможностей HDR телевизор должен обладать 10-битной матрицей. Обычно телевизоры получают 8-битные матрицы, способные отображать 16.7 млн цветовых оттенков; 10-битные отображают в 64 раза больше цветов – миллиарда с лишним. Плюс, панели с полноценным HDR должны обладать высоким уровнем яркости – более 1000 кд/м2.

Также есть и продвинутый вариант HDR – Dolby Vision. Он применяется известными студиями New Line Cinema, Walt Disney, Universal и т.д. Применение данного стандарта позволяет оптимизировать яркость в сценах и отображать мелкие детали в темных и светлых участках сцены одновременно.

ТОП 10 телевизоров с HDR

1 место – Samsung QE65Q9FAM

Лучший и относительно недорогой с учетом параметров телевизор – Samsung QE65Q9FAM с 10-битной SVA-матрицей и диагональю 65 дюймов. Разрешение – 4K (Ultra HD), подсветка – Side Edge-LED с изменяемыми зонами; яркость, контрастность – 1800 кд/м2, 5000:1 соответственно.

Панель поддерживает стандарт HDR 10, а ее характеристики позволяют полноценно воспроизводить HDR-контент (правда, найти его сложно). Звук представлен 4 динамиками (2х20 и 2х10 Вт), есть 3 независимых ТВ-тюнера.

Качество картинки и звука на высочайшем уровне, телевизор выглядит круто, легко управляется голосом и собирает положительные отзывы. В своей ценовой категории это лучшая панель.

2 место – Sony KD-55XE9305

Один из недорогих телевизоров, поддерживающих полноценный HDR 10 – на 100 тысяч рублей дешевле предыдущего.

Классная панель с полноценной поддержкой HDR – рекомендуем.

3 место – Samsung UE55LS003AU

Снова панель от Samsung с 10-битной матрицей и поддержкой HDR 10. В телевизоре есть все для воспроизведения качественной картинки, в том числе и с HDR-составляющей.

Телевизор имеет приятный современный дизайн, классную 10-битную матрицу, безупречно отображает сложные сцены, воспроизводит картинку с HDR 10 и собирает положительные отзывы. Все это позволяет поставить его в ТОП панелей.

Из недостатков выделяют глюки в программное обеспечение. Есть жалобы, что картинка зависает после сворачивания и последующего возвращения. Глупый поиск в YouTube – нельзя задать точные критерии поиска (по числу просмотров и т.д.).

4 место – LG OLED55B7V

Классная OLED-панель от LG за 90 тысяч рублей. Телевизор поддерживает HDR 10 и обладает крутой OLED-матрицей с разрядностью 10 бит, но яркость в 750 кд/м2 вызывает вопросы относительно того, сможет ли он нормально воспроизводить HDR-видео. Впрочем, жалоб от пользователей нет, поэтому модель на 4 месте в ТОПе.

По отзывам телевизор хорош: нет остаточных изображений, тормозов картинки или задержек, которые были на старых OLED-матрицах. Параметры яркости, контрастности – на высшем уровне. Работает быстро, в том числе и Smart. При первом использовании его лучше настроить по инструкции специалистов ресурса Ratings (найдете в Google).

5 место – Sony KD-55XE9005

Завершает первую пятерку панель от Sony с VA-матрицей разрядностью 10 бит.

Это один из самых дешевых телевизоров, полноценно поддерживающих стандарт HDR 10. Он выводит картинку высокого качества, легко управляется без тормозов и каких-либо проблем, но собирает меньше положительных отзывов, чем панели выше.

По отзывам выделим недостатки:

С учетом отзывов 5 место панели вполне оправдано. Если бюджет ограничивается суммой в 100 тысяч рублей, а желание воспроизводить HDR-контент есть, то смело берите Sony KD-55XE9005.

Напоминаем: обзор составлен с учетом отзывов покупателей, поэтому субъективен.

Источник

Глубина цвета на мониторе: в чем разница

Глубина цвета всегда была важна, но с ростом разрешения 4K и HDR возможность более точного отображения градаций и цветовых матриц стала еще более важной. Конечно, чем выше битовая глубина цвета, тем выше качество изображения, но мы объясним это подробно, чтобы лучше понять.

Что такое глубина цвета на мониторе?

Ранее мы упоминали, что с ростом разрешения 4K и HDR этот параметр стал более важным; когда доминировал 1080p, это уже было важно, но это различие приобретает больший вес, поскольку изображения становятся более плотными (больше пикселей с увеличением разрешения) и более загруженными метаданными. Глубина цвета экрана действительно означает сколько в нем информации об изображении точно отображается на панели или экране.

Математика битовой глубины

Определение битовой глубины цвета очень быстро становится математическим, но мы постараемся избавить вас от скучных вычислений; Поскольку в современных панелях дисплея используются пиксели, управляемые цифровыми процессорами, каждый пиксель представляет один бит данных, и каждый бит имеет нулевое значение или значение для каждого основного цвета (красный, зеленый и синий, RGB). Следовательно, 8-битная панель имеет 2 повышенных до 8 значений для каждого цвета, то есть 256 градаций или версий красного, синего и зеленого, которые рассчитываются как 256 x 256 x 256, что в сумме дает 16.7 млн. возможные цвета.

Для 10-битных панелей каждый пиксель отображает до 1024 версий каждого основного цвета, или, другими словами, 1024, увеличенных до 3 или 1.07 миллиарда возможных цветов. Таким образом, 10-битная панель может отображать изображения с экспоненциально большей точностью цветопередачи, чем 8-битная. 12-битная панель идет дальше, с 4096 возможными версиями каждого основного цвета на пиксель, или 4096 x 4096 x 4096, всего 68.7 миллиардов возможных цветов.

8 бит, 10 бит, 12 бит, в чем реальная разница?

На самом деле разница довольно большая; Хотя 8-битные панели хорошо справляются с отображением реалистичных изображений, они также считаются абсолютным минимумом с точки зрения современных источников входного сигнала. Подавляющее большинство контента 4K и 8K создается с глубиной 10 бит или даже больше, а это означает, что 8-битная панель не сможет отображать контент, как задумано ее создателями. 8-битная панель, получающая 10-битный или более высокий контент, должна «сжать» детали и цветовые градации, чтобы соответствовать.

Хотя для обычных пользователей разница может показаться приемлемой, если вы действительно заботитесь о просматриваемом контенте, разница заметна. 8-битная панель имеет гораздо меньший диапазон, чем 10-битная, и не может отображать богатое разнообразие цветов, что приводит к более тусклому, блеклому и более четкому изображению в целом. Отсутствие разнообразия чаще всего проявляется в темных и светлых областях; например, на 8-битном экране он может отображаться только как яркое пятно с очень четкими световыми полосами, исходящими от него, в то время как 10-битная панель покажет его как постепенно яркий объект без видимых полос.

Краткий исторический обзор может помочь: 8-битная глубина цвета была разработана для дисплеев VGA несколько десятилетий назад и доходит только до цветовой гаммы RGB. Таким образом, 8-битные мониторы не могут работать с более широкими цветовыми пространствами, такими как саман RGB или DCI-P3, и они не могут правильно отображать контент HDR (для этого вам понадобится минимум 10 бит).

Больше глубины цвета лучше для игр?

Современные компьютерные и консольные игры визуализируются с минимальным разрешением 10 бит, а HDR становится все более универсальным. Конечно, они будут хорошо работать на недорогой 8-битной панели, но вам будет не хватать многих деталей, как мы обсуждали в предыдущем разделе. Даже самые дорогие 8-битные мониторы и телевизоры, поддерживающие HDR, имеют ограничения: например, на Xbox One X размытый 8-битный экран (имитирующий 10-битный, насколько это возможно) может работать только с базовым HDR10, в то время как наиболее подходящие экраны открывают варианты Dolby Vision и HDR10 +.

Источник