10亿色算不算色彩失真？

ilove3d

经常听到显示设备称其有10亿色技术，我想问，一个24bit视频信号经过了这个电路后输出到底是个什么样子，明明原始信号只分16.7m色，输出却达到10亿色阶之多，那么多出来的色阶是如何来的？和原始信号不一致的色阶算不算色彩失真？

假如某像素的rgb值是 127，218，54， 经过这个10亿处理以后，给观众看到的是什么？

百度了一下，10亿色就是每种颜色的处理电路是10bit，也就是每个颜色的有1024阶灰度，但是8bit灰度进去以后，只能按近似值处理成10bit数据，这难道不是失真么？

望高人来解释下

yekai

10bit的好处：
信号输入是8bit的，（三色共计24bit）。
但是信号在电视机或者投影机中进行处理的时候，就会产生多余的位数。
传统的方式是直接丢掉。
经过多次计算、丢掉的过程后，你实际看到的图像可能只有7bit甚至不到的图像质量。

为了保留更多的信息，
在处理和显示的时候就采用9bit或者10bit。

结论：
采用10bit并不会真正产生10亿色的图像，（原始图像只有8bit），
而可以真正还原出8bit的图像来。

ilove3d

原帖由 yekai 于 2009-7-18 10:28 发表
10bit的好处：
信号输入是8bit的，（三色共计24bit）。
但是信号在电视机或者投影机中进行处理的时候，就会产生多余的位数。
传统的方式是直接丢掉。
经过多次计算、丢掉的过程后，你实际看到的图像可能只有7bit ...

也就是模拟信号才有意义？

如果是数字信号，打个比方，hdmi依次传送红色从0-255的图像，由于10bit电路中0是最小，1023是最大，那么这组红色经过了10bit变算后是0，4，8，12，.....1023，那么实际上的1024灰阶中的1，2，3.....5，6，7.....9，10，11，.....等灰阶永远不会出现，如果出现则是严重失真，那么10bit电路接受8bit色是没有意义的，和8bit一样的效果

举个更简化的例子，10亿色显示器来显示只有4色灰阶的信号会是什么情况？无中生有一些灰阶？

所以我认为，只有从摄影，数据采集，存放，数据传输等都是10bit的时候，10bit显示设备才有意义

yekai

感谢Ken版加分，我就多说两句。

也就是模拟信号才有意义？
》》》》》》不，模拟信号和数字信号都有意义。如上面所讲，是在现在既有8bit信号源的情况下，确保最终显示图像能完全或者尽可能再现出8bit图像。

如果是数字信号，打个比方，hdmi依次传送红色从0-255的图像，由于10bit电路中0是最小，1023是最大，那么这组红色经过了10bit变算后是0，4，8，12，.....1023，那么实际上的1024灰阶中的1，2，3.....5，6，7.....9，10，11，.....等灰阶永远不会出现，如果出现则是严重失真，那么10bit电路接受8bit色是没有意义的，和8bit一样的效果
》》》》》不。您可能没有看到我二楼贴的描述。在实际的图像处理中，你给你0，1，2......255的信号，会产生出1.2，1.7，3.6这样的带小数的信号。如果还是8bit处理，好了，这些小数位都丢了。
在实际图像上的表现就是“等高线”。类似地图上表示高度的等高线。也有同学成为“色带”（不严谨）。

举个更简化的例子，10亿色显示器来显示只有4色灰阶的信号会是什么情况？无中生有一些灰阶？
所以我认为，只有从摄影，数据采集，存放，数据传输等都是10bit的时候，10bit显示设备才有意义
》》》》》如上面所讲。不是无中生有。也是有意义的。保留图像数据计算过程中产生的小数位。

[ 本帖最后由 ken.li 于 2009-7-18 17:02 编辑 ]

ilove3d

原帖由 yekai 于 2009-7-18 16:30 发表
感谢Ken版加分，我就多说两句。

也就是模拟信号才有意义？
》》》》》》不，模拟信号和数字信号都有意义。如上面所讲，是在现在既有8bit信号源的情况下，确保最终显示图像能完全或者尽可能再现出8bit图像。

如 ...

如果说“是在现在既有8bit信号源的情况下，确保最终显示图像能完全或者尽可能再现出8bit图像”，那么我觉得10bit电路虽然有一定意义，不过始终是资源浪费，毕竟我们好像无法提供超过每种颜色8bit的信号

不。您可能没有看到我二楼贴的描述。在实际的图像处理中，你给你0，1，2......255的信号，会产生出1.2，1.7，3.6这样的带小数的信号。如果还是8bit处理，好了，这些小数位都丢了。
在实际图像上的表现就是“等高线”。类似地图上表示高度的等高线。也有同学成为“色带”（不严谨）。
hdmi是2进制数据的序列传输，假如我们传送一组红色灰阶信号0，1，2，3，.....254，255，假如接收端没有受到干扰，是不会出现你说的1.2  1.7  3.6这样的小数，至于你说的等高线，除非传输的是压缩后的数据算法，接收端解压后得到真10bit的颜色信号，但是hdmi对视频信号的传输并没有进行此数据压缩

如上面所讲。不是无中生有。也是有意义的。保留图像数据计算过程中产生的小数位
不明白这个小数位是怎么来的，假如给你一幅图，打开ps，可以得到每个点的rgb值（8bit），然后将这些数据传输到显示设备，得到图像的每个点的rgb值应该是一样，假如产生了你说的小数点，那就是没有忠实反映原始信号，就是失真

AIF824

始终是算法问题。干扰RGB灰度还原的因素太多。就算源端做了10BIT校正但是源端的RGB-LEVELS一样有可能出错（也就是所谓的带趋向性）。

AIF824

原帖由 yekai 于 2009-7-18 16:30 发表
感谢Ken版加分，我就多说两句。

也就是模拟信号才有意义？
》》》》》》不，模拟信号和数字信号都有意义。如上面所讲，是在现在既有8bit信号源的情况下，确保最终显示图像能完全或者尽可能再现出8bit图像。

如 ...

[s:21] 基本高BIT计算低BIT还原就是这个作用。提高色彩和灰度的精度。严格线性过渡。

yekai

原帖由 ilove3d 于 2009-7-18 21:31 发表
hdmi是2进制数据的序列传输，假如我们传送一组红色灰阶信号0，1，2，3，.....254，255，假如接收端没有受到干扰，是不会出现你说的1.2  1.7  3.6这样的小数，至于你说的等高线，除非传输的是压缩后的数据算法，接收端解压后得到真10bit的颜色信号，但是hdmi对视频信号的传输并没有进行此数据压缩

呵呵。
你HDMI连接的时候，调不调亮度？（亮度的实质只在Y信号上加减一个值。）
你调不调对比度（实质是在Y上面乘以一个系数）？还有色度？
还有Gamma校正

另外，如果你是点对点的，那么还好，我不做过多的处理。
不是点对点输入呢？我DVD输出720p的HDMI，给1080p的电视机显示。
电视机要做这个格式变换。

所有这些，其实都是数学运算。都是处理。都会涉及到这个问题。

唉，看看上面这些，做好电视机还是蛮难的。
这么多的处理和运算，对消费者来说是“透明的”。
除了我上面提到的，其实还有N多计算过程。

所以，在正常情况下，一个电视机的8bit处理电路，实际显示的图像能保证到7bit就算做得很好了。
而如果你要保证8bit的图像质量，最关键是处理电路要在9bit，10bit等。
次关键是屏最好也是10bit的。

和干扰无关。

[ 本帖最后由 yekai 于 2009-7-19 16:09 编辑 ]

AIF824

xyY中，调整亮度对比度的时候，Y (照度)值的改变不仅仅是10BIT计算8BIT精度的问题这么简单了。
高BIT提高低BIT运算精度仅仅是一个方面。它仅仅是色彩灰阶线性的一部分需要。但是对于准确度来说。它远远不够！

比如绝大多数的显示器或者投影都需要做D65，GAMMA2.2的调整。这样就涉及到色彩管理，RGBCMY的调整后一样对Y会照成影响。
当开始做影响x/y的调整时，一些显示器的色彩管理系统设计的不好，也会影响到Y值。你最后可能得到一个正确的x/y值及正确的CIE图，但光输出可能完全不正确，造成比你原来还糟!所以一个平衡性是非常重要的。当Y开始剧烈变动时。你需要权衡xy的准确性。

总之，色彩管理是很麻烦也很复杂的学问，牵涉的因素太多。


我个人认为模拟调整色彩比数字好很多，（因为数字调整不仅仅是BIT数的问题了，就色彩管理上，相应的其他算法和技术更复杂）比如加滤镜的方式。一般来说数码投影机都偏绿（光源因素，当然有些机器内部加滤镜或者使用新光源后表现还是不错的）。如果用数码投影机的数字调整去降低蓝/绿的输出会降低对比值，因为你限制了各个原色的on/off对比。当你降低各个原色控制的增益，你也必须降低整体的白色位准以维持低于显示器的白位准饱合点，就是Y值。使得原色的增益被调低。这样就牺牲了对比值。用色彩滤镜可以达到相同的目的而完全不必牺牲对比值，因为你可能完全不需要调低原色的增益而获得接近的灰阶。用这个方法，色彩滤镜最后甚至可以增加你的校正后的对比值，（参见CINE4HOME的实验）。一些设计不好的投影，就算色彩坐标通过电子调整正确了，但是亮度和对比度都要大幅度下降，更别说单个色彩的亮度对比度下降了。
不好意思，稍微跑题了些，但是既然提到了准确度，提到了Y值，我就不得不说。

[ 本帖最后由 AIF824 于 2009-7-19 18:43 编辑 ]

AIF824

原帖由 ilove3d 于 2009-7-18 10:05 发表
经常听到显示设备称其有10亿色技术，我想问，一个24bit视频信号经过了这个电路后输出到底是个什么样子，明明原始信号只分16.7m色，输出却达到10亿色阶之多，那么多出来的色阶是如何来的？和原始信号不一致的色阶算不 ...

有些概念纠正下：
1：10BIT运算纠正和10BIT显示完全是两个不同的概念。能做到12BIT纠正的显示器很多，但是能真正显示10BIT色的显示器却很少。相对而言，现在的BD基本为8BIT，所以纠正应该是主要看中。

2：8BIT的信号进去后，在10BIT的处理下，不能产生10BIT的色彩灰度，它只能在调整色彩失真的情况下“选择”一个接近的色阶来表现。BIT数越高，准确度也就越高。

ilove3d

原帖由 AIF824 于 2009-7-19 18:39 发表


有些概念纠正下：
1：10BIT运算纠正和10BIT显示完全是两个不同的概念。能做到12BIT纠正的显示器很多，但是能真正显示10BIT色的显示器却很少。相对而言，现在的BD基本为8BIT，所以纠正应该是主要看中。

2：8B ...

有些概念纠正下：
1：10BIT运算纠正和10BIT显示完全是两个不同的概念。能做到12BIT纠正的显示器很多，但是能真正显示10BIT色的显示器却很少。相对而言，现在的BD基本为8BIT，所以纠正应该是主要看中。

2：8BIT的信号进去后，在10BIT的处理下，不能产生10BIT的色彩灰度，它只能在调整色彩失真的情况下“选择”一个接近的色阶来表现。BIT数越高，准确度也就越高。

如果是进行亮度对比度色彩纠正，10bit确实有意义，或者说根本不够，10bit可能达不到模拟纠正的效果
但是这样的10bit显示设备仅仅是具有10亿色的显示能力，但是对于一个16m色的信号，在亮度对比度色度都已经调定的情况下，是不可能将16m色扩增到10亿色，可以这么理解，从10亿色里面选择了16m种色来进行显示，这样调整的范围和精度比较高

但是消费者往往会误解这种10亿色的真正含义

ilove3d

原帖由 yekai 于 2009-7-19 16:06 发表

呵呵。
你HDMI连接的时候，调不调亮度？（亮度的实质只在Y信号上加减一个值。）
你调不调对比度（实质是在Y上面乘以一个系数）？还有色度？
还有Gamma校正

另外，如果你是点对点的，那么还好，我不做过多的处 ...

其他的我同意，不过那个720p转1080i的只涉及到resize的转换，颜色的处理不会受到risize的影响

yekai

原帖由 ilove3d 于 2009-7-19 20:48 发表

其他的我同意，不过那个720p转1080i的只涉及到resize的转换，颜色的处理不会受到risize的影响

不是的。同学。
Resize的时候，如何产生“无中生有”的点？
插值啊。
或则加上周围几个点来做插值啊。

这不是运算？[s:97]

简单一点：
前面一个点的Y是127，后面一个点的Y是130，中间一个点的Y是多少？128.5，这个0.5最好不要扔掉。

[ 本帖最后由 yekai 于 2009-7-19 21:39 编辑 ]

ilove3d

原帖由 yekai 于 2009-7-19 21:37 发表

不是的。同学。
Resize的时候，如何产生“无中生有”的点？
插值啊。
或则加上周围几个点来做插值啊。

这不是运算？[s:97]

简单一点：
前面一个点的Y是127，后面一个点的Y是130，中间一个点的Y是多少？1 ...

还是不太明白，这个128.5是怎么来的，有确切的依据么

yekai

原帖由 ilove3d 于 2009-7-19 23:52 发表

还是不太明白，这个128.5是怎么来的，有确切的依据么

插值啊。
Interpolation

http://tech.163.com/digi/05/0805/15/1QDEMT1B00161IT1.html

插值（Interpolation）

　　插值（Interpolation/resampling）是一种图像处理方法，它可以为数码图像增加或减少象素的数目。某些数码相机运用插值的方法创造出象素比传感器实际能产生象素多的图像，或创造数码变焦产生的图像。实际上，几乎所有的图像处理软件支持一种或以上插值方法。图像放大后锯齿现象的强弱直接反映了图像处理器插值运算的成熟程度。
下面的例子是一幅106*40的图像放大成450%的效果：

最接近原则插值（Nearest Neighbor Interpolation）
　　最接近原则插值是最简单的插值方法，它的本质就是放大象素。新图像的象素颜色是原图像中与创造的象素位置最接近象素的颜色。如果把原图像放大200%，1个象素就会被放大成（2*2）4个与原象素颜色相同的象素。多数的图像浏览和编辑软件都会使用这种插值方法放大数码图像，因为这不会改变原图像的颜色信息，并且不会产生防锯齿效果。同理，在实际放大照片中这种方法并不合适，因为这种插值会增加图像的可见锯齿。

双线性插值（Bilinear Interpolation）
　　在双线性插值中，新创造的象素值，是由原图像位置在它附近的（2 x -2）4个邻近象素的值通过加权平均计算得出的。这种平均算法具有放锯齿效果，创造出来的图像拥有平滑的边缘，锯齿难以察觉。

双三次插值（Bicubic interpolation）
　　双三次插值是一种更加复杂的插值方式，它能创造出比双线性插值更平滑的图像边缘。请读者留意下图中的眼睫毛部分，在这个地方，软件通过双三次插值创造了一个象素，而这个象素的象素值是由它附近的（4 x 4）个邻近象素值推算出来的，因此精确度较高。双三次插值方法通常运用在一部分图像处理软件、打印机驱动程序和数码相机中，对原图像或原图像的某些区域进行放大。Adobe Photoshop CS 更为用户提供了两种不同的双三次插值方法：双三次插值平滑化和双三次插值锐化。

双三次插值

（1）双三次插值平滑化 （2）普通双三次插值 （3）双三次插值锐化

不规则碎片形插值（Fractal interpolation）
　　不规则碎片形插值通常被应用于图像的放大倍率很大的情况（例如制作大幅印刷品）。它能够让放大后的图像无论从形状、边缘、颜色都较接近原图像，而且减少照片的模糊程度，效果比双三次插值法还要好。读者可以把下图于上面的图片比较，就能知道不规则碎片形插值法的优势：

　　当然，除了上述的四种插值方法外，还有其他的插值方法。但是其他的插值方法并不常用，而且它们需要更复杂和成熟的图像处理（放大）技术支持。作为非专业人士，我们是不可能具备这些技术的。