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維摩科技行業知識分享--視頻色深

發表時間:2015-07-09 08:51作者:劉雷

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色深(Color Depth)即是色位深度,它是用來描述在某一分辨率下,每一個像素點可以有多少種色彩,單位是“bit”(位)。現在的視圖色深大多是24位色,但其他色深還有30bit、36bit和48bit等。色深用2的幂指數表示,bit數越高,色深值也愈高,所能表現的色彩也越多,越能接近圖像的真實顔色。

在RGB色彩空間,24bit色深下,每一個像素點的色彩是由紅(red)、綠(green)、藍(blue)三種顔色組成,每一種R、G、B顔色由8位二進制數表示,每一個R、G、B所能表現的色彩:2^8 = 256 ,24bit色深下表現的總色彩數為:2^24=16777216,已經十分接近肉眼所能分辨的顔色,所以24bit色深也被稱為真色彩(True Color)。

32位色是在24位色基礎上再加256階顔色灰度,也就是8bit透明度,一般Windows系統桌面色深默認的是32bit色深。

而實際上我們大自然的顔色遠遠不止這麼多色彩,為了表示更精确的顔色,在原有的8位色深基礎上又出現了10位、12位、16位的色深。通常我們叫做30bit、36bit、48bit,被統稱為Deep Color技術或深色技術。那麼32bit算是Deep Color嗎?前面文章已經講過,所謂的32bit色并非是2的32次方的發色數,它其實也是1677萬多色,隻是在24bit色深基礎上增加了256階顔色的灰度,表示透明度信息的,所以色彩更加真實。隻不過為了方便稱呼,就規定它為32位色,但是32bit色的發色數并沒有增加,不能叫做Deep Color。

色域(Color Gamut),指某種設備所能表達的顔色數量所構成的範圍區域,即各種屏幕顯示設備、打印機或印刷設備所能表現的顔色範圍。在現實世界中,自然界中可見光譜的顔色組成了最大的色域空間,該色域空間中包含了人眼能看見的所有顔色。為了能夠直觀的表達色域這一概念,CIE國際照明協會制定一個用于描述色域的方法:CIE-xy色度圖。在這個坐标系中,各種顯示設備能表現的色域範圍用RGB三點連線的三角形的區域來表示。區域面積越大,就表示該設備的色域範圍越大。

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将采樣表格進一步細化,可以獲得更精準的顔色,更多的細節,顔色數量也相應增加了 ,30bit的顔色數量230=1073741824,36bit的顔色數量68,719,476,736,48bit的顔色數量2.8147497671066 * 1014

Deep Color使顔色準度提升、展現的顔色數量增加、圖片色彩變化更富有層次感的同時,視頻傳輸帶寬也相應提高。
24 bit mode:TMDS clock=1.0* pixel clock(1:1)
30 bit mode:TMDS clock=1.25* pixel clock(5:4)
36 bit mode:TMDS clock=1.5* pixel clock(3:2)
48 bit mode:TMDS clock=2.0* pixel clock(2:1)

以1920*1080@60hz為例,RGB色彩空間,
24 bit mode:TMDS clock=148.5 MHZ(1:1) 帶寬=4.46G
30 bit mode:TMDS clock=185.6 MHZ(5:4) 帶寬=6.68G
36 bit mode:TMDS clock=222.75 MHZ(3:2)帶寬=9.36G
48 bit mode:TMDS clock=297 MHZ(2:1)   帶寬=16G

HDMI接口在10.2G帶寬下,4K@30hz ,色彩空間RGB:8.9G(8bit) 10.6G(10bit),所以10.2G帶寬下隻會支持8bit色深。

HDMI接口在18G帶寬下,4K@60hz ,色彩空間RGB:17.8G(8bit) 21.4G(10bit),所以18G帶寬下隻會支持8bit色深。


這也從側面解釋了DVI單鍊接口為什麼隻能傳輸8bit色深:DVI傳輸圖像的最高像素時鐘為165M(1600RGB*1200@60Hz,UXGA)。

圖片編輯搜圖
RGB色彩空間中,24bit的色深需要用8位二進制來表示一個像素的一種顔色,加上信号進行最小差分信号處理時的2bit,一共10bit。這個時候一個TMDS的時鐘周期正好等于一個像素的時鐘周期。

而在36bit的色深下,則需要12位進制來表示一個像素的一種顔色,加上差分信号處理時的2bit,一共14bit。這時候一個像素時鐘周期為14個Bit。但是由于TMDS的差分傳輸時鐘為固定的10bit,所以一個TMDS的時鐘周期仍然為10個bit。要想傳輸一個36bit深色技術的像素點顔色信息,必須使用比平時多1.5倍的TMDS時鐘周期來傳送。也就是我們要傳輸的内容要比平時多出1.5倍,自然我們的采集設備、傳輸線纜、接收設備都必須能支持比平時更高的帶寬才能正常傳輸視頻圖像。

而顯卡或者各種視頻播放設備應輸出多少色深的視頻數據呢?答案是根據各種顯示器視頻接口的EDID判定。EDID: Extended Display Identification Data(擴展顯示标識數據)是一種VESA 标準數據格式,其中包含有關監視器及其性能的參數,包括供應商信息、最大圖像大小、顔色設置、廠商預設置、頻率範圍的限制以及顯示器名和序列号的字符串。這些信息保存在 display 節中,用來通過一個 DDC(Display Data Channel)與系統進行通信,這是在顯示器和 PC 圖形适配器之間進行的。最新版本的 EDID 可以在 CRT、LCD 以及将來的顯示器類型中使用,這是因為 EDID 提供了幾乎所有顯示參數的通用描述。在HDMI 1.3标準之前,隻支持24bit色深(R/G/B每種8bit色深),而HDMI 1.3則可以支持24bit/30bit/36bit/48bit的(RGB或者YCbCr)色深,默認為24bit色深,可以傳輸色階更加精确的圖像。在相同的環境下,不同的分辨率所支持的色深也不同,都是受帶寬的制約,隻要根據分辨率和色深等信息算出的帶寬在規定的帶寬範圍内,便可以支持。DVI中的EDID隻支持24bit色深。DP接口中的EDID支持的色深:24bit/30bit/36bit/48bit。

補注:Windows的16位(增強色),24位(真彩色),32位(真彩色)?
一般是這樣定義的:32位色中的24位用來保存顔色信息(R8G8B8),另外的8位用來保存ALPHA信息,ALPHA屬性就是透明度.

計算機表示顔色是用二進制。16位色的發色總數是65536色,也就是2的16次方;24位色被稱為真彩色,它可以達到人眼分辨的極限,發色數是1677萬多色,也就是2的24次方。但32位色就并非是2的32次方的發色數,它其實也是1677萬多色,不過它增加了8位用來保存ALPHA信息,ALPHA屬性就是256階顔色的透明度(灰度).為了方便稱呼,就稱它為32位色。少量顯卡能達到36位色,它是27位發色數再加512階顔色灰度。

真彩色圖像是一種用三個或更多字節描述像素的計算機圖像存儲方式。一般來說,前三個通道都會各用一個字節表示,如紅綠藍(RGB)。如果存在第四個字節,則表示該圖像采用了阿爾法通道。每一色光以8位元表示,每個通道各有256(2的8次方)種階調,三色光交互增減,RGB三色光能在一個像素上最高顯示24位1677萬色(256*256*256=16,777,216),這個數值就是電腦所能表示的最高色彩。普遍認為人眼對色彩的分辨能力大緻是一千萬色,因此由RGB形成的圖像均稱做真彩色。

盡管一個阿爾法通道隻是一個透明通道,從圖像角度來說意義不大,然而這種32位的圖像卻在桌面時代大行其道。因為有了Alpha通道,在屏幕上描繪半透明圖像變得簡單了,(這往往是對繪圖硬件加速設備的要求)在電腦桌面上能更為輕而易舉地實現半透明窗口、菜單漸隐和陰影等效果。


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