Moderne monitoren en tv’s hebben een breed scala aan displayopties, variërend van budgetvriendelijke tot high-end modellen. Een opmerkelijk segment binnen deze displays omvat die welke kunstmatige kleurverbeteringstechnologieën ondersteunen die gebruikmaken van menselijke perceptie om de beeldkwaliteit te verbeteren. Deze apparaten maken gebruik van technologieën die bekend staan als FRC (Frame Rate Control) of dithering. Hoewel beide termen vaak door elkaar worden gebruikt, vertegenwoordigen ze iets verschillende benaderingen met hetzelfde doel.
Frame Rate Control (FRC) is een technologie die kunstmatig kleurtonen aan een afbeelding toevoegt. Dit gebeurt door de kleur van een pixel opzettelijk te veranderen om soepelere overgangen tussen tinten te creëren.
Dithering daarentegen introduceert ruis in het beeld om de oorspronkelijke kleurtint gladder te maken en zo vergelijkbaar zachte overgangen tussen kleuren te bereiken.
Kleurtinten die worden overgebracht door schermen met verschillende kleurdiepten
Het begrijpen van het aantal tinten en de bitdiepte kan worden geïllustreerd met behulp van een 8-bit matrix als voorbeeld. In video wordt het oorspronkelijke beeld overgedragen in drie primaire kleuren: blauw, rood en groen. Elke pixel op het scherm bestaat uit drie subpixels, één voor elke kleur.
Een digitaal signaal in zijn ruwe formaat kan worden weergegeven door 2 bits (aan of uit) met verschillende aantallen blokken. In een 8-bit display kan één subpixel 2^8 kleuren vertegenwoordigen, wat gelijk is aan 256 tinten. Aangezien er drie subpixels worden gebruikt om een enkele kleur te creëren, wordt het totale aantal mogelijke tinten berekend als:
256×256×256 = 16,7 miljoen tinten.
Hier is een kort overzicht van monitoren en tv’s op basis van hun bitdiepte en beeldkwaliteit:
| Bitdiepte | Kleuren | Gebruik | Huidige relevantie |
|---|---|---|---|
| 6-bit | 0,26 miljoen | Goedkoopste monitoren, voornamelijk voor kantoorwerk, niet geschikt voor grafisch werk. | Leidinggevende fabrikanten hebben deze kwaliteit al meer dan tien jaar niet meer in hun producten gebruikt. |
| 8-bit | 16,7 miljoen | Middelklasse monitoren, geschikt voor grafisch werk, maar niet van professionele kwaliteit. | 90% van de tv’s en monitoren gebruiken 8-bit schermen. Meer dan de helft van de tv’s is uitgerust met deze klasse displays, inclusief budgetsegment LED-tv’s en instapniveau QLED-tv’s. |
| 10-bit | 1,07 miljard | Hoogwaardige monitoren, geschikt voor fotobewerking en andere taken die superieure kleur overgangen vereisen. | Geïnstalleerd in premium tv’s. |
Hoe FRC werkt in displays
Het menselijk oog heeft een bepaalde traagheid. Hierdoor vloeien twee snel veranderende beelden samen tot één. Als je kijkt naar een figuur die van kleur verandert van wit naar zwart op een hoge frequentie, lijkt deze ons grijs. Dit is precies hoe FRC werkt. Als twee “aangrenzende” kleuren op een pixel op een hoge frequentie veranderen, ziet het oog een tussenliggende kleur die eigenlijk niet in het matrixpalet voorkomt.
Als je tv of monitor FRC ondersteunt, werkt deze technologie in hardware. Er zijn verschillende algoritmen voor het creëren van tussentonen in het beeld, die verschillende namen hebben zoals 8bit+A-FRC, klassiek 8bit+FRC, 8bit+Hi-FRC.
In het algemeen geven sommige frames kleuren weer die overeenkomen met het palet van een matrix met een bepaalde bitdiepte, maar vervangen ze de echte kleur. Bijvoorbeeld, in de afbeelding hieronder resulteert de overgang van donkerblauw naar cyaan in een duidelijke en merkbare kleurverschuiving. De volgende illustratie toont schematisch hoe een groep opeenvolgende pixels zich gedraagt op een scherm, zowel zonder als met FRC, en hoe mensen kleur waarnemen.
Frame 1: De overgang is duidelijk zichtbaar omdat de kleuren worden weergegeven zoals ze zijn: de eerste twee pixels zijn donkerder en de volgende twee zijn lichter. Een mens neemt een duidelijke kleur overgang waar.
Frame 2: De FRC komt in actie en herschikt de kleuren van de tweede en derde pixels.
Frame 3: Visueel neemt een persoon deze herschikking van pixels waar als het verschijnen van een extra kleur die niet bestaat op een 8-bit scherm.
Bereikt een 8-bit + FRC-scherm echt 10-bit kwaliteit?
Natuurlijk niet. Ongeacht de gebruikte technologie zal een 8-bit + FRC-scherm nooit echt een miljard tinten weergeven. Hoewel het visueel meer tinten kan presenteren en de beeldkwaliteit kan verbeteren, zal het nog steeds tekortschieten in vergelijking met een echt 10-bit scherm.
In real-world omstandigheden is de waarneming van beeldtinten zeer individueel. Sommige mensen kunnen 200.000 tinten groen waarnemen, anderen slechts 10.000 en sommige kunnen zelfs een miljoen zien. Het nauwkeurig meten van het aantal tinten dat een FRC-scherm weergeeft is zeer uitdagend en vereist gespecialiseerde laboratoria. Bovendien is de onoverkomelijke hindernis bij het correct bepalen van het aantal tinten de individuele perceptie, die de basis vormt van de hele FRC-technologie.
