[桌面运维] 显示器 色准，色域，色深，分辨率，带宽，刷新率的基本概念，图像呈现的基本原理

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显示器分辨率

分辨率的规格

1080i、1080P、2K、4K和8K是常见的视频分辨率标准，代表了图像的清晰度和细节程度。

1080i、1080P：

      1080i和1080p都表示垂直像素数为1080，但表示方式不同。1080i代表隔行扫描，每个画面由两个交替的半个图像组成，每个半图像只在偶数或奇数行显示。而1080p代表逐行扫描，每个画面的所有像素按顺序扫描。  

        1080i视频信号的帧率通常为30帧每秒（每个半图像以60半帧每秒的速率刷新），而1080p视频信号的帧率通常为60帧每秒。在信号传输方面，1080i相对更容易处理和传输，因此在电视广播领域较为常见。1080p则通常用于高清蓝光光盘、视频游戏和流媒体等领域。

2K分辨率：
2K分辨率通常指2560x1440像素（常称为QHD或1440p）。它是普通高清（1080p）分辨率的两倍，提供更高的图像细节和清晰度。2K分辨率广泛应用于电脑显示器、笔记本电脑和手机等设备上。

4K分辨率：
4K分辨率指3840x2160像素，也称为UHD或2160p。它是全高清（1080p）分辨率的四倍，呈现更为精细的图像和更高的像素密度。4K分辨率适用于大屏幕电视，专业摄影和视频制作领域，以及高端电脑显示器和游戏主机。

8K分辨率：
8K分辨率指7680x4320像素，是4K分辨率的四倍。它提供了超高的图像精度和细节呈现，通常用于专业摄影、电影制作和广告业等领域。目前，8K分辨率还相对较少应用于消费者级别的电视和显示器上。

需要注意的是，视频分辨率只是决定了图像的细节和清晰度，实际的视觉效果还受到其他因素（如显示技术、色彩表现等）的影响。此外，观看高分辨率内容需要适配相应的设备和高质量的视频源，否则无法充分体验到分辨率带来的优势。

分辨率和屏幕尺寸

分辨率说穿了就是一种标记，表示显示器上亮起的水平和垂直像素数量。表示法为「水平像素数量」x「垂直像素数量」。

显示器尺寸是独立规格，完全不受分辨率影响，所以我们才会经常看到，明明桌面计算机显示器比笔记本电脑大很多，但笔电的分辨率反而更高。 

在大尺寸的显示器上以低分辨率玩游戏，在如此短的距离下，玩家马上就会有所察觉，且画面的清晰度和锐利度都会受到影响，严重破坏游戏体验。另一方面，若选购高分辨率但尺寸较小的显示器，视觉升级的实际感受也会大打折扣。

色准，色域，色深

色准（color accuracy）

        是指显示设备能够准确还原输入信号中的颜色，即显示设备所显示的颜色与原始颜色之间的差异程度。色准通常以(德尔塔)ΔE（Delta E）值来衡量，ΔE值越小表示色准越高，显示出的颜色更接近真实的颜色。

一般色准在ΔE<3左右的显示器，都是比较优秀的。

如果色准ΔE<3，那么只肉眼观察，一般是看不出区别的。但如果ΔE在3~12之间，或者更高，通过肉眼仔细观察是会发现区别的。比如让显示器显示深蓝，而实际显示的却是浅蓝。

色域（color gamut）

        指的是显示设备可以呈现的颜色范围。不同的色域包含的颜色数量和种类不同，常见的色域有NTSC、sRGB、Adobe RGB和DCI-P3等。通常以CIE 1931色度图（CIE 1931 chromaticity diagram）来表示色域覆盖的范围，色域越大表示显示设备能够呈现更多鲜艳、丰富的颜色。

色彩标准 

        NTSC（National Television Standards Committee）

        是一种早期的色彩标准，用于定义模拟电视广播中的色域。它是一种较为有限的色域，通常用于衡量显示设备在广播和视频领域的色彩覆盖范围。

        sRGB（standard RGB） 

        是一种广泛应用于计算机显示器、数字相机和互联网图像的标准色彩空间。sRGB是一种相对较小的色域，适用于多数消费级显示设备，能够提供良好的色彩一致性和兼容性。

        Adobe RGB

        是Adobe 公司开发的一种广色域色彩空间。它具有比 sRGB 更广阔的色域，能够呈现更多的颜色细节，主要应用于专业图形设计、印刷和摄影领域，以满足专业用户对色彩准确性和细节表现的需求。

        DCI-P3（Digital Cinema Initiatives – Protocol 3）

        是一种用于数字电影院的色彩标准。它具有更广阔的色域相比于 sRGB 和 Adobe RGB，能够呈现更鲜艳的颜色，使得电影影片在大银幕上更加逼真和生动。

这些色彩标准和色域在不同的应用领域中被广泛使用，每种标准都有其特定的色彩范围和应用对象，选择适合的色彩标准可以根据具体需求和使用场景来确定。

色域容积 / 色域覆盖 

显示器的色域标示

 

但是需要注意的是，在宣传页面上这些范围一般指的是「色域容积」而非「色域覆盖」。这是因为色域覆盖最高只能达100%，而类似125% sRGB这种，不能保证它能够完全覆盖 sRGB标准色域。

色域覆盖指的是与「色彩标准」的重合率，而色域容积指的是与「CIE色度坐标图」的重合率。

在上图中可以看到，左边三角形 A 代表 sRGB标准色域，而三角形B代表显示器色域，两者面积一样大。如果以 sRGB作为参照，该显示器的色域容积就是100% sRGB。但是从左图可以明显看出，它与 sRGB的重合的部分（色域覆盖）是远小于100% 的。因此，如果是对于专业设计有要求的，一般需要99% sRGB色域覆盖，和125% sRGB的色域容积。

色深（color depth）

        色深指的是每种基本颜色在显示设备中所能表达的不同亮度级别的数量。也称为位深度（bit depth），常见的色深有8位、10位和12位，分别对应256级、1024级和4096级亮度。较高的色深能够提供更丰富的色彩层次和细节，使图像看起来更加逼真和精细。

10bit与8bit在细腻程度上的区别

        色深代表着画面颜色的「细腻程度」，也以简单理解为颜色数量的多少。并且，数值越大就越细腻，同时色彩过渡就更加平滑自然。

颜色过度的区别（左8bit，右6bit）

        由上图可见6bit的色数是相对偏少的，因此色彩显示效果就比较差。就以我们人眼而言，能够清楚分辨的颜色数大约在8bit左右，所以色深在8bit左右，就完全足够使用了。

        除此之外，目前还有一项专门针对色深的「抖动技术」——FRC（像素点抖动技术），也就是我们平常所说的6抖8，8抖10当中的技术。这项技术通过算法，使「像素点」在不同颜色之间快速切换，利用人眼视觉的「暂留效应」，从而混合产生出新的中间色的错觉。

 

        8bit和8bit+FRC的区别在于，前者只能显示1670万种色彩，而后者可以显示10.7亿种色彩。色彩越多、效果越细腻、断层问题更少。

        1670万色能够满足普通用户日常的观影、游戏、办公等大多数使用场景，但如果你是一名设计、印刷、美术等领域的从业者，10.7亿色才能够让你对画面色彩的把握更加精准，从而提升工作质量与效率。

        

这些概念在显示技术和图像处理中非常重要，影响着显示设备的表现和图像的质量。不同的应用场景和需求对色准、色域和色深有不同的要求，例如在专业图形设计中需要高色准和广色域来准确还原颜色，而在娱乐消费领域更注重色域丰富和平衡的显示效果。

显示器的刷新率

显示器的刷新率是指每秒钟刷新的图像帧数，单位为赫兹（Hz）。它表示显示器能够在一秒内更新图像的次数。

刷新率对于图像的流畅度和视觉体验非常重要。较高的刷新率可以提供更平滑的图像，尤其是在快速移动或动作场景下。常见的显示器刷新率有60Hz、75Hz、120Hz、144Hz、240Hz等。

选择适合的刷新率取决于具体需求和使用场景：

• 大多数普通办公、网页浏览和一般应用使用60Hz的显示器已经足够。
• 对于图像、视频剪辑和轻度游戏等需求，75Hz或更高的刷新率可以提供更流畅的体验。
• 而对于专业图形设计、电竞游戏或者对细节和反应速度有更高要求的用户来说，高刷新率显示器（如120Hz、144Hz、240Hz）能够使画面更加细腻、动态效果更好。

需要注意的是，刷新率需要与显示器的性能和输出设备的要求相匹配。如果计算机或其他设备的图形处理能力有限，选择一个超过其处理能力的高刷新率显示器可能无法充分发挥优势。因此，在选择显示器时，应结合自身需求、使用场景和设备性能来综合考虑。

显示器带宽的计算

显示器的带宽计算通常涉及到分辨率、刷新率和色深等参数。下面是带宽计算的一般公式：

带宽（单位：bps）= 分辨率（水平像素数） × 分辨率（垂直像素数） × 每像素位数（色深） × 刷新率

其中：

分辨率指的是显示器的水平像素数和垂直像素数，如1920x1080表示水平像素数为1920，垂直像素数为1080。
每像素位数（色深）指的是每个像素可以表示的颜色数，通常以位数表示，如8位、10位、12位等。
刷新率指的是显示器每秒更新的图像次数，以赫兹（Hz）表示。
例如，假设一个显示器分辨率为1920x1080，色深为8位（即256色），刷新率为60Hz，则带宽计算如下：

带宽 = 1920 × 1080 × 8 × 60 = 298,598,400 bps（或约为 298.6 Mbps）

需要注意的是，这个计算结果是理论上的最大带宽，实际情况中可能存在一些误差或限制，例如视频接口的带宽限制、显示器自身的处理能力等。此外，还应考虑数据压缩技术的使用，因为某些视频信号可能使用压缩算法以减少数据传输量。

带宽计算可以帮助选择适合特定需求的显示器和视频信号接口，并确保能够支持所需的分辨率、色深和刷新率等参数。

显示器的综合呈像

        像素越高并不一定意味着画面就会越清晰。画面清晰度受到多种因素的影响，而像素密度、分辨率、刷新率和响应时间等因素都需要得到考虑。

        要综合考虑显卡的性能，显示器的性能（像素密度、分辨率、刷新率和响应时间），以及传输线材的要求都要满足才可以达到预期从成像效果。

结尾

考虑到阅读篇幅，更多实验内容参考本专栏中的其他文章

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