首先引用舊文提及何謂影像深度
一般800x600 8bit的黑白圖片, 代表圖片的長是800個pixel, 寬是600個pixel, 總共480000個pixel, 每個pixel則有2的8次方=256種黑白深淺不同的變化.
那對彩色圖片來說呢, 彩色圖片每個pixel是由紅(R)綠(G)藍(B)三種不同顏顏色組成, 因此一張800x600的24bit彩色圖片,
就代表圖片的長是800個pixel, 寬是600個pixel, 每個pixel包含了紅綠藍三種顏色, 每種顏色是24/3=8bit,
也就是說每種顏色有2的8次方=256種顏色深淺的變化
關於瓶頸的概念(又稱為限制理論(Theory OF Constrain, TOC)), 舉個"目標"中爬山概念的例子如下
有ABC三個人一起去爬山, 希望在最短的時間內一起爬到山頂, 其中A走得最快, 一小時可以走3公里, B其次, 一小時可以走2公里, C是個小胖子, 一小時只能走1公里.
一開始C走在最後面, 走沒多久就發現C就遠遠落後. A和B只好停下來等他, 不然沒辦法一起到山頂, 每小時只有一公里的速度
後來改變前後順序, 讓C走在中央, 並且規定後面的人不能超過他, 走沒多久就發現帶頭的人走太快了, 但是後面兩個人因為C走太慢了遠遠落後, 帶頭的不得不停下來等待, 每小時還是只有1公里的速度
因此再次改變順序, 讓C走在第一個位置. 走了一陣子發現, 三個人是都不會分開了, 但是走的速度也只有每小時一公里, A和B走沒幾步就可以休息一下
因此不論C在三個人的順序是在哪個位置, 整體三個人爬山的速度就只有一公里, 其他人走再快還是只有一公里, 這就是瓶頸的概念, 在整體環節中最小產出會決定整體的產出
因此最後三個人只好改變做法, 把C身上所有裝備都給A和B拿, 讓他可以走快點, 若是C比的速度可以提高到每小時走2公里, 就代表整體爬山速度就可以變成每小時2公里了
其實也就跟買電腦一樣, CPU用到最好的四核心, 但是RAM只給128MB, 效率遠遠不及CPU只用2核心但是配上1G的RAM了...因為效率最低的環節會決定整體的產出效率
從系統的觀念來看, 從影像擷取到顯示器顯現主要包含下圖環節 (下面深度的bit數是舉例)
每一個環節都會影響最終螢幕所呈現畫面的深度(也可以說是畫質), 而最終呈現畫面是以其中深度最小的環節來決定(就是瓶頸的概念)
以上述例子來看, 應用程式和LUT所支援的畫面深度只有8bit, 因此最終呈現畫面最多也只有8bit(實際會低於8 bit, 在最後面說明)
對整體系統而言, 影像擷取設備一般都有12~16bit的影像深度, 一般不是瓶頸, 為了呈現10bit以上的畫面深度, 在PC和螢幕的規格上就要特別留意了, 目前WINDOW XP系統都可以支援8 bit的深度, 但若是10bit以上深度每個環節則有不同需求, 整理如下
作業系統: Window Vista以上
應用程式: 需支援window color system (WCS 1.0)以上
顯示卡: 灰階螢幕須為dual link顯卡, 彩色螢幕除了dual link外需符合HDMI 1.3以上xvYCC的色域
影像傳輸: Dual link DVI 以上的傳輸線
LUT: 10bit以上
顯示器: 10bit以上
最後說明為何在上述例子中顯示器顯現畫面深度會低於8bit (under 8bit), 其實主要原因是在於LUT
在舊文中曾經提及LUT簡單的說就是擔任影像檔案和LCD之間翻譯的角色. 當前端給LUT 256種單字, 但是LUT只會256個單字, 再翻譯的過程中就可能出現字彙不夠因此兩種類似的字翻成同樣一種意思, 舉例而言, monitor和display就可能都翻成"螢幕"沒有差別了, 因此翻譯後的單字種類必定少於256個(減法的概念)
再以實際數據說明, 在DICOM文章中曾經提到評量指標JND step, 理論上前端給螢幕256種深度變化, 螢幕顯現出來人眼可分辨的變化就要有256種, 因此理論上螢幕的256個DDL就要有對應的256個JND值, 以一個實際8bit畫面輸入, 經過8bit LUT後8bit螢幕呈現畫面量測的JND step如下圖
可以看到有很多個DDL所呈現出的JND step是落在0根本沒有差異, 有的則到4.5一次橫跨數個JND, 因此畫面顯現出來的深淺變化也必定小於8 bit了
也因為這個特性的關係, 因此下一篇文章會專文討論LUT和整體系統的bit數應該多少是足夠的.
留言列表
