現代のモニターやテレビは、低価格のものから最高級モデルまで、幅広い表示オプションを提供しています。これらのデバイスの重要なセグメントには、視覚を利用して画質を向上させる人工的な色調整技術をサポートするものが含まれます。これらのデバイスは、FRC（Frame Rate Control）またはディザリングとして知られる技術を使用しています。これらの用語はしばしば互換的に使用されますが、同じ目標を持つ異なるアプローチを表しています。
Frame Rate Control (FRC) は、画像に人工的に色調を追加する技術です。これは、ピクセルの色を意図的に変更することで、色相間の滑らかな遷移を作り出します。一方、ディザリングは画像にノイズを加え、元の色調を滑らかにして、同様に滑らかな色の遷移を実現します。
異なるビットレートで表示される色調
色の深さと色の数を理解するために、8ビットのマトリックスの例を使用して説明します。ビデオでは、元の画像は青、赤、緑の3つの基本色で送信されます。画面上の各ピクセルは、各色に対応する3つのサブピクセルで構成されています。
デジタル信号は、元の形式では異なるビット数（オンまたはオフ）で表されます。8ビットディスプレイでは、1つのサブピクセルが2^8の色を表すことができ、これは256の色調に相当します。1つの色を作るために3つのサブピクセルが使用されるため、可能な色調の総数は次のように計算されます： 256×256×256=1670万色調。
ここでは、色の深さと画質に基づくモニターとテレビの簡単な概要を示します：
| 色の深さ | 色数 | 用途 | 現在の重要性 |
|---|---|---|---|
| 6ビット | 0.26百万 | 最も安価なモニターで、主にオフィス作業に使用され、グラフィックには不向き。 | 主要なメーカーは、この品質を10年以上製品に使用していません。 |
| 8ビット | 1670万 | ミドルレンジのモニターで、グラフィック作業には適しているが、プロフェッショナル用途には不十分。 | テレビとモニターの90%が8ビットディスプレイを使用しています。テレビの半分以上はこのクラスのディスプレイを搭載しており、安価なLEDテレビやエントリーレベルのQLEDテレビが含まれます。 |
| 10ビット | 10.7億 | 高品質のモニターで、写真編集や優れた色の遷移が必要な他のタスクに適しています。 | プレミアムテレビに搭載されています。 |
ディスプレイでのFRCの働き方
人間の目には一定の慣性があります。このため、2つの頻繁に変化する画像が1つに融合します。例えば、白から黒に高周波で変化するパターンを見ていると、灰色に見えます。これがFRCの機能です。隣接する2つの色がピクセルで高周波で変化すると、目にはマトリックスのパレットには存在しない中間色が見えます。
テレビやモニターがFRCをサポートしている場合、この技術はハードウェアレベルで動作します。画像の中間調を生成するためのさまざまなアルゴリズムが存在し、8bit+A-FRC、従来の8bit+FRC、8bit+Hi-FRCなどの名前で呼ばれます。
一般的に、いくつかのフレームは、そのビット深度に対応するマトリックスのパレットの色を表示しますが、実際の色を置き換えることがあります。例えば、以下の画像では、濃い青からシアンへの遷移が明確で目立つ色の変化を引き起こします。以下の図は、FRCのない画面とFRCのある画面で一連の連続するピクセルがどのように機能し、人間が色をどのように認識するかを概略的に示しています。
- フレーム1: 色がそのまま表示されているため、遷移がはっきりと見えます。最初の2つのピクセルは暗く、次の2つは明るいです。人間は明確な色の遷移を認識します。
- フレーム2: FRCが介入し、2番目と3番目のピクセルの色を変更します。
- フレーム3: 視覚的には、人間はこれらのピクセルの変化を、8ビット画面には存在しない追加の色の出現として認識します。
8ビット+FRCディスプレイは実際に10ビット品質を達成できるのか？
もちろん、できません。使用される技術に関係なく、8ビット+FRCディスプレイは決して10億色を表示することはありません。視覚的により多くの色調を表示し、画質を向上させることはできますが、真の10ビットディスプレイには及びません。
実際の環境では、色調の認識は非常に個人差があります。ある人は緑の色調を20万色認識することができ、他の人は1万色しか認識できず、ある人は100万色も認識することができます。FRCディスプレイが表示する色調の数を正確に測定するのは非常に困難で、専門的なラボが必要です。さらに、色調の数を正確に特定するための越えられない障壁は、FRC技術全体の基礎となる個人の視覚認識です。
