رزولوشن‌های استاندارد نمایشگر

نرخ نمایش نمایشگر تلفیق ابعاد و نرخ نوسازی است. به عنوان مثال ۱۰۸۰p@60 به این معنی است که نمایشگر رزولوشن ۱۹۲۰ در ۱۰۸۰ پیکسلی دارد و در هر ثانیه، تصویر را ۶۰ بار نوسازی می‌کند و در حقیقت می‌تواند ۶۰ تصویر فول‌اچ‌دی را در یک ثانیه نمایش دهد. نرخ نمایش مستقل از کیفیت تصویر است، ممکن است به علت استفاده از کابل نامناسب، کیفیت تصویر کاهش پیدا کند که در ادامه به آن اشاره می‌کنم.

نرخ نمایش یک تلویزیون اولترااچ‌دی (رزولوشن ۳۸۴۰ در ۲۱۶۰ پیکسل) در حالت معمولی ۴K@60 است، اگر از پورت HDMI 1.4a استفاده شود، با توجه به اینکه پهنای باند کافی نیست، نرخ نوسازی به ۳۰ هرتز محدود می‌شود.

با HDMI 2.0 می‌توان ۴K@60 را تجربه کرد و حتی با HDMI 1.4a هم این امکان وجود دارد اما به علت کمبود پهنای باند، ساب-سمپلینگ یا نمونه‌برداری، به صورت کامل نیست. ساده بگوییم، برای هر پیکسل ۲۴ بیت داده جابجا می‌شود اما اگر پهنای باند کافی نباشد، برای هر پیکسل ۱۲ بیت داده جابجا می‌شود و در حقیقت دو پیکسل مجاور تا حدی با هم ترکیب می‌شوند.

دو تکنولوژی معروف G-Sync و فری‌سینک کاری می‌کنند که رفرش‌ریت نمایشگر متناسب با سرعت رندر شدن فریم‌های بازی توسط کارت گرافیک تنظیم شود. به این ترتیب نرخ نمایش کاملاً متغیر خواهد بود.

پهنای باند مورد نیاز و سرعت پورت‌های مختلف

  • رزولوشن اولترا اچ‌دی با سرعت ۶۰ فریم در ثانیه (نمایشگر ۶۰ هرتزی): ۱۱٫۹۴ گیگابیت بر ثانیه
  • رزولوشن اولترا اچ‌دی با سرعت ۳۰ فریم در ثانیه (نمایشگر ۳۰ هرتزی): ۵٫۹۷ گیگابیت بر ثانیه
  • پهنای باند پورت HDMI 1.2: حداکثر ۴٫۹۵ گیگابیت بر ثانیه
  • پهنای باند پورت HDMI 1.4: حداکثر ۱۰٫۲ گیگابیت بر ثانیه
  • پهنای باند پورت HDMI 2.0: حداکثر ۱۸ گیگابیت بر ثانیه
  • پهنای باند پورت دیسپلی‌پورت ۱٫۲: برابر با ۱۷٫۲۸ گیگابیت بر ثانیه
  • پهنای باند پورت دیسپلی‌پورت ۱٫۳: حداکثر ۳۲٫۴ گیگابیت بر ثانیه

با توجه به اطلاعات فوق، روشن است که UHD@60 توسط HDMI 1.4 فراهم نمی‌شود. اگر از نمونه‌برداری ناقص YUV420 استفاده شود، پهنای باند موردنیاز نصف می‌شود. بنابراین با HDMI 1.4 می‌توان نمایشگر ۴K را تغذیه کرد. اتفاقی که می‌افتد افت اندک کیفیت تصویر است که در مقاله‌ی زیر به آن اشاره کردیم:

پهنای باند کابل ارتباطی روی کیفیت تصویر نمایشگر موثر است

بررسی اثر کابل و پورت روی کیفیت تصویر تلویزیون و نمایشگر

شاید تصور کنید که کابل HDMI و دیسپلی‌پورت و پورت‌های مختلف روی تلویزیون و کارت گرافیک، همگی یکسان هستند اما در ادامه بررسی می‌کنیم که کیفیت تصویر در اثر استفاده‌ی نادرست چه قدر به این نکات وابسته است.

بخشی از مقاله‌ی فوق:

صورت مسأله، کیفیت تصویر نمایشگر به کابل بستگی دارد؟

دیروز مقاله‌ی جالبی در مورد استفاده از پورت‌های مختلف HDMI و DisplayPort برای رزولوشن ۴K منتشر کرده بودم که بد نیست ابتدا به آن نگاهی داشته باشید و ببینید HDMI 2.0 که سرعت بالاتری دارد، از پس نمایشگرهای ۶۰ هرتزی با رزولوشن ۴K برمی‌آید یا نه:

آیا HDMI 2.0 برای 4K مناسب است؟

مقایسه HDMI 2.0 با DisplayPort، آیا HDMI با ۴K و ۶۰ هرتز تناسبی دارد؟

پورت جدید HDMI 2.0 تدریجاً در تمام کارت گرافیک‌های جدید به کار می‌رود اما سوال، آیا می‌توان به جای دیسپلی‌پورت از HDMI 2.0 که پهنای باند بسیار بالایی دارد برای نمایشگرهای ۴K با فرکانس ۶۰ هرتز استفاده کرد؟

اما سوال مهمی که در نهایت مطرح شده بود:

از کجا باید فهمید که نوع نمونه‌برداری که مستقیماً کیفیت تصویر را تحت‌الشعاع قرار می‌دهد به صورت کامل یعنی YUV 444 است یا از روش‌های ناقص مثل YUV 420 استفاده شده است؟

شاید اگر متخصص مقایسه نمایشگرها باشید به سرعت متوجه شوید اما در حالت کلی تشخیص کیفیت آن هم در رزولوشن فوق‌العاده بالایی مثل ۴K بسیار دشوار است. باید بدانیم چه نوع تصویری انتخاب کنیم تا نمونه‌برداری به سرعت تشخیص داده شود.

منطق انتخاب طرح ویژه برای تشخیص نوع نمونه‌برداری

ابتدا به منطق تشخیص نوع نمونه‌برداری دقت کنید که از تصویر زیر شروع می‌شود. حالت کامل ۴:۴:۴ است و دو حالت بعدی به ترتیب دو سوم و یک دوم پهنای باند کامل را لازم دارند. اما چرا؟ در ادامه خواهیم دید:

مقایسه رزولوشن و میزان داده در فضای رنگ YUV420با YUV444 و RGB

مقایسه رزولوشن و میزان داده در فضای رنگ YUV420با YUV444 و RGB

در حالت وسط یعنی YUV422 برای هر یک از ۸ پیکسل، ۸ بیت روشنایی در نظر گرفته می‌شود. در مجموع ۴ رنگ برای ۸ پیکسل داریم که هر یک از ۴ رنگ به ۲ کمیت ۸ بیتی Cb و Cr نیاز دارند؛ یعنی ۸ کمیت ۸ بیتی برای ۴ رنگ. لذا مجموعاً ۸ به اضافه‌ی ۸ بسته‌ی ۸ بیتی لازم داریم و به عبارتی برای هر پیکسل به طول متوسط ۲ بسته‌ی ۸ بیتی نیاز است که معادل ۱۶ بیت می‌شود. لذا می‌گوییم YUV422 پهنای باند را دو سوم می‌کند. رزولوشن عمودی مثل حالت کامل یعنی YUV 4:4:4 است اما رزولوشن افقی نصف شده چرا که هر دو پیکسل افقی را با یک رنگ بیان کرده‌ایم که ممکن است روشنایی تنها تفاوتشان باشد.

YUV420 هم همان ۸ بسته‌ی ۸ بیتی برای روشنایی را نیاز دارد اما برای رنگ فقط ۴ بسته‌ی ۸ بیتی و در واقع ۲ رنگ لازم است. در مجموع ۱۲ بسته‌ی ۸ بیتی برای ۸ پیکسل داریم و به هر پیکسل ۱۲ بیت داده می‌رسد که ۲ برابر کمتر از حالت RGB کامل است.

در حالت ۴:۲:۰ رزولوشن اقی و عمودی رنگ‌ها نصف حالت ۲۴ بیتی کامل است. البته روشنایی همچنان رزولوشن کامل دارد ولی با توضیحاتی که دادیم روشن است که کیفیت رنگ پایین‌تر از RGB 24 bit است.

طرحی انتخابی برای تشخیص نمونه‌برداری

با توجه به مواردی که توضیح داده شد، رزولوشن افقی حالت YUV 420 نصف حالت کامل است. از این رو اگر نوشته یا طرحی داشته باشیم که هر پیکسل با پیکسل کناری کاملاً متفاوت باشد، خواندن متن و تشخیص رنگ پیکسل‌های کناری دشوار می‌شود.

طرح زیر همین ویژگی را دارد. این تصویر که فرمت غیر فشرده‌ی PNG دارد را دانلود کنید و بدون زوم یا کوچک کردن، روی نمایشگر و تلویزیون خود بررسی کنید. می‌توانید با مرورگرها، ویندوز ایمیج ویوئر و نرم‌افزارهای مختلف این عکس را باز کنید اما دقت کنید که مثل همین حالا که عکس را در حالت کوچک شده تماشا می‌کنید، آن را باز نکنید. مطمئن شوید که آن را به صورت ۱۰۰ درصدی بررسی می‌کنید:

طرحی برای تشخیص سریع کیفیت ارتباط نمایشگر و کارت گرافیک

طرحی برای تشخیص سریع کیفیت ارتباط نمایشگر و کارت گرافیک

اگر تمام خطوط و نوشته‌ها به وضوح خوانده می‌شود، نمایشگر شما از YUV 444 استفاده می‌کند و هیچ فشرده‌سازی خاصی صورت نگرفته است.
YUV420YUV444 یا RGB 24bit

اما اگر نتیجه چیزی شبیه شکل زیر است و فقط برخی خطوط مشکل دارند، اتصال کارت گرافیک و تلویزیون یا نمایشگر، با نوعی فشرده‌سازی صورت گرفته است:

استفاده از فشرده‌سازی YUV 420 و کاهش کیفیت

استفاده از فشرده‌سازی YUV 420 و کاهش کیفیت

در این صورت باید به فکر استفاده از تنظیمات دیگر باشید. مثلاً اگر فرکانس نمایشگر را به ۳۰ هرتز کاهش دهیم، دیگری HDMI 2.0 مشکلی با ۴K نخواهد داشت و نتیجه‌ی کار تصویر زیر است:

استفاده از نمونه‌برداری کامل YUV 444 و حفظ کیفیت کامل

استفاده از نمونه‌برداری کامل YUV 444 و حفظ کیفیت کامل

بازگشت به دانش‌نامه
لينک کوتاه:

FacebookTwitterGoogle


تبلیغات

×