如何開啟10位元顯示

  1. 簡介
  2. 什麼是Bit Depth位元深度
  3. 【每通道位元數Bits per Channel】 或 【每像素位元數Bits per Pixel】
  4. 為何需要10-bit色深顯示
  5. 支援10-bit顯示的條件
  6. 如何知道螢幕有無支援10-bit
  7. 關於Mac麥金塔電腦
  8. 顯示卡設定
    1. Nvidia
    2. AMD
    3. Intel
  9. Photoshop軟體設定
  10. Lightroom軟體設定
  11. AfterEffects軟體設定
  12. Premiere Pro軟體設定
  13. Illustrator 軟體設定
  14. 檢查10-bit顯示效果
  15. 後記

本文最後修改時間 2022.8.16 ，參考相關的作業系統、應用程式為撰寫時最新版本

1.簡介

目前常見的數位影像，大多數都使用8-bit 色彩深度，作為軟、硬體的標準規格。而根據研究，人眼對影像階調的分辨力，是能超越8-bit提供的細節，辨識出影像中階調的不連續。因此，許多專業影像工作環境中，會希望使用10-bit甚至更高位元。

本文介紹「位元深度Bit Depth」的涵義，常見的標示方式，並提供您如何正確設定顯示卡，如何開啟Photosohp等軟體的10-bit影像支援功能，以及如何確認其效果。

如果單純想參考設定，可以點擊上面的目錄，直接跳到第7「顯示卡設定」、第8、9軟體設定等項目。

2.什麼是Bit Depth位元深度

https://www.japanistry.com/bit-depth/

數位影像上討論的 Bit Depth位元深度，指的是一個像素有多少色彩資訊可用。當每個像素使用的資訊位元越多時，影像中可顯示的顏色就越多種，越能精確地描繪特定的色彩，而也會影響數位影像的儲存大小。例如:

  • 位元深度為 1 的影像，其像素有兩種可能的數值: 黑色和白色。 
  • 位元深度為 8 的影像具有 28 或 256 個可能的數值。
  • 位元深度為 8 的灰階模式影像具有 256 個可能的灰階數值。 

3.每通道位元數Bits per Channel 或
每像素位元數Bits per Pixel 

每通道的位元數Bits per Channel 或 每像素的位元數Bits per Pixel ，是討論位元深度時常用的兩種標示方式，經常單位被省略所以常常會混淆。

「每通道的位元數Bits per Channel」
一般數位彩色檔案，是由R、G、B紅、綠、藍三色組成，如果討論每條通道Channel的位元深度Bit Depth，稱為bits per channel 或 bpc 位元 / 通道。討論螢幕面板的性能時，就常使用6-bit、8-bit、10-bit的標示，或是檔案格式支援色深例如JPG支援8-bit、TIFF支援16-bit，這些通常是在說bits per channel每通道的位元數。

「每像素的位元數Bits per Pixel 」
將所有通道Channel的位元總數目加起來，稱為bits per pixel 或 bpp位元 / 像素；位元總數可表示的最大值就是每個像素可呈現的最大顏色數目。例如影像合成後期討論檔案格式時，24-bit (R+G+B三通道各8-bit)、32-bit (R+G+B+alpha四通道各8-bit)就是討論bits per pixel，又或是有些時候面板/軟體也會標示「30bit」 (R+G+B三通道各10-bit)。

4.為何需要10-bit色深顯示

這邊借用一張來自ICC國際色彩聯盟網站上，Dolby實驗室介紹HDR PQ曲線開發報告的圖片說明，為何我們需要10-bit色深顯示。

https://www.color.org/hdr/04-Timo_Kunkel.pdf

這是一張討論人眼在不同亮度下，對於對比/階調敏感度的圖示。
圖片橫坐標是亮度，左邊暗右邊亮，縱座標是最小對比度的比例，上方對比大下方對比小。
圖中有條紫色線，標示Barten Threshold，是一個人類視覺反差閾值模型，被用來判斷人眼可辨識對比差異的極限。
圖右側的圖說大概解釋一下：

  • 紅色表示artifact影像偽影非常容易被看見（artifact可以理解為影像階調不自然、斷階）
  • 淺綠色表示偽影在特定條件下會被察覺
  • 綠色Barten Threshold附近表示沒有偽影的狀況，也是數位影像編碼最有效率的區域
  • 藍色的區域則是編碼效率低，但適合使用於影像後期使用 （考慮後期可能有較大的調整）

這邊細節不多討論，只看一條線；「10 bit γ 」(γ=Gamma)；當影像亮度低於10 cd/m2時，這條線已經在Barten Threshold之上，表示人眼是有可能辨識出影像階調不順、斷階之處。一般室內工作環境，顯示器使用的亮度，根據我的經驗常見在0.1~250 cd/m2的區間。

目前非HDR的影像，檔案多以Gamma作為編碼，而最常用的是8bit Gamma編碼，可以想見狀況是更糟的。因此，如果軟、硬體能提供優於8-bit的10-bit顯示性能的話，對於視覺體驗上會是更好的效果，也能減少影像誤判斷階的狀況

當然，現實中能完整使用10-bit的作業環境並不多，但功能如果能備著總是更好。

對於Barten Threshold或contrast sensitivity function有興趣的朋友，可以參考以下兩個網址
「漫谈Gamma（三）：数字魔法」
https://zhuanlan.zhihu.com/p/110512557
「The Perceptual Quantizer Design Considerations and Applications」
https://www.color.org/hdr/04-Timo_Kunkel.pdf

5.支援10-bit顯示的條件

  1. 影像或軟體程式，本身支援8-bit以上的影像渲染、輸出
    （例如Photoshop、Lightroom、支援OpenGL渲染的3D建模軟體等等）
  2. 顯示卡支援8-bit以上輸出（目前買到的顯卡基本上都支援），作業系統安裝原廠驅動程式
  3. 正確設定顯示卡的輸出色深（預設多半是8-bit）
  4. 使用正確的輸出接口/接線 （有時會碰到因為線材規格不符，或顯示頻寬超過支援規格的問題）
  5. 螢幕支援10-bit顯示（無論是面板原生10-bit或是使用抖動技術的8bit+FRC，都算是支援10-bit）

6.如何知道螢幕有無支援10-bit

一般來說，各家廠商最頂規、專業攝影修圖螢幕取向的產品，都是支援10-bit顯示的（使用原生10-bit或是使用抖動技術的8bit+FRC面板）。
這部分資訊除了廣告中可能會標示外，也可以查詢產品規格中，顯示色彩深度、顯示色彩數來判斷。

如果標示是「色彩深度」，則可以直接檢查是8bit、10bit或有些廠商會直接標示10bit(8bit+FRC)。
如果標示是「色彩數目」，則8bit應該可以顯示256*256*256=16,777,216種，也就是16.7 Million/1670萬，10bit則是1024*1024*1024=1,073,741,824，也就是10億/10.7億。

ASUS PA32UCX-K顯示器的網站宣傳，標示具有10位元色深的顯示能力
https://www.asus.com/tw/Displays-Desktops/Monitors/ProArt/ProArt-Display-PA32UCX-K/
BenQ網站中文標示其實有誤，應該是1.07「十億」色(billion) (2022.8.16)
https://www.benq.com/zh-tw/monitor/photographer/sw321c/specifications.html
EIZO的CG/CS系列螢幕，除了標示色深/色彩數目外，連同內部LUT的精度也有標示
https://www.eizoglobal.com/products/coloredge/cg2700s/#tab02

另外一種方式，是將使用Display Specifications網站，查詢螢幕使用的面板，有時候資料不齊全也可以與google關鍵字、Panelook.com網站交叉比對，確認面板的性能。

我經常使用「螢幕型號+panel」作為關鍵字，到goolge查詢，通常會跑出Display Specifications網站的資料。

運氣好的話，網站會將使用的面板廠商、面板型號以及種類、色深(包含是否為FRC)標示出來。

但需要留意網站的內容僅供參考，各項資訊不見得正確，有發生過同型號廠商換料(更換面板)的狀況，又或是誤植等。FRC的資訊也不見得會被正確標示。
https://www.displayspecifications.com/en/model/132b3a7

最後一種確認有無支援10-bit方式，就是你購入後根據本文嘗試開啟相關設定看看，但有時候不能開啟不是螢幕不支援，有可能是解析度/色深的組合不支援，或是你使用的接口形式不支援，這部分需要交叉比對一下。

7.關於Mac麥金塔電腦

如果你是使用Mac電腦的朋友，首先恭喜您，因為蘋果電腦並不提供或希望一般使用者更動顯示的預設輸出，所以沒什麼部分需要你動手更改的。

據信在2016、17年後所生產的Mac電腦，所搭載的顯示卡都是有能力輸出10-bit色深影像；你只需要準備一台能支援10-bit顯示器，參考本文後面軟體內設定後，理論上就能使用10-bit影像了。

8.顯示卡設定

過去只有在專業工作站顯示卡，例如AMD Radeon Pro 或 Nvidia Quadro，才能透過支援OpenGL的繪圖程式輸出10-bit色深的影像。目前多數工作站、遊戲卡Nvidia Quadro / AMD Radeon Pro 和 Nvidia GeForce / AMD Radeon/ Intel Graphics都能支援10-bit輸出了，而DirectX在全螢幕下也能支援（例如遊戲畫面）。

NVIDIA 10 位元設定

對桌面按下滑鼠右鍵，點擊「Nvidia Control Panel」開啟控制面板。

  1. 左側先選擇「Chang resolution變更解析度」，確認右側上方選擇到目標顯示器，
  2. 下方點選「Use NVIDIA color setting使用NVIDIA色彩設定」
  3. 選擇「Output color depth 輸出色彩深度」，將預設的「8 bpc」更改成「10bpc」
  4. 最後按下「Apply套用」
AMD 10 位元設定

對桌面按下滑鼠右鍵，點擊「AMD Radeon Pro and AMD FirePro Settings」開啟控制面板。

開啟控制面板後，點選「Display顯示器」

在畫面左側Color Depth色彩深度選項，點選下拉式選單，將預設的「8 bpc」更改成「10bpc」

INTEL 10 位元設定
  1. 安裝Intel® Graphics Command Center 
  2. 開啟後左側先選擇「Display顯示器」，確認右側上方選擇到目標顯示器，
  3. 下方選擇「Color Depth 輸出色彩深度」，將預設的「8 bpc」更改成「10bpc」

9.Photoshop軟體設定

開啟Photoshop，點選「Edit編輯」>「Preference偏好設定」>「Performance…性能」

點選右側Graphics Processor Setting 顯示處理器設定，「Advanced Setting…進階設定」

點選「30 Bit Display」選項 （30 bbp=10 bpc）

10.Lightroom軟體設定

Lightroom並不支援10-bit顯示輸出。
但如果將支援10-bit以上色深圖檔匯入LR，你很可能會發現與Photoshop開啟10-bit顯示的顯示畫面相同。

根據網路資料這是由於

  1. LR顯示影像的過程，雖然LR會將原始內部的線性16-bit ProPhotoRGB空間的影像，轉換至螢幕所在8-bit色彩空間上，但顯示鍊結中其他部分都以10-bit資料運行，包含顯示卡計算伽馬補償也是。
  2. 據信LR在顯示上使用了Dither抖動技術，使得8-bit顯示常見的漸層斷階Banding問題變的不明顯、不可見（可以想像軟體加入很多動態雜訊到8-bit影像中來平滑化影像）

11.AfterEffects軟體設定

AfterEffects根據我自己查詢的資料，並沒有看到關於支援10-bit顯示輸出的明確事實，但實際上正確的設定的確看不到原本8-bit下的漸層斷階Banding。也許狀況類似於LR使用了Dither。

設定方式是開啟「Project Setting專案設定」使用「16 bits per channal」或「32 bits per channal (float)」設定。

另外如果搭配 I/O card視訊輸出/擷取卡 (例如Blackmagic Decklink)，AE將能提供原生的10-bit顯示輸出。

12.Premiere Pro軟體設定

Premiere Pro 沒有關於支援10-bit顯示輸出的啟用功能選項，默認情況下始終是以10-bit顯示輸出。

另外如果搭配 I/O card視訊輸出/擷取卡 (例如Blackmagic Decklink)，Premiere Pro將能提供原生的10-bit顯示輸出。

13.Illustrator 軟體設定

Illustrator理論上並不支援10-bit顯示輸出，軟體本身內部的色彩空間做浮點向量計算後，將會轉換至影像顯示器所在的8-bit色深的色彩空間上。但實際上搭配顯卡與系統正確10-bit設定後，匯入16-bit TIFF檔案到軟體裡，的確看不到原本8-bit下的漸層斷階Banding。也許狀況類似於LR使用了Dither。

14.檢查10-bit顯示效果

要支援高位元例如10-bit色深效果，必須在應用程式、作業系統與顯示器三方面同時支援，因此，檢查效果的時候，你也可以關閉其中一個環節的「10-bit顯示支援」設置（顯示器通常無法做到）來交叉比對該設定是否正確開啟。

1. 首先請至imagescience網站上，下載「10 bit test ramp」檔案
https://imagescience.com.au/knowledge/10-bit-output-support

2. 解壓縮後是一個1024×1024的16bits PSD檔案。

圖本身是一個中性灰漸層，因為尺寸不小，又漸變兩端的灰階變化不算大，所以視覺上，理論應該是一個很平順的過度漸層。
16bits下兩端的數值(5993,5993,5993)~(9399,9399,9399)
轉換至8bis大概是(47,47,47)~(73,73,73)

3. 假設工作環境支援10-bit顯示輸出（或是使用Dither模擬），那理論上開啟這張圖片，漸層並不會有任何斷階產生（使用Dither效果可能差一些，但不見得視覺上能區分）。

假若不支援10-bit顯示輸出，你將看到很明顯的斷階Banding產生。

4. 對於不支援PSD檔案的應用程式，你可以將這張漸層PSD轉存成16-bit TIFF檔案，再將其匯入要測試的應用程式中開啟或置入。

15.後記

關於10-bit顯示輸出，目前許多專業級別的顯示器都有支援；EIZO CG/CS全系列，BenQ SW全系列，BenQ PD系列部分，ASUS ProArt系列部分支援，ViewSonic VP部分支援。

可以發現不見得歸類到專業螢幕的機種，就絕對會使用/支援10-bit色深顯示。
如果你正在尋找符合10-bit色深顯示的顯示器，那實際還是要確認一下官網資訊與產品規格，不是單純認為標示為「繪圖」「高階」的產品就是你要的東西。（某些廠商歸類為「專業」級顯示器，甚至是使用6-bit+FRC面板來達成8-bit顯示的）

ASUS ProArt Display PA328QV，支援10-bit顯示的2022新機
不強求

10-bit色深只是顯示器/面板的一個參數，
並不能表示螢幕規格、顯示品質的好壞。

雖然支援10-bit的IPS面板的確應該價格會是相對比較貴，但我們作為終端消費者，個人不建議單純看10-bit色深來決定顯示器的價值，更不用特意糾結有無這個規格。如果落入10-bit=好的陷阱，那例如VA面板多半都原生支援10-bit色深，但目前作為專業級的顯示器已經不使用VA面板了，可以見得有其他更重要的因素是做專業顯示器需要考量的。

很多人也會稱「8-bit+FRC」的10-bit稱為假10-bit。

這種說法，如果單純規格也許是OK的，但也非常不適合用來評判一台顯示器的好壞，絕對沒有「8-bit+FRC」顯示器的顯示效果，必然輸給「原生10-bit」的這種事情。

再次強調，顯示色彩深度只是顯示器面板眾多規格中的一項，而製作一台顯示器，除了面板以外，還有其他相關配合的零組件也是會影響顯示效果。例如一台白牌螢幕使用上原生10-bit面板，你覺得會贏過使用「8-bit+FRC」的EIZO CG顯示器嗎？

BenQ SW321C，目前的BenQ旗艦機，使用AUO面板，為8-bit+FRC產品
多一個功能總是好，但不強求(再次強調)

10-bit色深顯示的確能帶給使用者更好的視覺體驗，在某些特定時候也能避免判斷錯誤，
但它絕對不是影像編輯、評價中最關鍵的部分。

實際上10-bit在多數人的工作環境中，是可有可無的；
相信現在多數影像工作者，使用的環境都是沒有開啟10-bit色深功能的。那這樣的配置，有發生什麼糟糕、錯誤的事情嗎?大多數狀況下，也是沒有，大家使用8-bit顯示都相安無事，對吧。

作為影像編輯之用的顯示器，「色準」還是最重要的事情。

穩定的色彩顯示，搭配正確的色彩管理，是比螢幕面板是不是原生10-bit，軟體系統有沒有開啟10-bit支援更重要的事情。當然一台理想的螢幕，自然應該具備所有使用者需要、想要的功能，所以我也建議你把10-bit色深支援，放到你購買螢幕的參考項目之一，但同時，我更建議把色彩管理－包含廠商給的螢幕色準保證、使用週期中的校正計畫，一併放到你的顯示器採買計畫中。螢幕自從開機那一刻開始，影像就是會變化、逐漸失準的，只有定期檢查、校正，才能保持螢幕影像色彩的準確度。

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