(включая создание цвета на участках изображения, его не имеющих) обусловили диалектику вытеснения телевизора компьютером или даже рабочей станцией.

"Черный ящик" в автомобиле: технологии западных автоконцернов "отрихтуют" водителей  - http://www.liveinternet.ru/users/albrs/post402370094/

Так, суть техники сглаживания границ (anty aliasing) в том, что пиксель, по которому проходит математическая граница между участками двух цветов, окрашивается с помощью промежуточного цвета, выбираемого исходя из пропорции, в которой должен быть поделён границей данный пиксель. Если же при переразмеривании изображения нужно добавить или убрать пиксели в изображении оригинале, практикуется интерполяция. Но простого удаления или добавления пикселей мало: необходимо вычислить новые яркостные или цветовые характеристики путём того или иного усреднения данных о соседних пикселях. Например, трилинейная фильтрация (trilinear filtering) — определение цвета точки путём интерполяции цветов восьми смежных точек текстуры (используется для масштабирования текстур при реализации перспективы: в этом случае еще говорят, что происходит сглаживание границ пикселей путём усреднения цвета и яркости каждого из них по соседним элементам текстуры — текселям). Трилинейная фильтрация требует большего, чем билинейная фильтрация (когда обсчитывается только четыре смежные точки текстуры) числа обращений к памяти — соответственно, если нужна интерполяция по еще большему количеству точек (вплоть до заполнения цветом царапины на изображении), от дисплейного устройства потребуется вычислительная мощность рабочей станции. Возможно, даже в плазменных панелях придётся ставить мощные процессоры (примерно это уже пришло в лице управляющих изображением на экране компьютера графических адаптеров последнего поколения, частично выполняющих работу процессора). Собственно, это стало ясно, когда телевизоры взяли на себя функции, ранее присущие лишь контроллерам индустриальных дисплеев — выведение на экран сразу нескольких видео, текстовых или графических изображений. Компьютеры тоже стремятся к конвергенции, что видно по появлению в дисплейных системах интерфейса AGP, являющего собой усовершенствованный вариант системной компьютерной шины PCI, обладающей пропускной способностью 132 Мбайт/с. AGP (Accelerated Graphic Port) — это выделенная шина для подключения видеоадаптеров; цифра в обозначении означает пиковую производительность (масштабная единица соответствует 264 Мбайт/с). Говоря о подключении адаптеров дисплеев на основе спецификации AGP8х, надо учитывать, что, как и спецификация AGP4х, она подразумевает использование 32 разрядной шины, но обеспечивает увеличение рабочей частоты до 533 Мгц и поддержку скорости передачи данных до 2 Гбит/с. Благодаря AGP в своё время удалось создать на основе 28 дюймовой ЖК панели систему с разрешением 5 млн пикселей. Необходимость осуществлять реставрацию цвета в абонентском устройстве даже после того, как вещание повсеместно начнётся в цифровом формате, вызвана тем, что придётся улучшать видеоизображения, пришедшие от камер ТВ наблюдения, видеотелефона, Интернета и, наконец, мобильных роботов, которые в целом ряде случаев будут иметь проблемы с цветом, адекватные проблемам, присущим старинным видеостандартам. В старину были введены технические ограничения на некоторые специфические цвета. Исходили из того, что тона кожи составляют цвета, наиболее критичные для зрителей, и цветовое пространство было перемещено так, чтобы, например, избежать зелёных оттенков. Цвета же высокой насыщенности — одна из самых больших проблем старых видеостандартов как в смысле отображения, так и в смысле возможности внесения помех в процесс передачи всего сигнала. Между тем в кинематографе насыщенность  настолько существенный параметр, что был создан тест фильм 35.ИТФ 10, предназначенный для контроля цветовоспроизведения и состоящий из 9 секций, каждая из которых содержит изображение вертикальных цветной, черной и серой полос. Секции (по 15 мм каждая) соединены в следующем порядке: насыщенные — зелёный, красный, синий, желтый, голубой, пурпурный, и малонасыщенные зелёный, оранжевый и голубой цвета. Домашнему телевизору в современном жилище придётся выполнять роль монитора прикладного ТВ, а ведь из систем прикладного ТВ, еще не везде отказавшихся от применения черно-белых камер, сигнал часто приходит с низким разрешением и с цветовыми артефактами: «И что же! вдругъ изъ пещеры показывается Лазарь... Лицо его закрыто платкомъ...». («Воскрешение Лазаря»). Это — пример того, как видео, созданное в одном цветовом пространстве и перекодированное для воспроизведения в другом отрефлексировало цветовыми погрешностями: платок в данном случае понадобился, чтобы скрыть синюшность лица воскресшего. Корни цветовой погрешности в том, что каждая из схем цветовоспроизведения не отображает всю гамму, реализуя свой сегмент поля цветов, видимых основной массой людей.

В качестве примера схемы улучшения изображения приведём DRC (рис. 3.4): алгоритм цифровой обработки сигнала, который повышает разрешение изображения, удваивая в реальном времени разрешение как по горизонтали, так и по вертикали. Эта технология делает возможным более точное и динамичное воспроизведение объектов и движения. Фактически алгоритм DRC50 предлагает зрителю изображение с разрешением в 4 раза выше, чем при стандартной ТВ трансляции, при этом также уменьшается размер линий развёртки, которые становятся заметными при увеличении размеров экрана. Основываясь на технологии DRC50, алгоритм DRC100 использует метод удвоения полей, который устраняет дрожание изображения на экране. При этом удваивается также число пикселей по горизонтали до 1440. Результатом является не только более четкое и детальное изображение, но и более плавное и естественное движение объектов, которое меньше утомляет зрение. У 100 герцовой развёртки есть историческая аналогия в кинематографии. Когда совершенствовали качество кинопоказа, отталкивались от ОСТ 19 155 84, согласно которому яркость в центре экрана должна быть порядка 40 кд/м2, равномерность яркости при показе обычных и кашетированных кинофильмов — не менее 0,6, а при показе широкоэкранных и широкоформатных — 0,45 (современные дисплейные устройства обеспечивают существенно большую яркость, а равномерность, например, у хорошего видеопроектора не менее 0,95). Попытки увеличения яркости кинопроектора, после того, как эксперименты показали, что она увеличивает реалистичность изображения, были, однако дело сдерживала малая частота проекции: на 24 кадр/с начинались мигания экранного изображения при повышении яркости экрана уже до 100 кд/м2, поскольку критическая частота слияния мельканий была больше частоты обтюрации. Но эксперименты показывали, что качество повышается при увеличении яркости экрана до 150—200 кд/м2; частота же кинопроекции должна быть равной критической частоте слияния мельканий 48-60 Гц. А теоретические исследования показали, что физиологически точная передача движения в кинематографе обеспечивается при частоте кинопроекции 96 кадр/с.

Некоторая аналогия с цифровым цветом здесь усматривается вот в чем. Когда появились DLP проекторы с линейной зависимостью света от уровня сигнала и без гамма коррекции (имеется в виду, что степенная зависимость яркости от уровня сигнала в ЭЛТ приводит к неравномерности контрастности изображения), то при малых уровнях яркости информация, выраженная недостаточным числом битов, приводила к появлению цветовых контуров — и в данном случае не по вине дисплея, полный динамический диапазон которого просто не востребовался таким сигналом. С формальной точки зрения, скорее, 100 Гц развёртка улучшает цвет: коль скоро утверждается, что она избавляет от мерцания, которое есть по сути изменение интенсивности излучения, значит, происходит, в некотором смысле, улучшение цветовых характеристик. Часто интерполяцией называют лишь улучшение яркостной составляющей, что напоминает эффект от крупных излучающих элементов светодиодной видеопанели, — но там дискретность можно компенсировать высокой яркостью и насыщенными цветами: картинка очень зрелищна при яркости порядка 5000 нт.

2.3. Может показаться странным, что выше в связи с видеоизображениями прозвучала терминология компьютерной графики. Однако полномасштабная интерполяция — это, по сути, компьютерное моделирование: в случае видеоизображений — на основе базового «видеопикселя». И это обстоятельство выдвигает дилемму при получении высококачественных изображений на большом экране: либо увеличивать поток HDTV (до уровня, например, ТВСВЧ 3 с пространственным разрешением 7680 × 4320), либо увеличивать вычислительную мощность процессоров абонентских устройств для интерполяции кадров вещательного или прикладного ТВ. Таким образом, если согласиться, что практически единственный смысл покупки цветного телевизора — получение от него удовольствия, которое в системах отображения информации можно формализовать, то стратегия развития телевизоров — путь к большому числу пикселей (правда, здесь есть ограничение эмоционального характера, о котором пойдёт речь позже). В целом ряде случаев робот — это, по сути, мобильная ТВ камера (причем, вещательного качества), назначение которой — дать человеку видеоизображение из недоступных для него мест, то есть оттуда, где интересно. Удовольствие — это ощущение, а этим понятием оперируют, когда подставляют численные значения в формулу информационной плотности для зрения человека (под зрением понимают весь процесс — от оптического изображения на сетчатке глаза до ощущения этого изображения). Согласно данной формуле разрешающая способность системы создания изображения, т. е. максимальная пространственная частота, воспроизводимая (воспринимаемая) зрителем в изображении, N. Показатель степени n, характеризующий форму функции передачи модуляции (ФПМ), для зрительной системы человека составляет 1,16. В итоге, максимальное значение информационной плотности изображения на сетчатке глаза. Информационная плотность — это результат деления информационной ёмкости Н' на площадь кадра. Если же реальную информационную плотность разделить на максимальную, получим коэффициент информативности изображения, который равен 0,5 от коэффициента незаметности (в теории телевидения означающего, что с ростом соотношения «расстояние от экрана до глаза телезрителя/высо та изображения» уменьшается резкость черных полосок растра и поэтому уменьшается их заметность в ощущении телезрителя), который, в свою очередь, должен быть более 0,6, чтобы строчная структура была не видна. Подставив численные значения в формулу (см. начало статьи) получим, что реальная информационная плотность не должна быть менее 0,3 от максимальной. Что же касается соотношения «расстояние от экрана до глаза телезрителя/высота изображения», то в трудах известного ученого С. В. Новаковского есть соответствующие расчеты. Так, если исходить из того, что строчная структура не видна при коэффициенте незаметности более 0,6, то при 625 активных строках в кадре (для чистого растра) такой коэффициент получится при соотношении, равном 15, а при 2000 активных строк соотношение может быть не более 4. Но на экране какого размера возможно уместить все необходимые пиксели? Когда разрабатывали дисплеи, уже давно вышедшие на рынок, исходили из того, что тогда разрешающая способность дисплеев на ЭЛТ с диагональю примерно 20 дюймов (51 см) достигала 1000 линий при шаге теневой маски цветного кинескопа около 0,3 мм. У кинескопов с диагональю 40 дюймов (100 см) предельная величина шага маски при существовавшем уровне технологии составляла примерно 0,16 мм, а в кинескопах, предназначенных для дисплеев станций высокого уровня, был реализован шаг маски 0,15 мм.

И сегодня, когда в продаже имеем то, что имеем, покупатель сам понимает, что было бы хорошо, чтобы ничто в дисплее не отвлекало от получения удовольствия. Дело в том, что при малых разрешениях, предполагающих относительно большое расстояние от зрителя до экрана, в поле зрения попадает окружающий тёмный фон, и, поневоле переводя туда взгляд, зритель начинает нуждаться в адаптации зрения, в процессе которой участвуют как сетчатка, так и зрачок глаза. И тут на первый план выходит яркость изображения — постоянно меняющаяся. Зрачок, в зависимости от изменения его диаметра, даёт возможность быстро управлять изменением яркости на сетчатке в небольшом диапазоне (в 16—17 раз). Биохимические процессы в сетчатке обеспечивают более широкий диапазон адаптации к изменениям яркости, но скорость этих процессов составляет минуты — что создаёт заметный дискомфорт. Как выход, предлагают смотреть телевизор при фоновом освещении, источник которого, имеющий цветовую температуру 6500 К, должен быть невидим — например, располагаться сзади телевизора. Но тогда он высветит облезшие обои и протекший потолок, что способствует потере ощущения реальности происходящего на экране. Не случайно природа выбрала расстояние общения между людьми 0,5—1,5 м (меньшее расстояние нежелательно, поскольку разрешение глаза на расстоянии 25—30 см составляет, в зависимости от условий наблюдения, 50—100 мкм, что может привести к неприятным ощущениям от некоторых физиологических деталей на лице собеседника). В конце 80 х в СССР провели исследование с большой группой испытуемых, различавшихся по особенностям зрения. Расстояние до экрана ПЭВМ (использовались и компьютерные мониторы, и портативные цветные телевизоры) установили, равным 70 см. Ручки «яркость» и «контраст» оказались в положениях, которые соответствовали подтверждённым испытуемыми субъективно комфортным контрастам при следующих параметрах изображений (как движущейся графики, так и текстов): средняя яркость фона — от 5 до 10 кд/м2; средняя интегральная яркость изображения от 40 до 50 кд/м2; яркость букв — около 60 кд/м2; угловой размер рабочего поля экрана. После всего сказанного становятся понятны сомнения относительно размера экрана, испытываемые средним покупателем, который, вне зависимости от благосостояния и национального стандарта ТВ вещания, способен воспринимать до 1,3 млрд. пикселей в телесном угле 40 стерадиан.

Сокращенный текст 2-го выпуска справочника "Кто есть кто в робототехнике" (фрагмент)