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產業
彩色顯示器的定義
彩色顯示器是指畫面中的每一個畫素都可以顯示各種不同的顏色，一般用來顯示彩色圖形或彩色影片，如＜圖一（a）＞所示；當我們將圖中的拱橋放大，可以看出拱橋是由一個一個不同顏色的畫素排列而成，如＜圖一（b）＞所示。畫素通常很小，用眼睛無法分辨，最重要的是，彩色顯示器的每個畫素必須可以顯示各種不同的顏色，才能組合成真實的影像。
每個畫素都可以顯示各種不同的顏色，必須利用「光的三原色」，也就是以紅（R）、綠（G）、藍（B）三種顏色「不同亮度」組合成連續光譜中幾乎所有可見光的顏色；而不同亮度就是「灰階」，所以不同亮度的紅色稱為「紅階」，不同亮度的綠色稱為「綠階」，不同亮度的藍色稱為「藍階」。
我們先將每一個畫素切割成三個「次畫素」，分別代表 RGB 三種顏色，如＜圖一（c）＞所示，再分別使用前面介紹過的直接電壓調變法、次畫素法或驅動電壓調變法來控制紅階、綠階與藍階。由於次畫素非常微小，大約只有數十微米，眼睛當然無法分辨，只能隱約看成一個畫素，所以紅階、綠階與藍階三種顏色自然也被隱約混合成一種顏色了。
圖一、彩色顯示器（資料來源：www.ntu.edu.tw）
全彩顯示器（Full color display）
我們所使用的彩色顯示器，每一個畫素到底可以表現多少種顏色呢？將每一個畫素切割成三個「次畫素」，分別代表 RGB 三種顏色。如果我們利用 8 位元來儲存 R（有 256 種不同亮度的紅色）、8 位元來儲存 G（有 256 種不同亮度的綠色）、8 位元來儲存 B（有 256 種不同亮度的藍色），則要儲存一個畫素總共需要 24 位元，每一個畫素可以表現大約一千六百多萬種的顏色（28 × 28 × 28＝256 × 256 × 256＝16,777,216），稱為「全彩 24 位元」。
前面提過，可見光有無限多種顏色，但是人類的眼睛可以分辨多少種顏色呢？答案是人類的眼睛能夠分辨的顏色大約就是一千六百多萬種，超過這個數目的顏色由於相差太少（波長相差太少），人類的眼睛不容易分辨。
全彩還有另外一種規格，它是利用 8 位元來儲存 R、8 位元來儲存 G、8 位元來儲存 B，另外還有 8 位元來儲存這個畫素的其它相關訊息，這種規格要儲存一個畫素總共需要 32 位元，稱為「全彩 32 位元」，多出 8 位元來儲存資料會增加資料的儲存容量，但是可以讓畫面看起來更接近真實的顏色。
高彩顯示器（High color display）
全彩 24 位元要儲存一個畫素（三個次畫素）總共需要 24 位元，如果我們要減少儲存每一個畫素所需要的記憶體空間，則必須要減少紅階、綠階、藍階的數目。這三種顏色讓你選擇，你會先減少那一種顏色的數目呢？
前面提過，人類的眼睛對「綠色」最敏感，所以一定不能減少綠色，科學家們就將紅階與藍階的數目減少，利用 5 位元來儲存 R（只有 32 種不同亮度的紅色）、6 位元來儲存 G（有 64 種不同亮度的綠色）、5 位元來儲存 B（只有 32 種不同亮度的藍色），則要儲存一個畫素總共只需要 16 位元（5＋6＋5＝16 位元），每一個畫素可以表現大約六萬五仟多種顏色（25 × 26 × 25＝32 × 64 × 32＝65,536），稱為「高彩 16 位元」。
【範例】請計算一張解析度為 FHD（1,920 行 × 1,080 列）的全彩照片總共需要多大的記憶體容量才能儲存呢？
【解答】解析度為 FHD 的全彩照片總共有 1,920 × 1,080 ≅ 2,000,000 ≅ 200 萬個畫素，而全彩照片每個畫素又必須使用 24 位元（3 位元組）來儲存，所以總共需要的記憶體容量為：1920 × 1080（Pixel）× 3（Byte） ≅ 6,000,000（Byte）＝6MB
換句話說，一張解析度為 FHD 的全彩照片就需要 6MB 的記憶體來儲存，但是目前我們使用「JPEG 格式」儲存一張 FHD 的全彩照片大約只需要 600KB 而已，因為我們使用「靜態影像壓縮技術（Joint Photographic Experts Group, JPEG）」可以將檔案縮小到 1／10 以下。
同樣的道理，電影是 1 秒鐘播放 30 張畫面（30fps），因此要存放 1 秒鐘解析度為 FHD 的全彩電影需要 6MB × 30＝180MB，大家可以自行估計一下，要儲存一個小時的電影需要 180MB × 60（min）× 60（sec）＝648GB。天啊！一個小時的電影就需要 648GB 來儲存，但是目前我們所看的 DVD 存放二個小時的電影（除了視訊還包括 5.1 聲道的音訊）大約只要 4.7GB 而已，為什麼呢？
因為我們使用「動態影像壓縮技術（Moving Picture Experts Group, MPEG）」，影像壓縮技術除了 JEPG、MPEG1、MPEG2、MPEG4 以外，還有 Divx、Xvid、H.264、H.265、WMV 等，各自應用在不同的領域，特別是多媒體與數位內容產業。
【請注意】上述內容經過適當簡化以適合大眾閱讀，與產業現狀可能會有差異，若您是這個領域的專家想要提供意見，請自行聯絡作者；若有產業與技術問題請參與社群討論。
《知識力》授權轉載
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