¿Cuántos colores puede mostrar físicamente el mejor dispositivo de visualización?

Esa es una pregunta interesante. La respuesta dependería de 2 factores:

  1. la relación de contraste de la pantalla, y
  2. la diferencia notable (JND) que puede detectar entre colores. (El JND se define en la psicología de la percepción como la menor cantidad de diferencia que el 50% de las personas puede detectar).

El primer número viene dado por las especificaciones técnicas de una pantalla determinada, y varía para cada dispositivo. Según OLED, las relaciones de contraste de la pantalla OLED pueden ser de hasta un millón a uno.

El segundo número es más complicado.

De acuerdo a esto:
Psicología para tontos,
el JND para brillo es 1/60 del nivel de brillo actual.

Por lo tanto, para calcular el número máximo de niveles que puede detectar en brillo, debe calcular cuántos niveles existen con 1/60 de brillo aparte entre el brillo mínimo y máximo del dispositivo.

Para las diferencias de color del mismo brillo, el cálculo es MUCHO más complicado. Ver, por ejemplo, Diferencia de color.

Este cálculo sería un buen tema para un trabajo final, creo.