Глубина цвета

Содержание статьи

Глубина цвета – это что такое в компьютерной графике?

Битовая глубина, или глубина цвета — это количество бит, используемых для указания цвета одного пикселя в растровом изображении или буфере кадра видео. Также этим понятием часто обозначается количество бит, используемых для каждого цветного компонента одного пикселя. Глубина двоичных знаков определяет количество уникальных цветов в палитре изображения с точки зрения количества 0 и 1 или “бит”, которые используются для указания каждого цвета.

Что такое битовая глубина

Глубина цвета — это количество двоичных знаков, используемых для хранения одного пикселя экрана. Другими словами, это количество различных цветов, которые могут быть представлены аппаратным или программным обеспечением. Но это не означает, что изображение обязательно использует все цвета. Когда речь идет о пикселе, понятие глубина цвета — это то, что может быть определено как бит на пиксель (bpp). Он определяет количество используемых двоичных знаков для одного пикселя. Тогда глубина цвета изображения относится к числу бит на пиксель на мониторе компьютера для представления определенного цвета.

Количество уникальных оттенков

Когда речь идет о цветовом компоненте, понятие может означать количество двоичных знаков на компонент — бит на канал или на цвет. Глубина цвета с большим значением может указывать на передачу цвета с таким высоким уровнем точности. В качестве альтернативы ее также называют пиксельной глубиной.

Изображения с более высокой битовой глубиной могут кодировать больше оттенков или цветов, поскольку имеется больше комбинаций 0 и 1. Глубина цветов — это количество таких комбинаций. Чем больше бит на пиксель, тем лучше цветопередача и качество монитора. Пространственное разрешение экрана монитора можно вычислить по следующей формуле: произведение количества строк изображения на общую сумму точек в строке.

Разрешение экрана и пиксельная глубина

Понятия количества цветов и глубины цвета связаны с понятием разрешения монитора. Монитор может отображать графику в различном качестве. Глубина цвета и разрешение характеризуют качество изображения.

Среди самых распространенных разрешений – 800 x 600, 1024 x 768, 1280 x 1024 пикселей на дюйм. Режим экрана и глубина цвета также зависят друг от друга. Зная один из параметров, можно рассчитать другой. Для изображения в градациях серого глубина бит определяет количество уникальных оттенков. Количество отображаемых цветов меняется в широком диапазоне. На современных мониторах и дисплеях глубина цвета — это параметр, который может принимать значение от 256 при глубине 8 бит до более чем 16 миллионов при глубине в 24.

Основные цвета и их кодирование

Каждый цветной пиксель в цифровом изображении создается с помощью комбинации трех основных цветов: красного, зеленого и синего. Каждый основной цвет часто называют цветовым каналом. Он может иметь любой диапазон значений интенсивности, заданных его глубиной бита. Глубина бит для каждого основного цвета называется битами на канал. Бит на пиксель (bpp) относится к сумме двоичных знаков во всех трех цветовых каналах и представляет общие цвета, доступные на каждом пикселе. Часто возникает путаница с цветными изображениями, и может быть непонятно, относится ли размещенный номер к битам на пиксель или на канал. Использование bpp в качестве суффикса помогает различать эти два термина.

Примеры глубины цвета точки

У большинства цветных изображений с цифровых камер битовая глубина составляет 8 двоичных знаков на канал. Поэтому они могут использовать в общей сложности восемь 0 и 1. Глубина цвета и количество цветов при этом составляют 28 или 256 различных комбинаций, либо 256 различных значений интенсивности для каждого основного цвета. Когда все три основных цвета объединены в каждом пикселе, это позволяет использовать до 16 777 216 разных цветов, или “истинный цвет”. Такая глубина называется 24-битной, поскольку каждый пиксель состоит из трех каналов с глубиной цвета 8 бит. Количество цветов, доступных для любого X-битового изображения, равно 2X, если X относится к битам на пиксель, и 23X, если X относится к битам на канал.

Визуализация битовой глубины

Человеческий глаз может различать только около 10 миллионов разных цветов. Поэтому сохранение изображения, где глубина цвета — более 24 бит, является чрезмерным, если единственная цель — это обычный просмотр. С другой стороны, изображения с более чем 24 bpp все еще весьма полезны, поскольку они лучше сохраняются при пост-обработке. Потому этот параметр может быть полезен для фотографов. Цветные градации и палитру глубины цвета в изображениях с менее чем 8 бит на цветовой канал можно четко увидеть на гистограмме изображения. Доступные настройки битовой глубины зависят от типа файла. Стандартные файлы JPEG и TIFF могут использовать только 8 и 16 бит на канал соответственно.

Цветовая точность и гамма

Глубина цвета — это только один из аспектов цветового представления, определяющий, как можно выразить тонкие уровни цвета. Другим аспектом является то, как может быть выражен широкий диапазон цветов или гамма. Определение как цветовой точности, так и гаммы выполняется с помощью спецификации кодирования цвета, которая присваивает значение цифрового кода местоположению в цветовом пространстве.

Отличие графических чипов в системах VGA и Macintosh

Старые графические чипы, особенно те, которые используются в домашних компьютерах и игровых консолях, часто умеют применять другую палитру, чтобы увеличить максимальное количество одновременно отображаемых цветов. При этом использование памяти сводится к минимуму. Это важно для первых компьютеров, где память была дорогостоящей и не слишком большого объема. В то время как лучшие системы VGA предлагали только 18-битную палитру, из которой можно было выбирать цвета, все цветное видеооборудование Macintosh предоставляло 24-битную. Такие палитры были универсальными и могли применяться в любых последних аппаратных или файловых форматах.

Direct color

Если пиксели содержат более 12 бит, для типичных размеров экрана и глубины палитры индексированная палитра занимает больше памяти, чем пиксели, поэтому некоторые системы стараются напрямую указывать цвет непосредственно в пикселе. Например, 8-битный цвет — очень ограниченная, но истинная прямая цветовая система. Для каждого из компонентов R (красного цвета и G (зеленого цвета) есть 3 бита, 8 возможных уровней. При этом два оставшихся бита в байтовом пикселе — компонент B (синий цвет), занимающий четыре уровня, что позволяет использовать 256 разных цветов. Здоровый человеческий глаз менее чувствителен к синему компоненту, чем к красному или зеленому, потому что две трети рецепторов глаза обрабатывают более длинные волны. Поэтому он назначается на один двоичный знак меньше, чем остальные. 8-битный цвет можно перепутать с индексированной глубиной цвета 8bpp. Но этот параметр тоже можно моделировать в таких системах, выбирая подходящую таблицу.

High color

Высококачественная цветопередача, или режим High color, поддерживает 15/16-бит для трех цветов в системе RGB. В 16-битном цвете могут быть 4 бита, то есть 16 возможных уровней для каждого из компонентов R, G и B. А также дополнительно 4 двоичных знака для параметра “альфа”, обозначающего прозрачность, что позволяет использовать 4 096 различных цветов с 16 уровнями прозрачности. В последнее время термин используется для обозначения глубин цвета, превышающих 24 бит. Он был разработан для представления и передачи “реальных” оттенков, которые воспринимаются человеческим глазом. Почти все наименее дорогие ЖК-дисплеи обеспечивают 18-битный цвет для достижения быстрого времени перехода по цвету и используют либо сглаживание, либо регулировку частоты кадров, чтобы приблизиться к 24-битной цветопередаче или полностью отбросить 6 бит информации о цвете. Более дорогие ЖК-дисплеи могут отображать 24-битную или большую глубину цвета.

True color

Цветопередача в 24 бита почти всегда использует 8 бит каждого из R, G, B. По состоянию на 2018 год 24-битная глубина цвета используется практически для всех компьютеров и телефонов, а также для большинства форматов хранения изображений. Почти во всех случаях, когда 32 бит на пиксель означают, что 24 используются для цвета, остальные 8 являются альфа-каналами или не используются. 224 дает 16 777 216 вариаций цвета.

Особенности человеческого восприятия цвета

Человеческий глаз может различать до десяти миллионов цветов, и поскольку гамма дисплея меньше, чем диапазон человеческого зрения, это означает, что этот диапазон содержит больше оттенков, чем может быть воспринято человеком. Однако дисплеи неравномерно распределяют цвета в пространстве для облегчения восприятия человеком, поэтому люди могут видеть изменения между соседними цветами в цветовой гамме. Монохроматические изображения устанавливают все три канала на одно и то же значение. В результате получается всего 256 различных цветов и, следовательно, более заметная полоса различия. Некоторое программное обеспечение пытается сгладить уровень серого в цветовых каналах, чтобы увеличить его, хотя в современном программном обеспечении это гораздо больше используется для субпиксельной визуализации. Она позволяет увеличить разрешение пространства на ЖК-экранах, где цвета имеют несколько разные позиции.

Читайте также:  Помогите пожалуйста с проблемой съемки

Deep color

Стандарты DVD-Video и Blu-ray Disc поддерживают бит глубиной 8 бит на цвет в YCbCr с подвыборкой цветности 4:2:0. Системы Macintosh относятся к 24-битовому цвету как к “миллионам цветов”. Он также часто используется для обозначения всех глубин цвета, больших или равных 24. Глубокий цвет, или Deep color, состоит из миллиарда или более цветов. Используются глубины цвета 30, 36 и 48 бит на пиксель, также называемые 10, 12 или 16 бит на канал.

Использование глубины цвета в различных системах

Некоторые системы SGI имели 10 или более бит для видеосигнала и могли быть настроены для интерпретации данных, хранящихся таким образом для отображения. Часто для них добавляется альфа-канал того же размера, в результате получается 40, 48 или 64 бит для каждого пикселя. Некоторые более ранние системы размещали три 10-битных канала в 32-битном слове, причем 2 бита не использовались или использовались как 4-уровневый альфа-канал. Формат файла Cineon, который был популярен для движущихся изображений, использовал эту глубину цвета. Цифровые камеры могли производить 10 или 12 бит на канал в своих исходных данных, а 16 бит — это наименьшая адресуемая единица, которая позволяла бы обрабатывать данные.

Видеокарты с 10 бит на компонент начали выходить на рынок в конце 1990-х годов. Эти системы не использовали 16 бит для высокого динамического диапазона, а некоторые присваивают почти мистические возможности 16 битам, которые на самом деле не верны. Программное обеспечение для редактирования изображений, такое как Photoshop, начало использовать 16 бит на канал достаточно рано. Основная цель этого заключалась в том, чтобы уменьшить квантование промежуточных результатов. Если операция была разделена на 4, а затем умножена на 4, она потеряла бы нижние 2 бита 8-битных данных, но если использовались 16 бит, она не потеряла бы ни одного из 8-битных данных. В 2008 Microsoft объявила о том, что в Windows 7 поддерживаются цвета глубиной 30 бит и 48 бит, а также широкая цветовая гамма scRGB.

Доказано, поскольку люди в основном являются трихроматами, хотя существуют тетрахроматы, воспринимающие не три основных цвета, а четыре. Для хранения и работы с изображениями можно использовать “мнимые” основные цвета, но обычно их количество составляет три, как в системе RGB.

Глубина цвета

Возможные варианты представления цветовых палитр:

  • 1-битный цвет (2 1 = 2 цвета) бинарный цвет, чаще всего представляется чёрным и белым цветами (или черный и зелёный)
  • 2-битный цвет (2² = 4 цвета) CGA, градации серого цвета NeXTstation
  • 3-битный цвет (2³ = 8 цветов) Множество устаревших персональных компьютеров с TV-выходом
  • 4-битный цвет (2 4 = 16 цветов) известен как EGA и в меньшей степени как VGA-стандарт с высоким разрешением
  • 5-битный цвет (2 5 = 32 цвета) Original Amiga chipset
  • 6-битный цвет (2 6 = 64 цвета) Original Amiga chipset
  • 8-битный цвет (2 8 = 256 цветов) Устаревшие Unix-рабочие станции, VGA низкого разрешения, Super VGA, AGA
  • 12-битный цвет (2 12 = 4,096 цветов) некоторые Silicon Graphics-системы, цвет NeXTstation-систем, и Amiga-систем HAM-режима.

«Реальные» цвета

С увеличением количества бит в представлении цвета, количество отображаемых цветов стало становиться непрактично-большим для цветовых палитр (20-битная глубина цвета требует больше памяти для сохранения цветовой палитры, чем памяти для сохранения самих пикселей изображения). При большой глубине цвета на практике обычно кодируют яркости красной, зелёной и синей составляющих — такое кодирование обычно называют RGB-моделью.

8-битный «реальный» цвет

Сильно ограниченная, однако «реальная» цветовая схема, в которой 3 бита (8 возможных значений) для красной (R) и зелёной (G) составляющих, и два оставшихся бита на пиксель для кодирования синей (B) составляющей (4 возможных значения), позволяют представить 256 (8 × 8 × 4) различных цвета. Нормальный человеческий глаз менее чувствителен к синей составляющей, чем к красной и зелёной, поэтому синяя составляющая представляется одним битом меньше. Такая схема использовалась в MSX2-серии компьютеров в 1990-х.

Не следует путать такую схему с 8bpp индексным цветом, который может быть представлен выбором различных цветовых палитр.

12-битный «реальный» цвет

12-битный «реальный» цвет кодируется 4 битами (16 возможных значений) для каждой R, G и B-составляющих, что позволяет представить 4096 (16×16×16) различных цветов. Такая глубина цвета иногда используется в простых устройствах с цветными дисплеями (например, в мобильных телефонах).

HighColor

Highcolor или HiColor разработан для представления оттенков «реальной жизни», то есть наиболее удобно воспринимаемый человеческим глазом. Такой цвет кодируется 15 или 16 битами:

  • 15-битный цвет использует 5 бит для представления красной составляющей, 5 для зелёной и 5 для синей, то есть 2 5 = 32 возможных значения каждого цвета, которые дают 32768 (32×32×32) объединённых цвета.
  • 16-битный цвет использует 5 бит для представления красной составляющей, 5 для синей, но (так как человеческий глаз более чувствителен при восприятии зелёной составляющей) 6 бит для представления зелёной, соответственно 64 возможных значения. Таким образом получаются 65536 (32×64×32) цвета. 16-bit цвет упоминается как «тысячи цветов» («thousands of colors») в системах Macintosh.

LCD Displays

Большинство современных LCD-дисплеев отображают 18-битный цвет (64×64×64 = 262 144 комбинаций), но благодаря технологии dithering разница с truecolor-дисплеями на глаз незначительна.

Truecolor

TrueColor приближен к цветам «реального мира», предоставляя 16,7 миллионов различных цветов. Такой цвет наиболее приятен для восприятия человеческим глазом различных фотографий, для обработки изображений.

  • 24-битный Truecolor-цвет использует по 8 бит для представления красной, синей и зелёной составляющих, 2 8 = 256 различных варианта представления цвета для каждого канала, или всего 16 777 216 цветов (256×256×256). 24-bit цвет упоминается как «миллионы цветов» («millions of colors») в системах Macintosh.

32-битный «реальный» цвет

«32-битный цвет» — это пример неправильного употребления термина при описании глубины цвета. Заблуждением является то, что 32-битный цвет позволяет представить 2³² = 4 294 967 296 различных оттенка.

В реальности 32-битный цвет является 24-битным (Truecolor) с дополнительным 8-битным каналом, который либо заполнен нулями (не влияет на цвет), либо представляет собой Альфа-канал, который задаёт прозрачность изображения для каждого пикселя.

Причиной, по которой используют «пустой» канал, является стремление оптимизировать работу с видеопамятью, которая у большинства современных компьютеров имеет 32-битную адресацию и 32-битную шину данных.

Сверх-Truecolor

В конце 1990-х некоторые high-end графические системы, например SGI начали использовать более 8 бит на канал, например 12- или 16-бит. Программы профессионального редактирования изображений стали сохранять по 16 бит на канал, предоставляя «защиту» от накапливания ошибок округления, погрешностей при вычислении в условиях ограниченной разрядной сетки чисел.

Для дальнейшего расширения динамического диапазона изображений, включая High Dynamic Range Imaging (HDRI), числа с плавающей запятой позволяют описывать в изображениях наиболее аккуратно интенсивный свет и глубокие тени в одном и том же цветовом пространстве. Различные модели описывают такие диапазоны, применяя более 32 бит на канал. Можно отметить новый Industrial Light & Magic (ILM) формат, использующий 16-битные числа с плавающей запятой, которые позволяют представить цветовые оттенки лучше, чем 16-битные целые числа. Предполагается, что такие схемы представления цвета заменят стандартные схемы, как только аппаратное обеспечение сможет с достаточной скоростью и эффективностью поддерживать новые форматы.

Телевизионный цвет

Множество современных телевизоров и компьютерных дисплеев отображают изображения варьируя интенсивностью трёх основных цветов: синий, зелёный и красный. Яркий жёлтый, например, является композицией одинаковых по интенсивности красной и зелёной составляющих без добавления синей компоненты. Однако это только приближение, которое не даёт в действительности яркий жёлтый цвет. Именно поэтому последние технологии, как например Texas Instruments BrilliantColor расширяют типовые красные, зелёные и синие каналы новыми: голубым (сине-зелёным), пурпурным и желтым цветами [1] . Mitsubishi и Samsung используют упомянутую технологию в некоторых телевизионных системах.

Подразумевая использование 8-битных каналов 6-цветные изображения кодируются 48-битными цветами.

ATI FireGL V7350 видеоадаптеры поддерживают 40- и 64-битные цвета [2] .

Источники

  1. Hutchison, David C. (2006-04-05). «Wider color gamuts on DLP display systems through BrilliantColor technology». Digital TV DesignLine. Проверено 2007-08-16.
  2. [Tony]ATI unwraps first 1GB graphics card. Hardware.co.uk (2006-03-20). (недоступная ссылка — история) Проверено 3 октября 2006.

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое “Глубина цвета” в других словарях:

глубина цвета — Число двоичных разрядов, используемых для одновременного представления определенного количества цветов на экране или печатающем устройстве. При этом количество отображаемых цветов определяется как 2N, где N — глубина цвета. Количество бит,… … Справочник технического переводчика

Глубина цвета — количество бит, приходящихся на один пиксель (bpp). Наиболее популярными разрешениями являются: 8bpp (256 цветов), 16bpp (65536 цветов), 24bpp. По английски: Color depth См. также: Растровая графика Финансовый словарь Финам … Финансовый словарь

Читайте также:  Цвета в JPEG

Глубина цвета — максимальное число оттенков цвета или градаций серого, которое может считывать сканирующее устройство для каждого вводимого пиксела. С ростом Г. ц. увеличивается количество деталей цветного изображения, которые может вводить сканер. Для… … Реклама и полиграфия

Глубина цвета — (Color depth) количество бит, приходящихся на один пиксель (bpp). Наиболее популярными разрешениями являются: 8bpp (256 цветов), 16bpp (65536 цветов), 24bpp … Краткий толковый словарь по полиграфии

Цвета HTML — Глубина цвета битовое изображение 8 битная шкала серого 8 битный цвет 15/16 bit: Highcolor 24 bit: Truecolor 30/36/48 bit: Deep Color См. также Цветовая модель RGB Цветовая модель CMYK Цветовая палитра Видимое излучение Цвета в Web (Цвета HTML) … Википедия

Цвета в веб — Глубина цвета битовое изображение 8 битная шкала серого 8 битный цвет 15/16 bit: Highcolor 24 bit: Truecolor 30/36/48 bit: Deep Color См. также Цветовая палитра Видимое излучение Цвета в Web Существуют несколько основных способов представления… … Википедия

Цвета Web — Глубина цвета битовое изображение 8 битная шкала серого 8 битный цвет 15/16 bit: Highcolor 24 bit: Truecolor 30/36/48 bit: Deep Color См. также Цветовая палитра Видимое излучение Цвета в Web Существуют несколько основных способов представления… … Википедия

Цвета web — Глубина цвета битовое изображение 8 битная шкала серого 8 битный цвет 15/16 bit: Highcolor 24 bit: Truecolor 30/36/48 bit: Deep Color См. также Цветовая палитра Видимое излучение Цвета в Web Существуют несколько основных способов представления… … Википедия

Цвета Веб — Глубина цвета битовое изображение 8 битная шкала серого 8 битный цвет 15/16 bit: Highcolor 24 bit: Truecolor 30/36/48 bit: Deep Color См. также Цветовая палитра Видимое излучение Цвета в Web Существуют несколько основных способов представления… … Википедия

Цвета в web — Глубина цвета битовое изображение 8 битная шкала серого 8 битный цвет 15/16 bit: Highcolor 24 bit: Truecolor 30/36/48 bit: Deep Color См. также Цветовая палитра Видимое излучение Цвета в Web Существуют несколько основных способов представления… … Википедия

Глубина цвета

Для цифровой фотографии одним из важнейших параметров является глубина цвета. Ее часто называют и глубиной пикселя, или битовым разрешением. Под этим термином подразумевается величина, которая характеризует количество бит информации, содержащейся в пикселе картинки. Т.е. это количество оттенков, соответствующих каждому пикселю изображения.

Возьмем изображение с глубиной цвета 1 бит, в нем будут только два цвета, белый и черный. В изображении в 2 бита будет четыре оттенка: черный, белый, два оттенка серого. Белый и черный цвета всегда присутствуют в изображении, независимо от глубины цвета. Если глубина цвета увеличивается на единицу, число оттенков удваивается. Чем большую глубину цвета поддерживает фотоаппарат, тем больше оттенков доступно для каждого пикселя изображения. Другими словами, чем больше битовая глубина, тем точнее и детальнее само изображение.

Какая бывает глубина цвета изображений?

Глубина пикселя может варьироваться от 1 до 48 битов. С битовой глубиной пикселя = 1 возможно лишь 2 цвета (белый и черный) и 21 допустимое состояние. Если глубина пикселя будет равна 8, то возможных состояний будет уже больше на 7, а количество оттенков – 256.

С большей глубиной цвета (36 или 48 битов) позволяют снимать в формате RAW профессиональные фотокамеры. Иногда именно поэтому многие фотографы предпочитают делать снимки именно а RAW.

Но наиболее распространенным показателем глубины цвета является все же 24 бита – это стандартные фотоснимки обычных фотоаппаратов в формате JPG, они вполне передают все детали и нюансы изображения. Недаром 24-битные изображения имеют название «TruColor», т.е. «настоящий цвет».

Существуют также 16 битные фотографии. Их еще называют «HighColor». Они передают оттенки, к которым наиболее восприимчив глаз человека.

На что влияет глубина цвета?

Во-первых, как понятно из вышесказанного, от глубины цвета зависит качество цветопередачи и, соответственно, качество самой фотографии. Оптимальным показателем глубины цвета является 24 бита, которого и придерживается большинство обычных фотографов.

Во-вторых, нужно помнить, что объем файла с изображением во многом зависит как от размеров картинки, так и от глубины цвета. Чем больше битовое разрешение изображения, тем больше будет объем его файла и его вес. Следовательно, нужно заранее подумать об обеспечении фотоаппарата картой памяти достаточного объема.

Почему 8-битные изображения выглядят так же, как 16-битные?

При преобразовании 16-битного изображения в 8-битное вы не увидите разницы. Тогда зачем использовать 16-бит? Всё дело в плавности редактирования. При работе с кривыми или другими инструментами вы получите больше шагов коррекции тонов и цветов. Переходы будут плавней в 16 бит. Поэтому, даже если разница не может быть изначально заметна, переход к меньшей битовой глубине цвета может стать серьезной проблемой позже, при редактировании изображения.

Глубина цифрового цвета

Каким образом формируется цвет растрового изображения и вспомним, что каждый пиксел цифрового изображения характеризуется определенным тоном или цветом. Это значит, что каждый пиксел — это прежде всего цифровой код тона и цвета.
Для черно-белого штрихового изображения достаточно иметь два кода (один — для черного цвета и один — для белого). В качестве кодов можно использовать две цифры: 0 и 1. Поскольку пиксел может иметь одно из двух значении, то говорят, что для кодирования штриховой графики достаточно одного разряда двоичного числа (или в терминах теории информации: одного бита). У монитора фактически в этом режиме видеопиксель работает как лампочка — если на него подан ток, то он включается и горит белым светом, если ток отключили, то видеопиксель остается черным.
Для тонового изображения, в котором могут иметь место не только белый и черный, но и множество промежуточных серых оттенков (полутонов), одного разряда двоичного числа уже недостаточно. Каждому пикселу тонового изображения отводится восемь разрядов двоичного числа (один байт). С помошью восьми разрядов двоичного числа можно получить 256 кодов, следовательно, цифровое черно-белое тоновое изображение может включать 256 градации тона: от черного (в десятичном представлении — 0, в двоичном — 00000000) до белого (в десятичном представлении — 255, в двоичном — 11111111). Важно понимать, что 256 оттенков серого — это не количество оттенков, различаемых человеческим глазом, а только техническое требование передачи информации байтами.
Этот параметр в английской терминологии получил название «соlог depth», что дословно означает «цветовая глубина». В русском языке прижилась форма «глубина цвета». Но не следует путать компьютерную «глубину цвета» с похожими словосочетаниями из обихода живописцев и маляров — «глубокий тон», «глубокий цвет», отражающими особое впечатление от насыщенного цвета.
Понятие «глубина цвета» возникло из некоторого метафорического представления. Специалисты, которые ввели в оборот это понятие, представили мысленно, как дополнительные битовые карты располагаются («как бы») в глубину:


Вместе с тем. глубина цвета (color depth) — это важнейший параметр цифровой графики, который определяет количество разрядов (битов) для каждого пиксела изображения, что в свою очередь обеспечивает количество возможных тонов или оттенков цвета.
Глубина цвета у черно-белой штриховой графики равна 1 биту (два тона), поэтому такую графику иногда называют «однобитовой» («1-bit image», или просто «bitmap iniage»). В частности, в программе Adobe Photoshop такой режим называется Bitmap (Битовая карта).

Глубина цвета черно-белого полутонового изображения равна 8 битам (это обеспечивает 256 уровней тона). В программе Adobe Photoshop такой режим называется Grayscale (Серая шкала).

Современные фотоаппараты и растровые редакторы могут передавать и более 8 бит на канал, а именно 12, 14, 16 и даже 32. Такая глубина цвета позволяет разбить весь тональный диапазон на гораздо более узкие сегменты (вместо 2 в степени 8 = 256 уровней при 16-битной глубине цвета мы получим 65536 уровней тона от черного до белого), что позволяет намного расширить динамический диапазон снимка и более точно и лучше его обработать. об этом подробнее в разделе «Что такое динамический диапазон

КАК ФОРМИРУТСЯ ЦВЕТ ЦИФРОЙ?
Цветные изображения составляют в настоящий период подавляющее большинство изображений — журналы, Web-сайты и даже газеты стремятся оформить свои страницы яркими цветовыми акцентами. Однако цвет представляет массу проблем с точки зрения технологии его ис¬пользования. Дело заключается в том, что не существует устройств, которые были бы способны непосредственно регистрировать цвет. Зато достаточно легко измерить интенсивность светового потока.
Поэтому для того, чтобы оцифровать и сохранить цветовую информацию, все технические системы используют цветные фильтры (красный, зеленый и синий), за каждым из которых регистрируется уровень тона. В результате создаются три независимых изображения в градациях серого (grayscale). Каждое из этих изображений сохраняется в соответствующем ЦВЕТОВОМ КАНАЛЕ (color channel); красном (red), зеленом (green) и синем (blue) со значениями яркости от 0 до 255. Совмещение тоновых градаций всех каналов и обеспечивает синтез цвета каждого конкретного пиксела цифрового изображения.
Такое изображение называется по названиям цветовых каналов — «RGB-image» (изображение в цветовой модели RGB). В них каждый пиксел описывается восемью двоичными разрядами для каждого из трех цветов, в сумме это составит 3 * 8 = 24 бита, то есть полноцветные изображения имеют глубину цвета 24 бита, что позволяет получить 16 777 216 кодов и, следовательно, столько же потенциальных цветовых оттенков..
Если использовать 16 бит на канал, то глубина такого полноцветного изображения составит 3*16=48 бит, что позволяет передать уже 2,81 в 14ой степени оттенков цвета.

Читайте также:  Выбор фотоаппарата. Nikon D3000?

Итак, глубина цвета изменяется скачками: 1 бит — для штриховых ч/б изображений, 8 или 16 бит — для тоновых черно-белых изображений и 24 (и больше) бита — для полноцветных изображений.

На изображении внизу видно, что полноцветное изображение состоит из независимых тоновых изображений, каждое из которых в фотошопе выделено в отдельный канал в палитре «Каналы».

ПРЕОБРОЗОВАНИЕ ЦВЕТОВЫХ РЕЖИМОВ
При преобразовании цветовых режимов важно не забывать, что уменьшить глубину цвета можно, например превратив цветное изображение в черно-белое, а вот наоборот — нельзя. Вернее можно, но бесполезно. Ведь если черно-белое изображение, для передачи которого достаточно 256 градаций серого, перевести в цвет, то оно конечно станет 24-битным, но цветным оно от этого не станет. И наоборот, при переводе цветного изображения в градации серого, информация о цвете теряется безвозвратно, поскольку ей просто негде поместиться. Это происходит потому же, почему нельзя 3 литра воды налить в литровую банку — вода прольется через край безвозвратно.
Поэтому все эти преобразования нужно делать с осторожностью.
Эти преобразования в фотошопе делаются командой меню «Изображение + Режим» (Image + Mode).

Просто о фото


Глубина цвета

Глубина цвета – количество оттенков серого, присвоенных каждому пикселу. Чем больше этих оттенков присвоено, тем больше глубина цвета.

Глубину цвета принято обозначать в битах. Для 8-ми битного JPEG каждому пикселю присвоено 2ˆ8 оттенков, или 256. Где 0 – это чёрный цвет, а 256 – белый. Каждый пиксель имеет информацию о трёх цветах (красный, зелёный, синий), значит всего количество доступных цветов будет 256ˆ3 = 16 777 216. Человек видит примерно 16 000 000 цветов, а значит 8-битного файла хватает, чтобы покрыть весь диапазон цветов, необходимых для нашего зрения.

ФайлОттенков всегоЦветов всего
JPEG (8 бит)25616 777 216
RAW(12 бит)4 09668 719 476 736
RAW (14 бит)16 3844 398 046 511 104
RAW(16 бит)65 536281 474 976 710 656

Из таблицы видно, что в 8-битном от чёрного до белого всего 256 оттенков, а в 16-битном от чёрного до белого – 65 536 этих оттенков.

Наши глаза видят 16 000 000 цветов, качества в 8 бит нам вполне достаточно (там 16 777 216 цветов), мы не видим разницы между изображениями 8 бит, 12 бит, 14 бит и 16 бит. Они для нас одинаковы. Почему же тогда Среднеформатные камеры, которые снимают с глубиной цвета 16 бит, самые дорогие?

Проблема проявляется ТОЛЬКО, когда мы НАЧИНАЕМ СНИМАТЬ НА КАМЕРУ в этих разных форматах. Фотоаппарат выводит итоговое изображение с огромными различиями, и тут мы уже сможем увидеть РАЗНИЦУ между этими разными по битности файлами. То есть, различия битности видны ПРИ СЪЁМКЕ фото.

Почему? Количество света, попадающее на матрицу, РАЗНОЕ, в светлых местах сцены, что фотографируем, самое большое количество, а в тёмных местах, самое маленькое. То есть, свет на матрицу фотоаппарата поступает неравномерно, а вернее, с каждым стопом вниз уменьшается в два раза.

Что это такое? Динамический диапазон – это диапазон, в котором камера ещё может видеть детали в светах и тенях.

Когда на матрицу попадает в два раза меньше света, то и всё уменьшается в два раза, было 256 оттенков, станет 128. Если количество света ещё уменьшим в два раза, то оттенков станет 64. Это говорит о том, что в самых тёмных местах фото очень маленькое количество оттенков серого, а значит и цветов, а вот в светлых местах фотографии их самое большое количество.

То есть, неравномерность распределения и есть та проблема.

Динамический диапазон (ДД) камеры, снимающей в JPEG равен примерно 8 стопам. Так вот, те максимум 256 оттенков серого на пиксель, для JPEG будет ТОЛЬКО в самой светлой области. Посчитаем сколько будет в тёмных местах фото.

Один стоп – означает, что света на матрицу приходит в два раза меньше, то есть на следующем стопе будет уже 128 оттенков серого, то есть в два раза мешьше, чем в самом светлом месте снимка, на следующем – 64, на следующем – 32, на следующем – 16, на следующем – 8, и на следующем – 4, потом – 2 и, наконец, в самой тёмной области будет один чёрный оттенок. Это и есть предел для JPEG, там в принципе не может быть более 8(EV) стопов, потому как последний восьмой оттенок всего один, и есть тот восьмой стоп.

Для RAW обычных фотокамер мы будем иметь Динамический диапазон примерно 9 стопов, для Среднеформатных – 12. Тогда получим такую таблицу доступных оттенков серого для мест с разным освещением.

JPEG (8bit)2561286432168421
RAW (12bit)4.0962.0481.0245122561286432168421
RAW (14bit)16.3848.1924.0962.0481.0245122561286432168421
RAW (16bit)65.53632.76816.3848.1924.0962.0481.02451225612864321684

Из таблицы хорошо видно, что:

  • JPEG (8bit) имеет максимальный ДД (Динамический диапазон) 8(EV)
  • RAW (12bit) имеет максимальный ДД (Динамический диапазон) 12(EV)
  • RAW (14bit) имеет максимальный ДД (Динамический диапазон) 14(EV)
  • RAW (16bit) имеет максимальный ДД (Динамический диапазон) 16(EV)
  • Максимум будет зависеть от того аппарата, на который делают снимок, и, кончено, Диапазон будет меньше возможного максимума

Детализация

Мы видим, что в самом тёмном месте снимаемой сцены, если будем снимать в 8-битном JPEG файле, то фотоаппарат ВЫДАСТ лишь 1 оттенок (самый чёрный)

  • если будем снимать в 12-битном RAW – выдаст 16 оттенков в том же месте
  • если будем снимать в 14-битном RAW – выдаст 64 оттенка в том же месте
  • а если будем снимать в 16-битном – выдаст 256 оттенков в том же месте

Получается, что при съёмке на фотоаппарат, выводимая детализация в тенях хуже, чем в светах, и намного хуже. Если снимать на фотоаппарат в формате JPEG, то она катастрофическая, оттенка нет, детализация отсутствует, там всего один оттенок.

Проблема усиливается и от зрительной системы человека. Матрица фотаппарата – это линейное устройство (1024/2 = 512 | 512/2 = 256, итд), человеческий глаз – нет, он более чувствителен к теням, а не к ярким участкам. Именно поэтому, фотографии снятые в 12-14 битном разрешении, нам кажутся ПЛОСКИМИ, а вот в 16 битном мы видим ОБЪЁМ. Особенно это становится заметно, когда мы снимаем лица людей, где очень много оттенков. Поэтому Среднеформатные камеры самые дорогие, они могут передавать детали в тенях, фотографируя в RAW (16bit). Про камеры, снимающие в JPEG, вообще говорить нечего, детали в тенях там просто отсутствуют.

Вывод: чтобы получить более менее приемлемый по детализации снимок, нужно снимать на фотоаппарат, как можно с более глубоким цветом, и стараться снимок чуть пересвечивать, этим осветляя тёмные участки сцены, в них будет появляться больше деталей, затем в пост обработке мы уменьшим экспозицию и тем вернём снимок к нормальному состоянию, но уже с дополнительными деталями в тенях.

Постеризация

Глаз человека не может уловить, где заканчивается цвет и начинается новый, но там где детализация мала, появляются видимые полосы. Эта проблема называется постеризацией (бандингом) и крайне нежелательна. В тенях она является особенно большой проблемой.

Цвета = колличество оттенков в третьей степени.

Это значит, в самом тёмном месте снимаемой сцены, фотоаппарат ВЫДАСТ

  • снимаем в 8-битном JPEG 1ˆ3= 3 цвета
  • снимаем в 12-битном RAW 16ˆ3= 4096 цветов
  • снимаем в 14-битном RAW 64ˆ3= 262 144 цвета
  • снимаем в 16-битном RAW 256ˆ3= 16 777 216 цвета

Вспоминаем, что человек видит 16 000 000 цветов, а значит проблема возможной Постеризации снимается ТОЛЬКО, когды мы начинаем снимать в 16-битном файле, в котором 16 777 216 цветов.

Черно-белое изображение

Здесь нет цветов, а вернее их количество равно количеству оттенков.

Это значит, в самом тёмном месте снимаемой сцены, фотоаппарат ВЫДАСТ

  • снимаем в 8-битном JPEG [1 оттенок]
  • снимаем в 12-битном RAW [16 оттенков]
  • снимаем в 14-битном RAW [64 оттенков]
  • снимаем в 16-битном RAW [256 оттенков]

Разница видна невооружённым взглядом.

Вывод из всего сказанного прост:

  • снимайте с самой большой глубиной цвета, доступной на вашем фотоаппарате
  • фото чуть пересвечивайте
  • И последнее, при увеличении ИСО, динамический диапазон сокращается, отсюда, старайтесь снимать с ИСО=100

Оцените статью
Добавить комментарий