Канал (цифровое изображение)

редактировать

Цветные цифровые изображения состоят из пикселей, а пиксели состоят из комбинаций основных цветов, представленных последовательностью кода. Канал в этом контексте - это изображение в оттенках серого того же размера, что и цветное изображение, состоящее только из одного из этих основных цветов. Например, изображение со стандартной цифровой камеры будет иметь красный, зеленый и синий каналы. Изображение в градациях серого имеет только один канал.

В географических информационных системах каналы часто упоминаются как растровые полосы . Другая тесно связанная концепция - это карты характеристик, которые используются в сверточных нейронных сетях.

Содержание

  • 1 Обзор
    • 1.1 Изображения RGB
      • 1.1.1 Образец цвета RGB
    • 1,2 YUV
    • 1,3 CMYK
      • 1.3.1 Образец цвета CMYK
    • 1,4 HSV
  • 2 Альфа-канал
  • 3 Другие каналы
  • 4 Битовая глубина
  • 5 Оптимизированные размеры каналов
  • 6 Ссылки

Обзор

В цифровой сфере может быть любое количество обычных основных цветов, составляющих изображение; канал в этом случае расширяется до изображения в градациях серого на основе любого такого обычного основного цвета. В более широком смысле, канал - это любое изображение в градациях серого того же размера, что и исходное изображение, и связанное с ним.

Канал - это традиционный термин, используемый для обозначения определенного компонента изображения. На самом деле, любой формат изображения может использовать любой внутренний алгоритм для хранения изображений. Например, изображения GIF фактически относятся к цвету в каждом пикселе с помощью индекса номера, который относится к таблице, в которой хранятся три компонента цвета. Однако, независимо от того, как в конкретном формате хранятся изображения, всегда можно определить дискретные цветовые каналы, если можно визуализировать окончательное цветное изображение.

Концепция каналов выходит за рамки видимого спектра в мультиспектральном и гиперспектральном изображениях. В этом контексте каждый канал соответствует диапазону длин волн и содержит спектроскопическую информацию. Каналы могут иметь разную ширину и диапазон.

Существуют три основных типа каналов (или цветовые модели ), которые имеют свои сильные и слабые стороны.

Изображения RGB

Изображение RGB имеет три канала: красный, зеленый и синий. Каналы RGB примерно соответствуют цветовым рецепторам в человеческом глазу и используются в компьютерных дисплеях и сканерах изображений.

. Если изображение RGB 24-битное (промышленность стандарт по состоянию на 2005 г.), каждый канал имеет 8 бит для красного, зеленого и синего - другими словами, изображение состоит из трех изображений (по одному для каждого канала), где каждое изображение может хранить дискретные пиксели с обычной интенсивностью яркости между 0 и 255. Если изображение RGB 48-битное (очень высокая глубина цвета), каждый канал состоит из 16-битных изображений.

Образец цвета RGB

Обратите внимание, как серые деревья имеют одинаковую яркость во всех каналах, красное платье намного ярче в красном канале, чем в двух других, и как зеленая часть изображения отображается намного ярче в зеленом канале.

YUV

YUV изображения - это аффинное преобразование цветового пространства RGB, возникшее при трансляции. Канал Y приблизительно коррелирует с воспринимаемой интенсивностью, в то время как каналы U и V предоставляют информацию о цвете.

CMYK

A CMYK изображение имеет четыре канала: голубой, пурпурный, желтый и ключевой (черный). CMYK - это стандарт для печати, где используется субтрактивная раскраска.

32-битное изображение CMYK (отраслевой стандарт с 2005 г.) состоит из четырех 8-битных каналов: один для голубого, один для пурпурного, один для желтого и один для основного цвета (обычно черный). 64-битное хранилище для изображений CMYK (16 бит на канал) не является распространенным, поскольку CMYK обычно зависит от устройства, тогда как RGB является общим стандартом для хранения, независимого от устройства.

Пример цвета CMYK

HSV

HSV или оттенок насыщенность значение, хранит информацию о цвете в трех каналах, как и в RGB, но один канал предназначен для яркости (значения), а два других передают информацию о цвете. Канал значений аналогичен (но не совсем то же самое) каналу черного CMYK, или его отрицательный.

HSV особенно полезен при сжатии видео с потерями , где потеря цветовой информации менее заметна для человеческого глаза.

Альфа-канал

В альфа-канале хранится информация о прозрачности - чем выше значение, тем более непрозрачным является этот пиксель. Ни камера, ни сканер не измеряют прозрачность, хотя физические объекты, безусловно, могут обладать прозрачностью, но альфа-канал чрезвычайно полезен для объединения цифровых изображений вместе.

Технология Bluescreen предполагает съемку актеров на фоне основного цвета, затем установку этого цвета на прозрачный и совмещение его с фоном.

Форматы изображений GIF и PNG используют альфа-каналы в World Wide Web для объединения изображений на веб-страницах так что кажется, что они имеют произвольную форму даже на неоднородном фоне.

Другие каналы

В компьютерной трехмерной графике несколько каналов используются для дополнительного управления рендерингом материала; например, управление зеркальностью и так далее.

Битовая глубина

При оцифровке изображений цветовые каналы преобразуются в числа. Поскольку изображения содержат тысячи пикселей, каждый из которых имеет несколько каналов, каналы обычно кодируются как можно меньшим количеством бит. Типичные значения - 8 бит на канал или 16 бит на канал. Индексированный цвет эффективно избавляется от каналов в целом, чтобы получить, например, 3 канала в 8 бит (GIF ) или 16 бит.

Оптимизированные размеры каналов

Поскольку мозг не обязательно воспринимает различия в каждом канале в той же степени, что и в других каналах, возможно, что разное количество бит, выделенных каждому каналу, будет привести к более оптимальному хранению; в частности, для изображений RGB максимальное сжатие синего канала и минимального сжатия красного канала может быть лучше, чем предоставление равного пространства каждому. Этот тип «предпочтительного» сжатия является результатом исследований, которые показывают, что человеческая сетчатка на самом деле использует красный канал для различения деталей, наряду с зеленым каналом в меньшей степени, и использует синий канал для фона. или экологическая информация.

Среди других методов, сжатие видео с потерями использует субдискретизацию цветности для уменьшения глубины цвета в цветовых каналах (оттенок и насыщенность ) при сохранении вся информация яркости (значение в HSV ).

16-битный HiColor сохраняет красный и синий в 5 битах, а зеленый - в 6 битах.

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-14 05:35:32
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте