Войти
Глубина цвета или глубина цвета (см. орфографические различия ), а также известная как битовая глубина, это либо количество бит, используемых для указания цвета одного пикселя, в растровом изображении или видео кадровый буфер, или количество битов, используемых для каждой цветовой составляющей одного пикселя. Для стандартов потребительского видео битовая глубина определяет количество бит, используемых для каждого цветового компонента. При ссылке на пиксель понятие может быть определено как бит на пиксель (бит / пиксель). При ссылке на компонент цвета понятие может быть определено как бит на компонент, бит на канал, бит на цвет (все три сокращенно bpc) и также бит на пиксель, компонент, бит на цветовой канал или бит на выборку (бит / с).
Глубина цвета - это только один аспект цвета представление, выражающее точность, с которой может быть выражено количество каждого первичного элемента; другой аспект - насколько широкий диапазон цветов может быть выражен (гамма ). Определение как точности цвета, так и гаммы достигается с помощью спецификации кодирования цвета, которая присваивает значение цифрового кода местоположению в цветовом пространстве .
Число битов разрешенной интенсивности в цветовом канале также известно как радиометрическое разрешение, особенно в контексте спутниковых изображений.
24 bit.png 16,777 216 цветов. 98 KB
8 bit.png 256 цветов. 37 КБ (−62%)
4 бит.png 16 цветов. 13 КБ (-87%)
2 бит.png 4 цвета. 6 КБ (-94%)
1 бит.png 2 цвета. 4 КБ (-96%)
При относительно низкой глубине цвета сохраненное значение обычно число, представляющее индекс в цветовой карте или палитре (форма векторного квантования ). Цвета, доступные в самой палитре, могут фиксироваться аппаратно или изменяться программным обеспечением. Изменяемые палитры иногда называют палитрами pseudocolor.
Старые графические чипы, особенно те, которые используются в домашних компьютерах и игровых консолях, часто имеют возможность использовать другую палитру для спрайтов и плитки, чтобы увеличить максимальное количество одновременно отображаемых цветов, минимизируя использование тогда дорогостоящей памяти (и полосы пропускания). Например, в ZX Spectrum изображение хранится в двухцветном формате, но эти два цвета могут быть определены отдельно для каждого прямоугольного блока размером 8 × 8 пикселей.
Сама палитра имеет глубину цвета (количество бит на запись). В то время как лучшие системы VGA предлагали только 18-битную (262 144 цвета) палитру, из которой можно было выбирать цвета, все цветное видеооборудование Macintosh предлагало 24-битную (16 миллионов цветов) палитру. 24-битные палитры практически универсальны для любого современного оборудования или файлового формата, использующего их.
Если вместо этого цвет может быть напрямую определен из значений пикселей, это «прямой цвет». Палитры редко использовались для глубины, превышающей 12 бит на пиксель, поскольку память, потребляемая палитрой, превышала бы необходимую память для прямого цвета на каждом пикселе.
No. цветов для n-битной глубины цвета = 2 ^ n; Для 1-битного, 2-х цветного; Для 2-битных 2 ^ 2 = 4 цвета... Для 8-битных 2 ^ 8 = 256 цветов.
2 цвета, часто черно-белый (или любой другой цвет, которым был CRT люминофор), прямой цвет. Иногда 1 означал черный, а 0 - белый, что противоречит современным стандартам. Большинство первых графических дисплеев были этого типа, оконная система X была разработана для таких дисплеев, и это предполагалось для компьютера 3M. Первые Macintosh, Atari ST высокого разрешения. В конце 80-х были профессиональные дисплеи с разрешением до 300 dpi (как у современного лазерного принтера), но цветные оказались более популярными.
4 цвета, обычно из набора фиксированных палитр. CGA, ранний NeXTstation с оттенками серого, цветные Macintosh, среднее разрешение Atari ST.
8 цветов, почти всегда все комбинации полноинтенсивного красного, зеленого и синего цветов. Многие ранние домашние компьютеры с телевизионными дисплеями, включая ZX Spectrum и BBC Micro.
16 цветов, обычно из набора фиксированных палитр. Используется стандартом EGA и стандартом VGA с наименьшим общим знаменателем при более высоком разрешении, цветных Macintosh, низком разрешении Atari ST, Commodore 64, Amstrad CPC.
32 цвета из программируемой палитры, используемой Исходным чипсетом Amiga.
256 цветов, обычно из полностью программируемой палитры. Самые ранние цветные рабочие станции Unix, VGA с низким разрешением, Super VGA, цветные Macintosh, Atari TT, чипсет Amiga AGA, Falcon030, Желудь Архимеда. И X, и Windows предоставили тщательно продуманные системы, позволяющие каждой программе выбирать свою собственную палитру, что часто приводило к неправильным цветам в любом окне, кроме окна с фокусом.
Некоторые системы помещают цветовой куб в палитру для системы прямого цветопередачи (и поэтому все программы будут использовать одну и ту же палитру). Обычно обеспечивалось меньше уровней синего, чем других, поскольку нормальный человеческий глаз менее чувствителен к синему компоненту, чем к красному или зеленому (две трети глазных рецепторов обрабатывают более длинные волны). Популярные размеры были:
4096 цветов, обычно из полностью программируемой палитры (хотя это было часто устанавливается в цветной куб 16 × 16 × 16). Некоторые системы Silicon Graphics, системы Color NeXTstation и системы Amiga в режиме HAM.
В системах high-color для каждого пикселя сохраняются два байта (16 бит). Чаще всего каждому компоненту (R, G и B) назначается пять битов плюс один неиспользуемый бит (или используется для канала маски или для переключения на индексированный цвет); это позволяет представить 32 768 цветов. Однако альтернативное назначение, которое переназначает неиспользуемый бит каналу G, позволяет представить 65 536 цветов, но без прозрачности. Эта глубина цвета иногда используется в небольших устройствах с цветным дисплеем, таких как мобильные телефоны, и иногда считается достаточной для отображения фотографических изображений. Иногда используется 4 бита на цвет плюс 4 бита для альфа-канала, что дает 4096 цветов.
Термин «интенсивный цвет» недавно использовался для обозначения глубины цвета более 24 бит.
Почти все наименее дорогие ЖК-дисплеи (например, типичные типы витого нематика ) обеспечивают 18-битный цвет (64 × 64 × 64 = 262 144 комбинации), чтобы добиться более быстрого перехода цвета, и используйте либо дизеринг, либо управление частотой кадров, чтобы приблизить истинный цвет к 24 битам на пиксель, или полностью отбросьте 6 бит информации о цвете. Более дорогие ЖК-дисплеи (обычно IPS ) могут отображать глубину цвета 24 бита или больше.
Все 16 777 216 цветов (уменьшено, щелкните изображение для полного разрешения) 24 бита почти всегда используют по 8 бит для R, G и B. По состоянию на 2018 г. битовая глубина цвета используется практически на всех компьютерах и телефонах, а также в подавляющем большинстве форматов хранения изображений . Почти во всех случаях 32 бита на пиксель цвету назначается 24 бита, а оставшиеся 8 являются альфа-каналом или не используются.
2 дает 16 777 216 цветовых вариаций. Человеческий глаз может различать до десяти миллионов цветов, и, поскольку цветовая гамма дисплея меньше, чем диапазон человеческого зрения, это означает, что это должно охватывать этот диапазон с большей детализацией, чем может быть воспринято. Однако дисплеи не распределяют цвета равномерно в пространстве человеческого восприятия, поэтому люди могут видеть изменения между некоторыми соседними цветами как цветовые полосы. Монохроматические изображения устанавливают для всех трех каналов одно и то же значение, что дает только 256 различных цветов и, следовательно, потенциально более заметную полосатость, так как средний человеческий глаз может различать только около 30 оттенков серого. Некоторое программное обеспечение пытается смешать уровень серого в цветовых каналах, чтобы увеличить его, хотя в современном программном обеспечении это чаще используется для субпиксельного рендеринга для увеличения пространственного разрешения на ЖК-экранах, где цвета имеют немного разные положения.
Стандарты DVD-Video и Blu-ray Disc поддерживают глубину цвета 8 бит на цвет в YCbCr с 4: 2: 0 субдискретизация цветности. YCbCr может быть преобразован без потерь в RGB.
Системы Macintosh относятся к 24-битному цвету как к «миллионам цветов». Термин истинный цвет иногда используется для обозначения того, что в этой статье называется прямым цветом. Он также часто используется для обозначения всех значений глубины цвета больше или равных 24.
Глубокий цвет состоит из миллиарда или более цветов. 2 составляет примерно 1,073 миллиарда. Обычно это 10 бит красного, зеленого и синего цветов. Если добавляется альфа-канал того же размера, то каждый пиксель занимает 40 бит.
Некоторые более ранние системы помещали три 10-битных канала в 32-битное слово, причем 2 бита не использовались (или использовались как 4-уровневый альфа-канал); это использовалось, например, в формате файла Cineon . Некоторые системы SGI имели 10- (или более) битные цифро-аналоговые преобразователи для видеосигнала и могли быть настроены для интерпретации данных, сохраненных таким образом, для отображения. Файлы BMP определяют его как один из своих форматов, и он называется «HiColor» в Microsoft.
Видеокарты с 10 битами на компонент, которые начали поступать на рынок в конце 1990-х. Ранним примером была карта Radius ThunderPower для Macintosh, которая включала расширения для плагинов QuickDraw и Adobe Photoshop для поддержки редактирования 30-битных изображений. Некоторые производители называют свою 24-битную глубину цвета панелями FRC 30-битными панелями; однако дисплеи с истинной глубиной цвета имеют глубину цвета 10 или более бит без FRC.
Спецификация HDMI 1.3 определяет битовую глубину 30 бит (а также глубины 36 и 48 бит). В связи с этим видеокарты Nvidia Quadro, произведенные после 2006 г., поддерживают 30-битную глубину цвета и Pascal или более поздние карты GeForce и Titan в сочетании с драйвером Studio, как и некоторые модели Radeon <74.>Серия HD 5900, например HD 5970. Графическая карта ATI FireGL V7350 поддерживает 40- и 64-битные пиксели (30- и 48-битная глубина цвета с альфа-каналом).
Спецификация DisplayPort также поддерживает глубину цвета более 24 битов на пиксель в версиях от 1.3 до "VESA Display Stream Compression, которое использует визуально без потерь низкий -алгоритм задержки, основанный на прогнозирующем цветовом пространстве DPCM и YCoCg-R и позволяющий увеличить разрешение и глубину цвета, а также снизить энергопотребление ».
На WinHEC 2008 Microsoft объявила, что глубина цвета 30 бит и 48 бит будут поддерживаться в Windows 7, наряду с широкой цветовой гаммой scRGB.
High Efficiency Video Coding (HEVC или H.265) определяет профиль Main 10, wh ich позволяет использовать 8 или 10 бит на выборку с подвыборкой цветности 4: 2: 0 . Профиль Main 10 был добавлен на собрании HEVC в октябре 2012 года на основе предложения JCTVC-K0109, в котором предлагалось добавить 10-битный профиль в HEVC для потребительских приложений. В предложении говорилось, что это должно было позволить улучшить качество видео и поддержать Rec. 2020 цветовое пространство, которое будет использоваться UHDTV. Вторая версия HEVC имеет пять профилей, обеспечивающих битовую глубину от 8 до 16 бит на выборку.
С 2020 года некоторые смартфоны начали использовать 30-битную глубину цвета, например OnePlus 8 Pro, Oppo Find X2 и Find X2 Pro, Sony Xperia 1 II, Xiaomi Mi 10 Ultra, Motorola Edge +, ROG Phone 3 и Sharp Aquos Zero 2.
Использование 12 бит на цветовой канал дает 36 бит, примерно 68,71 миллиард цветов. Если добавить альфа-канал того же размера, то будет 48 бит на пиксель.
Использование 16 бит на канал цвета дает 48 бит, примерно 281,5 триллиона цветов. Если добавляется альфа-канал того же размера, то на пиксель приходится 64 бита.
Программное обеспечение для редактирования изображений, такое как Photoshop, довольно рано начало использовать 16 бит на канал, чтобы уменьшить квантование промежуточных результатов (т. Е. Если операция делится на 4, а затем умножается на 4, он потеряет 2 нижних бита 8-битных данных, но если использовать 16 бит, он не потеряет ни одного из 8-битных данных). Кроме того, цифровые камеры могли воспроизводить 10 или 12 бит на канал в своих необработанных данных; поскольку 16 бит - это наименьшая адресуемая единица большего размера, чем это, ее использование позволит манипулировать необработанными данными.
Некоторые системы начали использовать эти биты для чисел вне диапазона 0–1, а не для увеличения разрешения. Цифры больше 1 означают, что цвета ярче, чем может отображать дисплей, как в визуализации с расширенным динамическим диапазоном (HDRI). Отрицательные числа могут увеличить цветовую гамму, чтобы охватить все возможные цвета, а также для сохранения результатов операций фильтрации с отрицательными коэффициентами фильтра. Компьютер Pixar Image Computer использовал 12 бит для хранения чисел в диапазоне [-1,5,2,5), причем 2 бита для целой части и 10 для дробной части. В системе формирования изображений Cineon использовались 10-битные профессиональные видеодисплеи с видеооборудованием, настроенным таким образом, чтобы значение 95 было черным, а 685 - белым. Усиленный сигнал сокращал срок службы ЭЛТ.
Больше битов также способствовало хранению света в виде линейных значений, где число напрямую соответствует количеству излучаемого света. Линейные уровни значительно упрощают расчет света (в контексте компьютерной графики). Однако линейный цвет приводит к непропорционально большему количеству образцов около белого и меньшему количеству близких к черному, поэтому качество 16-битной линейной примерно равно 12-битной sRGB.
Числа с плавающей запятой могут представлять линейный интервал уровней освещенности. образцы полулогарифмически. Представления с плавающей запятой также допускают значительно большие динамические диапазоны, а также отрицательные значения. Большинство систем сначала поддерживали 32-битную разрядность на канал одинарной точности, что намного превышало точность, требуемую для большинства приложений. В 1999 году Industrial Light Magic выпустила открытый стандарт формат файлов изображений OpenEXR, который поддерживал 16-битное значение на канал половинной точности числа с плавающей запятой. При значениях, близких к 1,0, значения с плавающей запятой половинной точности имеют точность только 11-разрядного целого числа, что заставляет некоторых профессионалов в области графики отвергать половинную точность в ситуациях, когда расширенный динамический диапазон не требуется.
Практически все телевизионные дисплеи и компьютерные дисплеи формируют изображение, изменяя интенсивность всего трех основных цветов : красного, зеленого и синего. Например, ярко-желтый цвет образуется примерно равным вкладом красного и зеленого без синего вклада.
Дополнительные основные цвета могут расширить цветовую гамму дисплея, поскольку она больше не ограничена формой треугольника в цветовом пространстве CIE 1931. Последние технологии, такие как BrilliantColor от Texas Instruments, дополняют типичные красный, зеленый и синий каналы тремя другими основными цветами: голубым, пурпурным и желтым. Mitsubishi и Samsung., помимо прочего, используют эту технологию в некоторых телевизорах для расширения диапазона отображаемых цветов. Линия телевизоров Sharp Aquos представила технологию Quattron, которая дополняет обычные пиксельные компоненты RGB желтым субпикселем. Однако форматы и носители, поддерживающие эти расширенные основные цвета, встречаются крайне редко.
Для хранения и работы с изображениями можно использовать «воображаемые» основные цвета, которые физически невозможны, так что треугольник охватывает гораздо большую гамму, поэтому если более трех основных цветов приводит к разнице в человеческий глаз еще не доказан, поскольку люди в первую очередь трихроматы, хотя тетрахроматы существуют.
