Elementy projektowania >> Kolor > Głębia koloru

Głębia bitowa

Głębia koloru = Głębia bitowa

Obok szerokości i wysokości cyfrowego obrazu,  o których decydują ilość pikseli i ich rozmiar, istnieje trzeci wymiar – głębia koloru, która mówi o tym ile kolorów może potencjalnie przybrać każdy piksel tworzący obraz. Ponieważ ilość ta zależy od liczby bitów użytych do zapisu 1 piksela obrazu, głębia kolorów nazywana jest inaczej głębią bitową.

Uwaga: głębia bitowa nie informuje jaki kolor przyjmie piksel tylko ile tych kolorów może przyjąć.

Bit to najmniejsza porcja informacji zrozumiała dla komputera. Może on przyjmować dwie wartości: 1 (włączony) lub 0 (wyłączony). Na bitach, czyli zerach i jedynkach oparta jest cała technologia cyfrowa gdyż odpowiednia ich ilość umożliwia zakodowanie obrazu, dźwięku i każdej innej informacji.

W czasach monitorów 1-bitowych do każdego piksela przesyłany był tylko 1 bit informacji, czyli piksel mógł przyjmować w danej chwili tylko 1 z 2 kolorów: czarny (wyłączony-0) lub biały (włączony-1). Głębię 1-bitową mają 2-kolorowe wyświetlacze. Zamiast białego można użyć innego koloru, np. zielonego.

W monitorach 2-bitowych każdy piksel może odbierać 2 bity informacji, czyli może przyjmować 1 z 4 stanów (kolorów). Oba bity mogą być jednocześnie włączone (11), jednocześnie wyłączone (00), pierwszy włączony, drugi wyłączony (10) oraz pierwszy wyłączony, drugi włączony (01).

Analogicznie możemy stworzyć kombinację dla monitorów 4-bitowych. Na rysunku poniżej jedna kolumna to jeden piksel. Każdy z nich opisany jest przez 4 bity. Białe kwadraty to bity włączone (1), czarne – wyłączone (0). To jak patrzenie przez warstwy półprzezroczystej szyby – sposób w jaki ułożone są jedna na drugiej decyduje o odcieniu wyświetlanego koloru.

Głębia 4-bitowa

Głębia 4-bitowa – możliwe kombinacje

Istnieje wzór, za pomocą którego możemy łatwo obliczyć ile dokładnie kolorów może przyjąć 1 piksel monitora o danej głębi bitowej. Należy podnieść liczbę 2 do potęgi równej tej głębi.

Jak już wiemy przy głębi 4-bitowej będzie to 16 kolorów:

24 = 16

A przy 8-bitowej będzie ich 256:

28 = 256

Głębia obrazu a głębia kanałów obrazu

Każdy cyfrowy obraz, w zależności od trybu koloru w jakim jest zapisany (indeksowany, RGB, CMYK itp.)  posiada 1 lub więcej kanałów. Pojęcia głębi bitowej używa się często w odniesieniu do pojedynczego kanału obrazu. Tak jest, m.in. w programie Photoshop, który na pasku okna wyświetla głębię bitową przypadającą na 1 kanał obrazu.  I tak, np. 24-bitowy obraz w trybie RGB składa się z trzech 8-bitowych kanałów (czerwonego, zielonego i niebieskiego), z których każdy może wyświetlić 256 odcieni koloru składowego. Trzy kanały po 8 bitów dają łącznie 24 bity na piksel. Jeśli obliczymy liczbę możliwych kombinacji (256x256x256) otrzymamy 16,7 milionów kolorów 24-bitowego obrazu.

Znaczenie głębi bitowej

Głębia bitowa jest jedną z wielkości charakteryzujących urządzenia służące do tworzenia i odwzorowywania cyfrowych obrazów (ekrany, aparaty fotograficzne, kamery, skanery, drukarki, projektory itp.). Im większa głębia bitowa tym większy zakres kolorów (odcieni) i bardziej realistyczny obraz. Ma to znaczenie zwłaszcza przy obrazach zawierających przejścia tonalne.

Obecnie standardem jest głębia 24-bitowa (True color) umożliwiająca oddanie 16,7 mln kolorów. Ilość kolorów, którą jest w stanie zarejestrować ludzkie oko jest kwestią bardzo indywidualną ale nawet w najbardziej optymistycznych szacunkach nie przekracza 16 milionów więc głębia 24-bitowa wydaje się wystarczająca. W takiej głębi zapisywane są wszystkie obrazy, które w zamierzeniu nie są przeznaczone do dalszej edycji, czyli, np. zdjęcia na stronach www.

Istnieją jednak wyższe głębie koloru, chociaż nie mogą być obecnie wyświetlane na ekranach komputerów. Obrazy wykonane z taką głębią są przez programy do edycji w trakcie ich wyświetlania na ekranie automatycznie konwertowane w locie do głębi 24-bitowej.

Głębia 48-bitowa (281 bilionów kolorów) jest wykorzystywana do przechwytywania obrazów (aparaty, skanery) i ich obróbki. Obrazy z taką głębią mogą również zostać wydrukowane na odpowiedniej 48-bitowej drukarce.

Głębia 96-bitowa (7,9×1028 kolorów) jest stosowana w technice HDR (High Dynamic Range) i  nie da się jej odwzorować w druku.

Im większa głębia bitowa obrazu tym większy rozmiar pliku ale jeśli obraz ma zostać poddany obróbce cyfrowej korzystniej przeprowadzać ją na większej ilości danych. Dlatego zaleca się wykonywać, zapisywać, skanować i obrabiać obrazy w formatach z największą możliwą głębią (np. w 48-bitowych plikach RAW lub TIFF). Przekształcenie do obrazu 24-bitowego (8 bitów na kanał) należy wykonać na samym końcu, po zakończeniu procesu edycji.

Gradienty po obróbce

Gradienty po obróbce w głębi 48-bitowej (lewy) i 24-bitowej (prawy)

 

Możesz skomentować wpis, lub utworzyć trackback z własnej strony.

3 komentarze do “Elementy projektowania >> Kolor > Głębia koloru”

  1. Magda napisał(a):

    Świetny post. Cieszę się jak wchodzę na takie blogi, na których mogę się czegoś dowiedzieć i nauczyć 🙂

  2. Magda napisał(a):

    Dziękuję, ja cieszę się, kiedy słyszę, że to co piszę jest użyteczne 🙂

  3. Larmed napisał(a):

    Bardzo fajnie opisane znaczenie głębi bitowej. Cały artykuł również bardzo dobry! 🙂

Skomentuj