Dubina boje - što je to u računalnoj grafici?

Dubina bita, ili dubina boje, je broj bitova koji se koristi za označavanje boje jednog piksela u bitmapu ili međuspremniku video okvira. Također, ovaj koncept često označava broj bitova koji se koriste za svaku komponentu boje od jednog piksela. Dubina binarnih znakova određuje broj jedinstvenih boja u paleti slika u smislu broja 0 i 1 ili "bita" koji se koriste za označavanje svake boje.

Što je dubina bita

Dubina boje je broj binarnih znakova koji se koriste za pohranjivanje jednog piksela zaslona. Drugim riječima, to je broj različitih boja koje se mogu predstaviti hardverom ili softverom. Ali to ne znači da slika nužno koristi sve boje. Kada je riječ o pikselu, koncept dubine boje je nešto što se može definirati kao bit po pikselu (bpp). Određuje broj binarnih znakova koji se koriste za jedan piksel. Tada se dubina boje slike odnosi na broj bitova po pikselu na računalnom monitoru koji predstavljaju određenu boju.

Broj jedinstvenih nijansi

Kada je riječ o komponenti boje, koncept može značiti broj binarnih znakova po komponenti - bitova po kanalu ili po boji. Dubina boje velike vrijednosti može označavati boju s tako visokom točnošću. Alternativno, također se naziva i dubina piksela.

Slike s većom dubinom bita mogu kodirati više nijansi ili boja, budući da postoji više kombinacija 0 i 1. Dubina boja je broj takvih kombinacija. Što je više bitova po pikselu, to je bolja boja i kvaliteta monitora. Prostorna razlučivost zaslona monitora može se izračunati pomoću sljedeće formule: proizvod broja linija slika prema ukupnoj količini bodova u retku.

Razlučivost zaslona i dubina piksela

Pojmovi o broju boja i dubini boje povezani su s konceptom razlučivosti monitora. Monitor može prikazivati ​​grafiku u različitim kvalitetama. Dubina boje i rezolucija karakteriziraju kvalitetu slike.

Među najčešćim razlučivostima su 800 x 600, 1024 x 768, 1280 x 1024 piksela po inču. Mod ekrana i dubina boje također ovise jedna o drugoj. Znajući jedan od parametara, možete izračunati drugi. Za slike u sivim tonovima, dubina bita određuje broj jedinstvenih nijansi. Broj prikazanih boja varira u širokom rasponu. Na modernim monitorima i zaslonima, dubina boje je parametar koji može uzeti vrijednost od 256 na dubini od 8 bitova do više od 16 milijuna na dubini od 24.

Primarne boje i njihovo kodiranje

Svaki piksel u digitalnoj slici stvara se kombinacijom triju osnovnih boja: crvene, zelene i plave. Svaka primarna boja se često naziva kanal boje. Može imati bilo koji raspon vrijednosti intenziteta koje daje njegova dubina bita. Dubina bita za svaku osnovnu boju naziva se bitova po kanalu. Bit po pikselu (bpp) odnosi se na zbroj binarnih znakova u sva tri kanala boje i predstavlja zajedničke boje dostupne na svakom pikselu. Često postoji konfuzija sa slikama u boji, i može biti nejasno da li se dodijeljeni broj odnosi na bitove po pikselu ili po kanalu. Korištenje bpp kao sufiks pomaže razlikovati ova dva pojma.

Primjeri dubine boje točkica

Većina slika u boji s digitalnih fotoaparata ima malo dubine od 8 binarnih znakova po kanalu. Stoga mogu koristiti ukupno osam 0 i 1. Dubina boje i broj boja su 28 ili 256 različitih kombinacija ili 256 različitih vrijednosti intenziteta za svaku primarnu boju. Kada se sve tri osnovne boje kombiniraju u svakom pikselu, to dopušta do 16.777.216 različitih boja ili "pravu boju". Ta se dubina naziva 24-bitna, jer se svaki piksel sastoji od tri kanala s dubinom boje od 8 bita. Broj dostupnih boja za bilo koju X-bitnu sliku je 2X ako se X odnosi na bitove po pikselu, a 23X ako se X odnosi na bitove po kanalu.

Vizualizacija dubine bita

Ljudsko oko može razlikovati samo oko 10 milijuna različitih boja. Stoga je spremanje slike, gdje je dubina boje veća od 24 bita, prekomjerna ako je jedini cilj normalni prikaz. S druge strane, slike s više od 24 bpp i dalje su vrlo korisne, jer su bolje očuvane tijekom naknadne obrade. Budući da ova opcija može biti korisna fotografima. Gradacije boja i paleta boja u slikama s manje od 8 bita po kanalu boje mogu se jasno vidjeti na histogramu slike. Dostupne postavke dubine bita razlikuju se prema vrsti datoteke. Standardne JPEG i TIFF datoteke mogu koristiti samo 8 i 16 bita po kanalu.

Točnost boja i gama

Dubina boje je samo jedan aspekt prikaza boja koji određuje kako se mogu izraziti suptilne razine boje. Drugi aspekt je način na koji se može izraziti širok raspon boja ili gama. Točnost boja i gama određeni su pomoću specifikacije kodiranja boja, koja dodjeljuje vrijednost digitalnog koda lokaciji u prostoru boja.

Razlika grafičkih čipova u VGA i Macintosh sustavima

Stariji grafički čipovi, osobito oni koji se koriste u kućnim računalima i igraćim konzolama, često znaju koristiti drugu paletu kako bi povećali maksimalni broj istodobno prikazanih boja. U isto vrijeme, korištenje memorije je svedeno na minimum. To je važno za prva računala, gdje je memorija bila skupa i ne prevelika. Dok su najbolji VGA sustavi nudili samo 18-bitnu paletu s koje se mogu birati boje, svi Macintosh-ovi video uređaji osigurali su 24-bit. Takve su palete bile univerzalne i mogle bi se koristiti u bilo kojem novijem hardverskom ili formatu datoteke.

Izravna boja

Ako pikseli sadrže više od 12 bitova, za tipične veličine zaslona i palete, indeksirana paleta zauzima više memorije od piksela, tako da neki sustavi pokušavaju izravno odrediti boju izravno u pikselu. Primjerice, 8-bitna boja je vrlo ograničen, ali istinski ravan sustav boja. Za svaku od R komponenti (crvena i G (zelena), postoje 3 bita, 8 mogućih razina. Dva preostala bita u pikselu bajta su B komponenta (plava), koja zauzima četiri razine, što omogućuje korištenje 256 različitih boja. ljudsko oko je manje osjetljivo na plavu komponentu nego na crvenu ili zelenu, jer dvije trećine očiju receptora obrađuje dulje valne duljine, tako da mu je dodijeljen jedan binarni znak manje od ostalih, 8-bitna boja se može zamijeniti s indeksiranom dubinom boje 8 bpp. O ovom parametru se također mogu modelirati u takvim sustavima odabirom odgovarajuće tablice.

Visoke boje

Visokokvalitetno prikazivanje boja ili način rada u visokoj boji podržava 15/16-bit za tri boje u RGB sustavu. 16-bitna boja može imati 4 bita, odnosno 16 mogućih razina za svaku od R, G i B komponenti, i dodatnih 4 binarne znamenke za alfa parametar, što znači transparentnost koja omogućuje korištenje 4.096 različitih boja s 16 razina. transparentnost. Nedavno se izraz koristi za označavanje dubine boje veće od 24 bita. Osmišljen je da predstavlja i prenosi “stvarne” nijanse koje opaža ljudsko oko. Gotovo svi najjeftiniji LCD zasloni pružaju 18-bitnu boju kako bi se postigla brza prijelazna vremena u boji i koriste ili podešavanje anti-aliasinga ili frame rate kako bi se približili 24-bitnoj boji ili potpuno odbacili 6 bitova informacija o boji. Skuplji LCD zasloni mogu prikazati 24-bitnu ili veću dubinu boje.

Prava boja

24-bitni prikaz boja gotovo uvijek koristi 8 bita svakog od R, G, B. Od 2018., 24-bitna dubina boje koristi se za gotovo sva računala i telefone, kao i za većinu formata za pohranu slika. U gotovo svim slučajevima, kada 32 bita po pikselu znači da se 24 koriste za boju, preostalih 8 su alfa kanali ili se ne koriste. 224 daje 16,777,216 varijacija boja.

Značajke percepcije ljudske boje

Ljudsko oko može razlikovati do deset milijuna boja, a budući da je gama zaslona manja od raspona ljudskog vida, to znači da taj raspon sadrži više nijansi nego što osoba može opaziti. Međutim, prikazi nejednako raspoređuju boje u prostoru kako bi se olakšala ljudska percepcija, tako da ljudi mogu vidjeti promjene između susjednih boja u gamutu boja. Monokromatske slike postavljaju sva tri kanala na istu vrijednost. Rezultat je ukupno 256 različitih boja i, stoga, vidljiviji pojas razlike. Neki softver pokušava smanjiti razinu sive boje u kanalima boja kako bi je povećao, iako se u modernom softveru to mnogo više koristi za podpikselnu vizualizaciju. To vam omogućuje da povećate razlučivost prostora na LCD zaslonima, gdje boje imaju malo drugačije pozicije.

Duboka boja

Standardi DVD-Video i Blu-ray diskova podržavaju bitove 8-bit-u-boji u YCbCr s 4: 2: 0 poduzorkom chroma. Macintosh sustavi odnose se na 24-bitnu boju kao "milijune boja". Također se često koristi za označavanje svih dubina boje veće ili jednake 24. Duboka boja, ili duboka boja, sastoji se od milijardu ili više boja. Koriste se dubine boja od 30, 36 i 48 bita po pikselu, koje se nazivaju i 10, 12 ili 16 bita po kanalu.

Upotreba dubine boje u različitim sustavima

Neki SGI sustavi imali su 10 ili više bitova za video signal i mogli su biti konfigurirani za interpretaciju podataka pohranjenih na ovaj način za prikaz. Za njih se često dodaje alfa kanal iste veličine, što rezultira 40, 48 ili 64 bita za svaki piksel. Neki raniji sustavi smjestili su tri 10-bitna kanala u 32-bitnu riječ, pri čemu se 2 bita ne koriste ili se koriste kao alfa-kanal na 4 razine. Cineon format datoteke, koji je bio popularan za pokretne slike, koristio je tu dubinu boje. Digitalni fotoaparati mogli bi proizvesti 10 ili 12 bita po kanalu u svojim izvornim podacima, a 16 bita je bila najmanja adresabilna jedinica koja bi omogućila obradu podataka.

Video kartice s 10 bita po komponenti počele su izlaziti na tržište krajem 1990-ih. Ovi sustavi nisu koristili 16 bita za visoki dinamički raspon, a neki su dodijelili gotovo mistične mogućnosti za 16 bita, koji zapravo nisu ispravni. Softver za uređivanje slika, kao što je Photoshop, počeo je koristiti 16 bita po kanalu dovoljno rano. Glavna svrha ovoga bila je smanjiti kvantizaciju međufaznih rezultata. Ako je operacija podijeljena sa 4, a zatim pomnožena s 4, izgubit će niže 2 bita 8-bitnih podataka, ali ako se koristi 16 bita, neće izgubiti nijedan od 8-bitnih podataka. Microsoft je 2008. objavio da Windows 7 podržava 30-bitne i 48-bitne duboke boje, kao i široku scRGB paletu boja.

Dokazano je, jer su ljudi uglavnom trihromati, iako postoje tetrakromati koji ne percipiraju tri osnovne boje, već četiri. Za pohranu i rad sa slikama možete koristiti "imaginarne" primarne boje, ali obično ih je tri, kao u RGB sustavu.