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.
Вам будет интересно: Новый Chevrolet Silverado: технические характеристики и особенности
Вам будет интересно: Ford Taunus: краткая история модели
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.
Вам будет интересно: Выбираем NAS для системы видеонаблюдения
Видео для проверки цветов монитора.
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
Вам будет интересно: Ford Focus ST: фото, описание, технические характеристики, особенности автомобиля и отзывы
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.
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.
Источник: 1ku.ru
13. Современный монитор позволяет получать на экране 16777216 различных цветов. Сколько бит памяти занимает 1 пиксель? ([6], с.143, пример 2)
Один пиксель кодируется комбинацией двух знаков «0» и «1». Надо узнать длину кода пикселя.
2 х =16777216, log2 16777216 =24 бит
14. Каков минимальный объем памяти ( в байтах), достаточный для хранения черно-белого растрового изображения размером 32 х 32 пикселя, если известно, что в изображении используется не более 16 градаций серого цвета.(ЕГЭ_2005, уровень А)
- Глубина цвета равна 4, т.к. 16 градаций цвета используется.
- 32*32*4=4096 бит памяти для хранения черно-белого изображения
- 4096 : 8 = 512 байт.
Ответ: 512 байт
Уровень «5»
15. Монитор работает с 16 цветной палитрой в режиме 640*400 пикселей. Для кодирования изображения требуется 1250 Кбайт. Сколько страниц видеопамяти оно занимает? (Задание 2,Тест I-6)
1. Т.к. страница –раздел видеопамяти, вмещающий информацию об одном образе экрана одной «картинки» на экране, т.е. в видеопамяти могут размещаться одновременно несколько страниц, то, чтобы узнать число страниц надо поделить объем видеопамяти для всего изображения на объем памяти на 1 страницу. К-число страниц, К=Vизобр/V1 стр
Vизобр =1250 Кб по условию
- Для этого вычислим объем видеопамяти для одной страницы изображения с 16 цветовой палитрой и разрешающей способностью 640*400.
V1 стр = 640*400*4 , где 4- глубина цвета (2 4 =16)
V1 стр = 1024000 бит = 128000 байт =125 Кб
3. К=1250 : 125 =10 страниц
Ответ: 10 страниц
16. Страница видеопамяти составляет 16000 байтов. Дисплей работает в режиме 320*400 пикселей. Сколько цветов в палитре? (Задание 3,Тест I-6) Решение:
1. V=I*X*Y – объем одной страницы, V=16000 байт = 128000 бит по условию. Найдем глубину цвета I.
I= 128000 / (320*400)=1.
2. Определим теперь, сколько цветов в палитре. K=2 I , где K – количество цветов, I – глубина цвета. K=2
Ответ: 2 цвета.
17. Сканируется цветное изображение размером 10´10 см. Разрешающая способность сканера 600 dpi и глубина цвета 32 бита. Какой информационный объем будет иметь полученный графический файл. (2.44, [3], аналогично решается задача 2.81 [3])
1. Разрешающая способность сканера 600 dpi (dot per inch — точек на дюйм) означает, что на отрезке длиной 1 дюйм сканер способен различить 600 точек. Переведем разрешающую способность сканера из точек на дюйм в точки на сантиметр:
600 dpi : 2,54 » 236 точек/см (1 дюйм = 2.54 см.)
2. Следовательно, размер изображения в точках составит 2360´2360 точек. (умножили на 10 см.)
3. Общее количество точек изображения равно:
2360´2360 = 5 569 600
4. Информационный объем файла равен:
32 бит ´ 5569600 = 178 227 200 бит » 21 Мбайт
Ответ: 21 Мбайт
18. Объем видеопамяти равен 256 Кб. Количество используемых цветов -16. Вычислите варианты разрешающей способности дисплея. При условии, что число страниц изображения может быть равно 1, 2 или 4. ([1], №64, стр. 146)
Источник: studfile.net
Почему есть разница между цветом на мониторе и печатью
Самый частый вопрос, который задают нашим менеджерам клиенты, звучит так: почему на мониторе был один цвет, а напечатали совсем другой? Мы решили ответить на него сразу всем и заранее. Итак, слушаем и запоминаем.
Прямой и отраженный цвет
Человеческий глаз по-разному воспринимает прямой и отраженный цвет. Это первая и основная причина цветового различия. Экраны мониторов, старых аналоговых телевизоров или суперсовременных жидкокристаллических, непосредственно излучают свет. Любая краска — наоборот, отражает. Она не является сама по себе источником света, верно ведь?
Она просто отражает какую-то часть падающего на нее спектра, поглощая остальные. Для человеческого глаза прямой свет всегда ярче отраженного. От этого и различия.
Разное разрешение
Вторая причина — мы не способны разглядеть большое количество пикселей. Наши (и ваши) мониторы, имеют разрешение 72 – 96 пикселей (точек) на дюйм. Большую плотность точек глаз не может разобрать. Напечатанное изображение имеет гораздо более высокое разрешение: минимум 150, а максимум, при фотопечати, и 1200 точек на дюйм.
Получается, что точка или пиксель на экране гораздо крупнее точки на бумаге. Естественно, одна и та же картинка на мониторе и на бумаге будет восприниматься по-разному.
Цветовые модели RGB и CMYK
Третья причина — разные способы отображения цветов на экранах и при печати. На экране монитора изображение формируется при помощи цифровой модели RGB.
Цвет на экране в этом случае составляется из трех основных спектральных цветов: red (насыщенный красный), green (насыщенный зеленый), blue (насыщенный синий). Собственно, аббревиатура цветовой модели составлена из первых букв английского названия цветов. Три световых потока смешиваются в определенных пропорциях, и получаются остальные цвета.
Сумма всех цветов дает белый, а черный, или отсутствие света — абсолютную тень. Особенность этой модели — мониторы могут показывать слишком яркие и насыщенные цвета. При печати же используется совершенно другая технология, основанная на цифровой модели CMYK.
Эта модель состоит из 4-х основных цветов: cyan (насыщенный голубой), magenta (насыщенный малиновый), yellow (умеренный желтый) и key color, или black (черный цвет). В процессе печати печатные машины дозированно ставят на материал точки из смешанных чернил. Чем плотнее печать, чем больше точек одного цвета на единицу площади оставляет машина, тем темнее и ближе к основному цвет.
Меньше плотность — бледнее цвет. Здесь тоже остальные цвета получаются за счет смешения основных. Но, в отличие от технологии RGB, здесь сумма всех цветов дает черный, а отсутствие всех цветов — цвет материала (в идеале белый, но мы с вами должны учитывать еще и цвет самого материала).
Если нужно получить цвет, темнее основного (цвета чернил), его приходится смешивать с другими цветами. 
Например, чтобы получить ярко-синий цвет тарелочки на этой картинке, принтер печатает эту часть изображения голубой (cyan) и малиновой (magenta) красками в примерно равных пропорциях. Наш глаз способен хорошо различать напечатанные точки таких разных оттенков (голубого и малинового), но при этом для глаза малиновый воспринимается, как более «кричащий», а голубой — более «спокойный». Вот поэтому тарелочка на бумаге в отраженном свете нам кажется слегка фиолетовой, в то время как на мониторе она ярко-синяя, потому что отображается прямым потоком синего света. Такая разница получается очень часто: заказчик видит на мониторе цвет морской волны, а при печати он окажется ярко-зеленым.
Разные цветовые профили мониторов и печатных машин
Техника, которой мы пользуемся, тоже влияет на наше восприятие цвета. Каждый монитор, телевизор, и другая цифровая техника, предназначенная для отображения каких-то картинок на экране, имеет свой собственный цифровой профиль.
Говоря простым языком — это алгоритм, который определяет, каким образом это устройство будет воспроизводить визуально-цифровую информацию о цвете, и как будет происходить смешение цветов. У каждого монитора, фотоаппарата, телевизора, смартфона имеются свои цветовые профили, определенные производителем. И они различаются.
Возьмите, например, три разных монитора от разных производителей и откройте на них одно и то же изображение. Разница будет видна, что называется, невооруженным глазом. Точно такое же профили имеет и печатное оборудование: бытовые принтеры и профессиональные печатные машины. Здесь профиль — своего рода инструкция, которая определяет алгоритм преобразования RGB-изображения в напечатанную CMYK-картинку. И они тоже все разные.
Как получить нужный цвет при печати?
Если у вас есть брендбук, в котором определены точные цвета, обязательно прихватите его с собой или перешлите дизайнеру в электронном виде. В нормальном брендбуке все цвета указаны с их цифровыми значениями в RGB и CMYK.
Кроме того, в очень хорошем брендбуке обязательно сказано, какие профили оборудования нужно использовать для мониторов и для печатающих устройств. При печати оператор просто выставит в программе нужные значения и попадет точно в цвет.
Если же вам нужен «какой-то примерно вот такой», и вы точно не знаете, что это за цвет — заказывайте цветопробу. Вам распечатают все оттенки нужного цвета именно на том материале, на котором будет печататься тираж, вы выберете нужный, и оператор печати возьмет для печати тиража значения выбранного вами цвета. Вообще, цветопроба — это гарантия того, что вы получите именно то, что нужно. Поэтому даже если у вас есть брендбук, и все значения цветов известны, сделайте цветопробу. Так вы сохраните свое время, сбережете нервы дизайнеру и менеджеру и сэкономите кучу денег на перепечатывании неправильного тиража.
Источник: pro-color.ru