Глубина цифрового цвета

Каким образом формируется цвет растрового изображения и вспомним, что каждый пиксел цифрового изображения характеризуется определенным тоном или цветом. Это значит, что каждый пиксел — это прежде всего цифровой код тона и цвета.
Для черно-белого штрихового изображения достаточно иметь два кода (один — для черного цвета и один — для белого). В качестве кодов можно использовать две цифры: 0 и 1. Поскольку пиксел может иметь одно из двух значении, то говорят, что для кодирования штриховой графики достаточно одного разряда двоичного числа (или в терминах теории информации: одного бита). У монитора фактически в этом режиме видеопиксель работает как лампочка — если на него подан ток, то он включается и горит белым светом, если ток отключили, то видеопиксель остается черным.
Для тонового изображения, в котором могут иметь место не только белый и черный, но и множество промежуточных серых оттенков (полутонов), одного разряда двоичного числа уже недостаточно. Каждому пикселу тонового изображения отводится восемь разрядов двоичного числа (один байт). С помошью восьми разрядов двоичного числа можно получить 256 кодов, следовательно, цифровое черно-белое тоновое изображение может включать 256 градации тона: от черного (в десятичном представлении — 0, в двоичном — 00000000) до белого (в десятичном представлении — 255, в двоичном — 11111111). Важно понимать, что 256 оттенков серого — это не количество оттенков, различаемых человеческим глазом, а только техническое требование передачи информации байтами.
Этот параметр в английской терминологии получил название «соlог depth», что дословно означает «цветовая глубина». В русском языке прижилась форма «глубина цвета». Но не следует путать компьютерную «глубину цвета» с похожими словосочетаниями из обихода живописцев и маляров — «глубокий тон», «глубокий цвет», отражающими особое впечатление от насыщенного цвета.
Понятие «глубина цвета» возникло из некоторого метафорического представления. Специалисты, которые ввели в оборот это понятие, представили мысленно, как дополнительные битовые карты располагаются («как бы») в глубину:

0_68226_2f75beb6_m
Вместе с тем. глубина цвета (color depth) — это важнейший параметр цифровой графики, который определяет количество разрядов (битов) для каждого пиксела изображения, что в свою очередь обеспечивает количество возможных тонов или оттенков цвета.
Глубина цвета у черно-белой штриховой графики равна 1 биту (два тона), поэтому такую графику иногда называют «однобитовой» («1-bit image», или просто «bitmap iniage»). В частности, в программе Adobe Photoshop такой режим называется Bitmap (Битовая карта).

Глубина цвета черно-белого полутонового изображения равна 8 битам (это обеспечивает 256 уровней тона). В программе Adobe Photoshop такой режим называется Grayscale (Серая шкала).

Современные фотоаппараты и растровые редакторы могут передавать и более 8 бит на канал, а именно 12, 14, 16 и даже 32. Такая глубина цвета позволяет разбить весь тональный диапазон на гораздо более узкие сегменты (вместо 2 в степени 8 = 256 уровней при 16-битной глубине цвета мы получим 65536 уровней тона от черного до белого), что позволяет намного расширить динамический диапазон снимка и более точно и лучше его обработать. об этом подробнее в разделе «Что такое динамический диапазон

КАК ФОРМИРУТСЯ ЦВЕТ ЦИФРОЙ?
Цветные изображения составляют в настоящий период подавляющее большинство изображений — журналы, Web-сайты и даже газеты стремятся оформить свои страницы яркими цветовыми акцентами. Однако цвет представляет массу проблем с точки зрения технологии его ис¬пользования. Дело заключается в том, что не существует устройств, которые были бы способны непосредственно регистрировать цвет. Зато достаточно легко измерить интенсивность светового потока.
Поэтому для того, чтобы оцифровать и сохранить цветовую информацию, все технические системы используют цветные фильтры (красный, зеленый и синий), за каждым из которых регистрируется уровень тона. В результате создаются три независимых изображения в градациях серого (grayscale). Каждое из этих изображений сохраняется в соответствующем ЦВЕТОВОМ КАНАЛЕ (color channel); красном (red), зеленом (green) и синем (blue) со значениями яркости от 0 до 255. Совмещение тоновых градаций всех каналов и обеспечивает синтез цвета каждого конкретного пиксела цифрового изображения.
Такое изображение называется по названиям цветовых каналов — «RGB-image» (изображение в цветовой модели RGB). В них каждый пиксел описывается восемью двоичными разрядами для каждого из трех цветов, в сумме это составит 3 * 8 = 24 бита, то есть полноцветные изображения имеют глубину цвета 24 бита, что позволяет получить 16 777 216 кодов и, следовательно, столько же потенциальных цветовых оттенков..
Если использовать 16 бит на канал, то глубина такого полноцветного изображения составит 3*16=48 бит, что позволяет передать уже 2,81 в 14ой степени оттенков цвета.

Итак, глубина цвета изменяется скачками: 1 бит — для штриховых ч/б изображений, 8 или 16 бит — для тоновых черно-белых изображений и 24 (и больше) бита — для полноцветных изображений.

На изображении внизу видно, что полноцветное изображение состоит из независимых тоновых изображений, каждое из которых в фотошопе выделено в отдельный канал в палитре «Каналы».

ПРЕОБРОЗОВАНИЕ ЦВЕТОВЫХ РЕЖИМОВ
При преобразовании цветовых режимов важно не забывать, что уменьшить глубину цвета можно, например превратив цветное изображение в черно-белое, а вот наоборот — нельзя. Вернее можно, но бесполезно. Ведь если черно-белое изображение, для передачи которого достаточно 256 градаций серого, перевести в цвет, то оно конечно станет 24-битным, но цветным оно от этого не станет. И наоборот, при переводе цветного изображения в градации серого, информация о цвете теряется безвозвратно, поскольку ей просто негде поместиться. Это происходит потому же, почему нельзя 3 литра воды налить в литровую банку — вода прольется через край безвозвратно.
Поэтому все эти преобразования нужно делать с осторожностью.
Эти преобразования в фотошопе делаются командой меню «Изображение + Режим» (Image + Mode).

Comments are closed.