Глубина (характеристика цвета)

Глубина́ цвета — одна из характеристик цвета; воспринимаемое качество цвета, связанное с соотношением количеств хроматического и белого красителей, используемых для его получения. В «общепринятых» системах цветовосприятия глубина является субъективной, неформализованной величиной.

Восприятие глубины цвета

Глубокий цвет - цвет, который воспринимается как полученный в результате использования большого количества хроматического красителя и относительно малого количества белого.

• В живописи под глубиной цвета обычно понимают насыщенность, его спектральную чистоту, нередко выражение относят к достаточно тёмным оттенкам.
• В настоящее время термин используют преимущественно в отношении компьютерных технологий, связанных с представлением и обработкой визуальных материалов.

Глубина цвета в цифровых изображениях

Глубина цвета (качество цветопередачи или битность изображения) — термин компьютерная графика|компьютерной графики, означающий объём памяти выраженный в битах, используемых для хранения и представления цвета при кодировании одного пикселя растровая графика|растровой графики или цифрового изображения.

Часто выражается единицей бит на пиксел (англ. bits per pixel, bpp).

В каждой системе цветовоспроизведения (RGB, CMYK, Lab, в оттенках серого - gray scale) используются свои значения bpp для кодировки цвета. Обычно используется 8 бит на один цветовой канал. В систиемах RGB и Lab используется по три цветовых канала, поэтому глубина цвета в этих режимах равна 8x3 = 24. В системе CMYK применяют четыре канала, поэтому цветовая глубина равна 8x4 = 32. В полутоновых изображениях обычно используют один канал с глубиной цвета 8.

Программа Photoshop может воспринимать RGB, CMYK, Lab, изображения в оттенках серого, содержащие по 16 бит на канал.

Индексированные цвета и палитры

Возможные варианты представления цветовых палитр:

4-битное изображение

• 1-битный цвет (2¹ = 2 цвета) монохромный цвет, чаще всего представляется чёрным и белым цветами (или черный и зелёный)
• 2-битный цвет (2² = 4 цвета) CGA, градации серого цвета NeXTstation
• 3-битный цвет (2³ = 8 цветов) Множество устаревших персональных компьютеров с TV-выходом
• 4-битный цвет (2⁴ = 16 цветов) известен как EGA и в меньшей степени как VGA-стандарт с высоким разрешением
• 5-битный цвет (2⁵ = 32 цвета) Original Amiga chipset
• 6-битный цвет (2⁶ = 64 цвета) Original Amiga chipset

8-битное изображение

• 8-битный цвет (2⁸ = 256 цветов) Устаревшие Unix-рабочие станции, VGA низкого разрешения, Super VGA, AGA
• 12-битный цвет (2¹² = 4,096 цветов) некоторые Silicon Graphics-системы, цвет NeXTstation-систем, и Amiga-систем HAM-режима.

«Реальные» цвета

С увеличением количества бит в представлении цвета, количество отображаемых цветов стало становиться непрактично-большим для цветовых палитр (20-битная глубина цвета требует больше памяти для сохранения цветовой палитры, чем памяти для сохранения самих пикселей изображения). При большой глубине цвета на практике обычно кодируют яркости красной, зелёной и синей составляющих — такое кодирование обычно называют RGB-моделью.

8-битный «реальный» цвет

Сильно ограниченная, однако «реальная» цветовая схема, в которой 3 бита (8 возможных значений) для красной (R) и зелёной (G) составляющих, и два оставшихся бита на пиксель для кодирования синей (B) составляющей (4 возможных значения), позволяют представить 256 (8 × 8 × 4) различных цвета. Нормальный человеческий глаз менее чувствителен к синей составляющей, чем к красной и зелёной, поэтому синяя составляющая представляется одним битом меньше. Такая схема использовалась в MSX2-серии компьютеров в 1990-х.

Не следует путать такую схему с 8bpp индексным цветом, который может быть представлен выбором различных цветовых палитр.

12-битный «реальный» цвет

12-битный «реальный» цвет кодируется 4 битами (16 возможных значений) для каждой R, G и B-составляющих, что позволяет представить 4096 (16×16×16) различных цветов. Такая глубина цвета иногда используется в простых устройствах с цветными дисплеями (например, в мобильных телефонах).

HighColor

Процесс Highcolor (HiColor) разработан для представления оттенков «реальной жизни», то есть наиболее удобно воспринимаемый человеческим глазом. Такой цвет кодируется 15 или 16 битами:

• 15-битный цвет использует 5 бит для представления красной составляющей, 5 для зелёной и 5 для синей, то есть 2⁵ = 32 возможных значения каждого цвета, которые дают 32768 (32×32×32) объединённых цвета.

• 16-битный цвет использует 5 бит для представления красной составляющей, 5 для синей, но (так как человеческий глаз более чувствителен при восприятии зелёной составляющей) 6 бит для представления зелёной, соответственно 64 возможных значения. Таким образом получаются 65536 (32×64×32) цвета. 16-bit цвет упоминается как «тысячи цветов» («thousands of colors») в системах Macintosh.

LCD Displays

Некоторые современные LCD-дисплеи отображают 18-битный цвет (64×64×64 = 262 144 комбинаций) для достижения больших скоростей при передаче визуальных данных без использования truecolor-дисплеев.

24-битный Truecolor

24-битное изображение

Технология TrueColor более приближена к цветам «реального мира», предоставляя 16,7 миллионом различных цветов. Такой цвет наиболее приятен для восприятия человеческим глазом различных фотографий, для обработки изображений для некоторых чёрно-белых изображений.

• 24-битный Truecolor-цвет использует по 8 бит для представления красной, синей и зелёной составляющих, 2⁸ = 256 различных варианта представления цвета для каждого канала, или всего 16 777 216 цветов (256×256×256). 24-bit цвет упоминается как «миллионы цветов» («millions of colors») в системах Macintosh.

32-битный «реальный» цвет

«32-битный цвет» это пример неправильного употребления термина при описании глубины цвета. Заблуждением является то, что 32-битный цвет позволяет представить 4 294 967 296 различных оттенка.

В реальности 32-битный цвет является 24-битным (Truecolor) с дополнительным 8-битным каналом, который либо заполнен нулями (пустотой), либо представляет Альфа-канал, который задаёт прозрачность изображения в определённых пикселях.

Причиной, при которой может быть использован «пустой» канал — является 32-битная адресация памяти и 32-битные шины данных большинства современных компьютеров при оптимизации обращения к видеопамяти.

36-бит и более: Сверх-Truecolor

В конце 1990-х некоторые high-end графические системы, например SGI начали использовать более 8 бит на канал, например 12- или 16-бит. Разумеется такое количество оттенков при отображении цветов не является востребованным, однако программы профессионального редактирования изображений стали сохранять по 16 бит на канал, предоставляя «защиту» от накапливания ошибок округления, погрешностей при вычислении в условиях ограниченной разрядной сетки чисел.

Для расширения динамического диапазона изображений, включая High Dynamic Range Imaging (HDRI), числа с плавающей запятой позволяют описывать в изображениях наиболее аккуратно интенсивный свет и глубокие тени в одном и том же цветовом пространстве. Различные модели описывают такие диапазоны, применяя более 32 бит на канал. Можно отметить новый Industrial Light & Magic (ILM) формат, использующий 16-битные числа с плавающей запятой, которые позволяют представить цветовые оттенки лучше, чем 16-битные целые числа. Предполагается, что такие схемы представления цвета заменят стандартные схемы, как только аппаратное обеспечение сможет с достаточной скоростью и эффективностью поддерживать новые форматы.

Телевизионный цвет

Множество современых телевизоров и компьютерных дисплеев отображают изображения варьируя интенсивностью трёх основных цветов: синий, зелёный и красный. Яркий жёлтый, например, является композицией одинаковых по интенсивности красной и зелёной составляющих без добавления синей компоненты. Однако это только приближение, которое не даёт в действительности яркий жёлтый цвет. Именно поэтому последние технологии, как например Texas Instruments BrilliantColor расширяют типовые красные, зелёные и синие каналы новыми: голубым (сине-зелёным), пурпурным и желтым цветами. Mitsubishi и Samsung используют упомянутую технологию в некоторых телевизионных системах.

Подразумевая использование 8-битных каналов 6-цветные изображения кодируются 48-битными цветами.

ATI FireGL V7350 видеоадаптеры поддерживают 40- и 64-битные цвета.

Параметры глубины цвета некоторых технических устройств

Цифровая техника

Принтеры

В современных принтерах преимущественно поддерживается глубина цвета 24, 32 и 48 бит.

Сканеры

• Барабанные сканеры: дают обычно выборку 10-16 бит цвета на канал (соответствует 30—48 - битному цвету), имеют динамический диапазон от 3,6-4,0; значения dmax 3,7—4,0.
• Планшетные сканеры с ПЗС-матрицей: 10—12 бит на канал

См. также

• Насыщенность (цвет)
• Светлота (цвет)
• Тон (цвет)