Глубина цвета: Что такое глубина цвета?

Содержание

Что такое глубина цвета?

Глубина цвета определяет количество цветов, которые может отобразить монитор, что, в свою очередь, зависит от количества бит на пиксель. Глубина цвета из восьми бит, например, дает 256 цветов. Глубина цвета увеличивается экспоненциально по мере увеличения бит на пиксель, что позволит людям увидеть более точно цветные и детальные изображения. Многие мониторы позволяют выбрать глубину цвета. Наряду с другими графическими характеристиками, такими как разрешение, это будет влиять на окончательный вид отображения изображения на экране.

Один бит на пиксель создает два цвета. Пиксель может быть либо включен или выключен, создавая один или другой цвет. Так можно представить черный и белый цвета, хотя ранее были мониторы, которые отображали два цвета, черный и зеленый. Добавление еще одного бита дает возможность создать уже четыре цвета, так как каждый бит можно включать и выключать для создания нескольких слоев цвета. По мере добавления битов получили восьми, шестнадцати и двадцати четырехбитные цвета. Двадцати четырехбитный цвет позволяет создать 16,777,216 цветов, его иногда еще называют истинным цветом (true color). В современном мире уже практически все мобильные устройства выпускаются с 24-битным дисплеем и, купив iPhone 5s, вы увидите, что качество его экрана превосходит мониторы минувших лет не только по цветопередаче, но и по разрешению картинки.

При высокой глубине цвета, цвет на экране монитора отображается довольно четко и подробно. В мониторах в основном используется система RGB, где основными являются три цвета, красный, зеленый и синий. Дизайнеры, которые подготавливают изображения к печати, могут использовать мониторы с другой цветовой системой CMYK, где основными цветами являются голубой, пурпурный, желтый, и ключевой или черный. Встречаются также и шестнадцати битные мониторы.

Особенно высокая глубина цвета совершенно не нужна при обработке текста, где, в принципе, достаточно только два цвета, а дополнительные цвета могут применяться для ослабления чрезмерного напряжения зрения и для подсветки выделяемого текста разными цветами. Обработка изображений наоборот требует высокой глубины цвета, чтобы не искажались редактируемые цвета.

Важно понимать, что глубиной цвета отображаемого изображения управляет именно монитор. Например, один пользователь может сохранить изображение в 24-битном цвете и переслать другому пользователю, который будет рассматривать его на 8-битном мониторе и видеть только 256 цветов. Но качество изображения может быть и под влиянием других факторов. Так изображение размещенное в интернете может по-разному отображаться в разных браузерах и некоторые тонкие цвета могут быть неразличимы.

Также статьи на сайте chajnikam.ru на различные темы:
Что значит размер файла на диске?
Качество растрового изображения
Обозначение децибел
Что делает брандмауэр?

Понимание глубина цвета

Вольный перевод статьи Understanding Color Processing.
Автор:

Дмитрий Чайник

В последнее время я получаю достаточно много вопросов о новых иконках в панели эффектов Premiere Pro, в частности, о ярлыке с надписью «32»:

Люди спрашивают, как эти эффекты связаны с 64-битным движком Меркурий и являются ли они ограниченными? Сразу отвечу: «Нет!» — ярлыки означают, что эффекты могут работать с цветом глубиной в 32 бита. Это золотой стандарт обработки цвета.

Тот, кто когда-либо пытался разобраться с вопросом точности цвета, знает, как это непросто. Существует множество разнообразных терминов в этой сфере – 8- и 10-битный цвет используется в описании камер, в то время как программное обеспечение предоставляет 8, 16 и 32 бита на цветовой канал. Что все это значит? Как правильно осуществить цветокоррекцию в Premiere Pro? Если эти вопросы до сих пор прожжжигают ваш мозг, то читайте дальше.

Как известно, во время записи камера обрабатывает свет, пропущенный через объектив, так, что каждому цвету присваивается число, тем самым, формируя цифровые данные. Каждый пиксель матрицы формирует свой набор чисел. Как правило, чем меньше число, тем меньше информации о цвете. Например, значение 0,0,0 в цветовом пространстве RGB означает полностью черный цвет.

Если 0,0,0 представляет собой черный цвет, то, что представляет собой белый? Ответ на это вопрос зависит от того, какую разрядность цвета мы используем.10 = 1024 числовых значений. – Прим.переводчика)! Это совсем не значит, что 10-битный синий цвет стал более насыщенным. Это означает, что число положений ручки, между минимально и максимально насыщенным синим цветом, увеличилось. Цвета, полученные установкой ручки на значение 255 в первом случае и установкой ручки на значение 1023 во втором случае, будут одинаковыми. Точно так, одинаковым будет и «умеренный» синий, при установке ручки на значение 128 и 512 для первого и второго случая соответственно. Просто на ручке для 10-битного цвета можно выбрать ГОРАЗДО больше оттенков синего. Опять же, как и в случае с 8-битным цветом, возможна установка только целых чисел. Доступно 1024 дискретных значения.

Хохмы ради, представим 12-битный регулятор цвета:

Итак, чем больше глубина (битность) цвета, тем выше точность его передачи. Большая битность цвета означает большее его разнообразие и более широкий выбор цветов, доступных для каждого пикселя.

Каждый пиксель фиксирует больше, чем просто один цвет. Если вы работаете с цветовым пространством RGB или с нечто под названием YUV (описывать которое сейчас я не собираюсь), то каждому пикселю присваивается 3 числовых значения (разряда). Каждый из этих трех разрядов имеет одинаковую битность. Например, если камера имеет 8-битный формат записи, то и разряды каждого цвета, полученного пикселем, являются 8-битными числами.

Запись 8-, 10- и 12-разрядного цвета является стандартом для устройств видеозаписи. Подавляющее большинство камер используют 8-битный цвет. Камеры более высокого класса используют 10 бит, при этом в литературе также используется понятие «10-битной точности АЦП преобразования». 12 бит используют лишь немногие избранные камеры, как например цифровая кинокамера RED ONE.

Программное обеспечение, такое как After Effects или Premiere Pro, обрабатывают цвет с глубиной 8 и 16 бит, а также в режиме 32 бита с плавающей запятой. Вы, наверное, видели эти цветовые режимы в After Effects, а новый 32-битный режим для некоторых эффектов доступен и в Premiere Pro CS5.

8-битная обработка на самом деле работает так же, как в 8-битной видеокамере — каждый цвет для каждого пикселя представлен значением в диапазоне 0-255. Во время цветокоррекции происходит изменение этого значения в отведенном диапазоне. Так, например, если имеется синий цвет со значением 128, то не составит труда, что бы его изменить на 127 или 129.

Для более точной цветокоррекции используется 16-битный цвет. 16-битный цвет используется в After Effects и Photoshop

, но, к сожалению, в Premiere Pro CS5 он не доступен. Работа с 16-битным цветом такая же, как и с 8-битным, за исключением того, что каждый канал имеет 32768 значений.

Каждый раз, когда вы добавляете исходный файл с 8-битным цветом в проект, в настройках которого указан 16-битный, то происходит банальное масштабирование значений в рамках нового диапазона. Т.е. нуль остается нулем, а 255 становится 32768. Середина диапазона, т.е. 128, в этом случае, будет отождествлена со значением 16384. Это дает возможность использовать большее количество значений, что позволяет делать точную настройку синего цвета в изображении. Вы по-прежнему должны использовать целые (не дробные) числа в указании значения цвета.

Изменением значений я могу сделать цвет ярче или темнее. При установке больших значений яркие области в 8-битном цвете превращаются в большие неопределенные пятна. В 16-битном цвете, чуть больше свободы предоставлено в центре диапазона, но при указании значений, близких к крайним, мы опять теряем информацию о цвете. Т.е. и 8- и 16-битному цветам присуще ограничение, проявляющееся при задании крайних значений диапазона.

Ниже представлен пример изображения с 8- или 16-битным цветом, к которому применен фильтр увеличения яркости, а в районе головы актера наложен фильтр затемнения:

Если внимательно посмотреть на затемненную область в районе головы актера, то можно заменить большое яркое пятно. Все детали в этой области потеряны. Увеличение яркости привело к тому, что для группы пикселей было установлено максимальное значение 255, 255, 255 (в случае 8-бит) или 32768, 32768, 32768 (в случае 16-бит), а фильтр затемнения просто уменьшил эти значения, но уже не до исходных значений, которые утрачены в результате достижения лимита диапазона (255/32768 – чистый белый цвет), а до менее яркого белого, или, иными словами, оттенков серого.

32-битный режим предоставляет особый механизм обращения с цветом, обеспечивая дополнительными возможностями при работе с более яркими и темными областями. Вместо того, чтобы масштабировать нуль к нулю, а 255 к какому-то огромному числу, приняли решение о размещении нуля в середине диапазона. Т.е. нуль размещается точно по середине циферблата нашей виртуальной ручки, при этом с каждой стороны имеется достаточное количество положений для установки нужного значения.

Ниже представлено то же изображение, но с применением фильтров для 32-битной последовательности:

Как можно видеть, в области применения фильтра затемнения детали сохранены, так как для 32-битного цвета можно сохранить различия в пикселях, даже если значения белого выставлены выше 100%.

32-битное значение цвета записывается в виде десятичной дроби. Стандартный диапазон цветов масштабируется от 0,0000 и до 1,0000. Так, нуль 8-битного режима, в 32-битном станет 0,0000, а 255 – 1,00000. В середине диапазона используется значение 0,5000

. Благодаря запятой, имеется возможность задать практически бесконечное количество значений, но при этом важно помнить, что можно выйти за границы диапазона и указать значение, которое визуально не приведет к изменению цвета.

Теперь, используя уже знакомую нам ручку настройки, мы постоянно должны помнить о 32-битной плавающей запятой. Поэтому оснастим ее циферблатом, ведь точность хода ручки очень высока:

Кстати, назван режим с «плавающей запятой» потому, что положение запятой, по мере необходимости, может меняться. При этом допустимое максимальное значение составляет 99999 (!), а не 9,9999, как можно было предположить! Десятичные значения теряются в крайних концах шкалы, но крайние концы шкалы практически никогда не используются.

Крис Майер (Chris Meyer) опубликовал прекрасный учебник, в котором он описал работу с 32-битным цветом.

Хорошо, теперь выясним, как все это связано с Premiere Pro. Как нам уже известно, некоторые эффекты из Premiere Pro теперь поддерживают режим обработки цвета 32 бита с плавающей запятой. Что бы иметь возможность работать в этом режиме, необходимо в настройках секвенции включить опцию:

Включение этой опции позволяет на таймлайне секвенции работать с 32-битным цветом, при условии, если его поддерживает видеоэффект. Обратите внимание, что включение этой опции потребует больше оперативной памяти, так что работать рекомендуется на современном оборудовании. Опцию использования максимальной глубины цвета можно выключить в любой момент, когда это необходимо.

В свою очередь, большинство видео форматов используют 8-битный цвет, поэтому при работе с цветом высокой битности и рендеринге в DV- или QuickTime-файл, происходит «понижение» к 8-битам.

В случае, если видео формат поддерживает высокую цветовую точность (DPX и AVC-Intra P2 – два формата, которые поддерживают 10-битную точность), то в диалоговом окне при экспорте будет доступна опция «Render at «Maximum Depth» (Кодировать с максимальной глубиной). Пример включения опции при выводе в формат AVC-Intra:

Некоторые форматы, например, DPX, уже имеют встроенные пресеты для вывода с активацией опции максимальной глубины:

Стив Хоуг (Steve Hoeg), один из инженеров Premiere Pro, привел несколько примеров того, как в Premiere Pro будет происходить обработка цвета в различных ситуациях:

  1. DV-файл с размытием (blur) и цветокоррекцией, экспортируемый в DV-файл при отключенной опции максимальной глубины.
    Импортируем 8-битный DV-файл в проект, применяем 8-битное размытие, осуществляем корректировку 8-битного кадра с получением иного 8 битного кадра, а затем записываем в 8-битный DV-файл.

  2. DV-файл с размытием и цветокоррекцией, экспортируемый в DV-файл при включенной опции максимальной глубины.
    Импортируем 8-битный DV-файл в проект, применяем 32-битное размытие, осуществляем корректировку 32-битного кадра с получением иного 32-битного кадра, а затем записываем в 8-битный DV-файл. Цветокоррекция в 32-битном режиме даст более высокое качество, чем в предыдущем примере.

  3. DV-файл с размытием и цветокоррекцией, экспортируемый в формат DPX при включенной опции максимальной глубины.
    Импортируем 8-битный DV-файл в проект, применяем 32-битное размытие, осуществляем корректировку 32-битного кадра с получением иного 32 битного кадра, а затем записываем в 10-битный DPX-файл. В результате получим материал более высокого качества, поскольку окончательный файл поддерживает высокую цветовую точностью.

  4. DPX-файл с размытием и цветокоррекцией, экспортируемый в формат DPX при отключенной опции максимальной глубины.
    Импортируем 10-битный DPX-файл в проект, понижаем точность с 10 бит до 8, применяем 8-битное размытие, осуществляем цветкор 8-битного кадра с получением иного 8 битного кадра, а затем записываем 10-битный DPX-файл на основе 8-битной информации.

  5. DPX-файл с размытием и цветокоррекцией, экспортируемый в формат DPX при включенной опции максимальной глубины.
    Импортируем 10-битный DPX-файл в проект, применяем 32-битное размытие, осуществляем цветкор 32-битного кадра с получением иного 32-битного кадра, а затем записываем в DPX-файл с 10-битной точностью. При этом сохранится полная цветовая точность всей цепочки операций.

  6. Титры с градиентом и размытием на 8-битном мониторе.
    Изображение будет 8-битным, может проявиться т.н. «бэндинг» (т.е., дискретность или ступенчатость градиента).

  7. Титры с градиентом и размытием на 10-битном мониторе (с включенным аппаратным ускорением).
    Размытие будет просчитано в режиме 32 бита, затем будет выведено 10-битное изображение. Градиент должен быть плавным.


1) Premiere Pro не поддерживает работу с 16-битным цветом. — Прим. переводчика. 2) При работе с 16-битным цветом продукты Adobe реально используют 15 бит (диапазон от 0 до 32768). Такой функционал, по всей видимости, был унаследован еще от Aldus. Скорее всего, это объясняется тем, что при работе с 15-битным цветом можно однозначно получить середину диапазона, т.е. 16384, и вероятность переполнение буфера стека меньше, чем при 16 битах. Учитывая возможности современных компьютеров, последний довод весьма спорный. Тем не менее, код, используемый в Photoshop, благополучно используется и в After Effects и переписывать его никто не собирается. – Прим. переводчика. 3) Внимательный читатель мог заметить неточность: ранее в статье говорилось о размещении нуля в середине диапазона, то сейчас автор говорит о прямом масштабировании для всего диапазона. К сожалению, информации, подтверждающей утверждение о размещении нуля в середине диапазона для 32-битного цвета, найти не удалось. Скорее всего, имеется в виду то, что в 32-битном режиме для собственно информации о цвете используется только часть диапазона (24 бита), в то время как оставшийся диапазон используется для хранения информации о значениях ниже минимального и выше максимального, дабы они не утрачивались безвозвратно во время обработки. Подробности см. на сайте Wikipedia. – Прим. переводчика.

КАК ФОРМИРУЕТСЯ ПРИРОДНЫЙ ЦВЕТ ВОЛОС

Корни волос являются живой материей, поэтому нуждаются в деликатном обращении. Прежде чем приступать к любой процедуре, влекущей за собой изменение цвета волос, необходимо понимать, как и почему происходят эти изменения.

 

Чем выше уровень ваших знаний, тем больше клиент будет вам доверять и прислушиваться к вашим советам.

 

Природный пигмент меланин

Природный цвет волос формируется маленькими гранулами пигмента меланина, которые находятся в волокнистом слое волосяного кортекса. Когда свет попадает на гладкие чешуйки кутикулы, некоторые волны светового спектра отражаются полностью. Некоторые лучи проникают сквозь прозрачные чешуйки кутикулы и отражаются от более глубоких слоев. Цвет, воспринимаемый нами, зависит от того, какие именно волны светового спектра отражаются от структуры волоса. Тип, количество и пропорции смешивания двух природных пигментов внутри волоса определяют его цвет.

 

За выработку меланина внутри волосяной луковицы отвечают клетки меланоциты. Катализатор тирозин, находящийся в структуре клеток-меланоцитов, отвечает за запуск химической реакции, в результате которой начинается производство пигмента. Существует два типа пигмента: эумеланин – серо-коричневый пигмент, и феомеланин – теплый, красно-желтый пигмент.

 

Комбинация эумеланина и феомеланина определяет природный цвет волос. Глубину цвета задает концентрация пигментов.

 

Глубина и оттенок

Понятия «глубина цвета» и «оттенок» помогают определять и описывать цветовые типы. Глубина цвета определяется количеством пигмента, находящемся в волосе: чем больше пигмента, тем волосы темнее, и наоборот – чем меньше пигмента, тем они светлее.

 

Пигмент эумеланин в этом аспекте оказывает больше влияния из-за своего темного цвета. Глубину тона можно разделить на десять уровней, от черного до блондина, однако в пределах каждой глубины тона имеется множество нюансов и направлений цвета. Это иллюстрирует цветовой круг колориста, например: блонд может обладать золотистым, матовым или пепельным оттенком.

 

Феомеланин, главным образом, отвечает за оттенок волос. В процессе окрашивания в более светлые тона, волосы проявляют свою природную комбинацию пигментов, так называемый «скрытый оттенок» (подтон). Очень важно определить его заранее, при анализе природного цвета волос во время консультации, поскольку природный подтон влияет на конечный результат окрашивания. В некоторых случаях потребуется его дополнительно осветлить или нейтрализовать с помощью комплементарного оттенка, воспользовавшись цветовым кругом, для достижения оптимального цветового результата.

 

Уровень глубины тона определяется в соответствии с общепринятыми международными стандартами:

  • Уровни 1-4: основной подтон – красный
  • Уровни 4-5: основной подтон – красно-оранжевый
  • Уровни 5-6: основной подтон – оранжевый
  • Уровни 7-8: основной подтон – оранжево-жёлтый
  • Уровни 9-10: основной подтон – жёлтый

8 или 16 бит: какая глубина цвета вам нужна?

«Битовая глубина цвета» — это один из тех терминов, с которыми мы все сталкиваемся ежедневно, но очень немногие фотографы действительно понимают. Photoshop предлагает 8, 16 и 32-битные форматы файлов. Иногда мы видим файлы, называемые 24 или 48-битные. В настройках своей камеры вы можете найти выбор из 12- или 14-битных файлов. Что все это значит и что действительно имеет значение?

Что такое битовая глубина цвета?

Википедия дает исчерпывающее определение: Глубина цвета — термин компьютерной графики, означающий количество бит (объём памяти), используемое для хранения и представления цвета при кодировании одного пикселя растровой графики или видеоизображения. Часто выражается единицей бит на пиксел (англ. bits per pixelbpp).

Исчерпывающе, но не очень понятно. Давайте разберемся.

Прежде чем сравнивать различные варианты битовой глубины цвета, давайте сначала обсудим, что означает наименование. «Бит» — это компьютерный способ хранения информации в виде 1 или 0. Один бит не очень хорош для чего-либо, кроме «да» или «нет», потому что он может иметь только 2 значения. Если бы это был пиксель изображения, он был бы чисто черным или чисто белым. Не очень полезно.

Чтобы описать более сложный цвет, мы можем объединить несколько битов. Каждый раз, когда мы добавляем еще один бит, количество возможных комбинаций удваивается. Один бит имеет 2 возможных значения, 0 или 1. Когда вы объединяете 2 бита, вы можете иметь четыре возможных значения (00, 01, 10 и 11). Когда вы комбинируете 3 бита, вы можете иметь восемь возможных значений (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 и 111). И так далее. Как правило, число возможных вариантов выбора увеличивается как 2 в степени количества бит. Итак, «8-бит» = два в восьмой степени = 256 возможных целочисленных значений. В Photoshop это представляется как целые числа 0-255 (внутренне для компьютера это двоичный код от 00000000 до 11111111 ). При этом 0 — это черный цвет, 255 — белый. А между этими значениями мы получаем значения цвета, плавно изменяющиеся от черного к белому.

Таким образом, «битовая глубина» определяет, самые маленькие изменения, которые вы можете сделать, относительно некоторого диапазона значений. Если наше изображение является 2-битным, шкалой является яркость из четырех значений: черный, темные средние тона, светлые средние тона и белый. Но если у нас достаточно бит, у нас достаточно серых значений, чтобы сделать то, что кажется идеально плавным градиентом от черного к белому.

На картинке выше пример, сравнивающий градиент от черного к белому с разной битовой глубиной. В зависимости от качества вашего монитора, вы можете увидеть различия только до 8-10 бит.

Как определяется битовая глубина?

Было бы удобно, если бы все «битовые глубины» можно было сравнивать напрямую, но есть некоторые вариации в терминологии, которые полезно понять.

Обратите внимание, что изображение выше является черно-белым изображением. Цветное изображение обычно состоит из трех
каналов красной, зеленой и синей цветности, комбинации которых дают нам возможность создавать различные цвета. Программное обеспечение для фотографий (например, Photoshop и Lightroom) оперирует количеством бит на канал. 15 + 1 возможных значений (что составляет 32 768 + 1 = 32 769 возможных значений). Так что с точки зрения качества было бы очень справедливо сказать, что 16-битный режим Adobe на самом деле только 15-битный. Не верите мне? Посмотрите на 16-битную шкалу в панели «Информация» в Photoshop, которая показывает шкалу от 0 до 32 768 (что составляет 32 769 значений, поскольку мы включаем 0).

Почему Adobe это делает? По словам разработчика Adobe Криса Кокса, это позволяет Photoshop работать намного быстрее и обеспечивает точную среднюю точку для диапазона, что полезно для режимов наложения). Стоит ли беспокоиться об этой «потере» 1 бита? Нет, совсем нет (15-битных данных вполне достаточно, как мы обсудим ниже).

Сколько бит вы можете увидеть?

На чистом градиенте я могу лично обнаружить полосы в 9-битном варианте (то есть 2048 оттенков серого) как на моем дисплее MacBook Pro Retina 2018 года, так и на 10-битном мониторе Eizo. 9-битный градиент очень слабый (едва заметный) на обоих дисплеях. Я почти наверняка не заметил бы его, если бы не присматривался специально. И даже когда я присматриваюсь, я не могу легко сказать точно, где края полос по сравнению с 10-битным градиентом. Я бы почти сказал, что на 9 битах нет полос. 8-битный градиент относительно легко увидеть при просмотре, хотя я все еще мог бы его пропустить, если бы не обращал внимания. Поэтому для моих целей 10-битный градиент визуально идентичен 14-битному или более.

Надо сказать, что на стандартном мониторе среднего ноутбука, полосы еще можно разглядеть на 7-битном градиенте, тогда как градиент 8 — бит выглядит также как и градиент 9- 10- и более бит.

Зачем использовать больше бит, чем можно видеть?

Почему у нас есть варианты более 10 бит в наших камерах и фотошопе? Если бы мы никогда не редактировали фотографии, не было бы необходимости добавлять больше бит, чем может видеть человеческий глаз. Однако, когда мы начинаем редактировать фотографии, могут легко начать отображаться ранее скрытые различия.

При манипуляциях с фотографией программа делает незначительные ошибки или ошибки округления в данных более очевидными. Увеличение контрастности изображения похоже на уменьшение битовой глубины. Если мы достаточно сильно манипулируем фотографией, на плавных градиентах начнет проявляться «полосатость» или ступенчатость. Ступенчатость — очевидные дискретные переходы от одного цвета или тона к другому (вместо плавного градиента). Вы уже видели теоретический пример с низкими битовыми градиентами выше. Типичным примером в реальном мире могут быть различные «полосы», появляющиеся на ясном голубом небе.

Так сколько бит вам действительно нужно в камере?

Коррекция экспозиции на постобработке на 4-ступени равносильно потери чуть более 4 бит. 3-ступенчатое изменение экспозиции ближе всего к потере 2 битов. Я редко регулирую экспозицию RAW-фалов до +/- 4 ступени, но это может случиться с экстремальными ситуациями или плохо проэкспонированными частями изображения. Поэтому я бы посоветовал иметь в запасе дополнительные 4-5 бит по сравнению с пределами видимой полосы, чтобы быть в безопасности. Если принять за предел 9-10 бит, то чтобы избежать видимой полосатости, нам нужно снимать примерно в 14-15 бит.

В действительности, вам, вероятно, никогда не понадобится так много бит по нескольким причинам:

  • Не так много ситуаций, когда вы можете столкнуться с идеальным градиентом. Ясное голубое небо, вероятно, наиболее вероятный случай. В других изображениях намного сложнее увидеть разницу в битовой глубине.
  • Цвет предлагает большую битовую глубину. Мое обсуждение здесь ограничивается одним черно-белым каналом. Если вы обрабатываете черно-белые фотографии, то эти цифры относятся непосредственно к вам. Но если вы обрабатываете в цвете, у вас, вероятно, будет немного больше места для маневра.
  • Точность вашей камеры не так высока, как всем нам хотелось бы. Другими словами, в вашем изображении всегда есть шум. Из-за этого шума при определенной глубине цвета огрехи в градиентах намного сложнее увидеть.
  • Вы можете удалить ступенчатость переходов на постобработке, используя комбинация размытия по Гауссу и / или добавления шума.
  • Дополнительные биты в основном имеют значение только для экстремальных тональных коррекций.

Принимая все это во внимание, 12-бит для изображения звучит как очень разумный уровень детализации, который допускает значительную постобработку.

Подытожим:

  • не снимайте в JPG (8 бит).
  • 12-битный файл RAW отлично подходит для большинства работ и обеспечивает значительную экономию места по сравнению с 14-битным RAW. Это лучший выбор, если вы заботитесь о размере файла.
  • Если вы хотите получить абсолютное наилучшее качество в тенях, снимайте 14-битные файлы RAW (в идеале, используя сжатия без потерь, чтобы сэкономить место). Это лучший выбор, если вы не заботитесь о больших файлах и снимаете сцены с широким динамическим диапазоном (глубокие тени).
  • Если вы можете снимать в 16 бит, это хорошо, но, вероятно, избыточно. Стоит протестировать фотографии с вашей камеры, чтобы увидеть, можете ли вы использовать меньшие настройки, чтобы сэкономить на размере файла.

Сколько бит нужно для интернета?

Преимущества 16-битного режима заключаются в возможности манипулировать изображением, не вызывая проблем. Преобразовав окончательно отредактированного изображения в 8-битное, вы не увидите никакой разницы, и к тому же файл будет гораздо меньшего размера, что важно для более быстрой загрузки / выгрузки. Убедитесь, что сглаживание в Photoshop включено. Перейдите в Edit / Color Settings и убедитесь, что установлен флажок «Использовать дизеринг (8-битные / канальные изображения)». Если вы используете Lightroom для экспорта в JPG, дизеринг используется автоматически (у вас нет выбора). Это помогает добавить немного шума, который должен минимизировать риск появления ступенчатости при окончательном преобразовании в 8 бит.

Сколько бит нужно для печати?

Что делать, если вы отправляете свои изображения через Интернет для печати профессиональной лабораторией? Многие лаборатории примут 16-битные файлы TIF, и это отличный вариант. Однако, если лаборатория требует JPG или вы хотите отправить файл меньшего размера, у вас могут возникнуть вопросы о преобразовании в 8-бит. Если ваша лаборатория печати принимает 16-битные форматы (TIFF, PSD, JPEG2000), то проблем нет — но лучше спросите их, что они рекомендуют, если вы не уверены.

Если вам нужно отправить JPG, он будет в 8 битах, но это не должно быть проблемой. На самом деле, 8-битные данные подходят для окончательного вывода на печать. Помните, что большинство проблем с 8-разрядными процессами вызвано внесением изменений в 8-разрядные данные, а не первоначальным преобразованием. Я напечатал сотни очень высококачественных изображений, которые были загружены моему поставщику в виде 8-битных файлов JPG, и окончательные изображения выглядят потрясающе (экспортировано из Lightroom с качеством 90% и цветовым пространством Adobe RGB). Я бы порекомендовал внесить все изменения (сглаживание, преобразование цветового пространства, повышение резкости и т. д.) перед преобразованием в 8-битное.

Если вы не видите полосы на мониторе после преобразования в 8-битное, то все должно быть в порядке и на печати. Однако вы можете помочь избежать потенциальных проблем, убедившись, что Photoshop использует дизеринг для преобразования в 8-битные.

В чем разница между глубиной цвета и цветовым пространством?

Битовая глубина цвета определяет количество возможных значений или приращений. Цветовое пространство определяет максимальные значения или диапазон (обычно известный как «цветовой охват»). Если бы вы использовали коробку с карандашами в качестве примера, большая битовая глубина была бы похожа на большее количество оттенков (больше цветных карандашей), а большой цветовой охват — как если бы наиболее насыщенный цвет был более насыщенным (независимо от количества цветных карандашей). Чтобы увидеть разницу, рассмотрим следующий упрощенный визуальный пример:

Как вы можете видеть, увеличение глубины в битах снижает риск появления полосатости в градиентах за счет создания большего приращения, а расширение цветового пространства (более широкий цветовой охват) позволяет использовать более экстремальные цвета. Но эти два параметра взаимодействуют друг с другом. Чем больше цветовой охват, тем больше вероятность появления ступенчатых градиентов при одной и той же битовой глубине цвета.

Смотрите в будущее

Как мы уже говорили выше, иногда выбор битовой глубины не имеет значения сегодня. То же самое относится и к мониторам и принтерам. Но в будущем ваш монитор или принтер могут могут иметь лучшую битовую глубину и цветовой охват. Рекомендую хранить свои рабочие файлы не более чем в 16-бит по нескольким причинам: (1) это больше, чем большинство мониторов и принтеров есть или будет в обозримом будущем, и (2) такая глубина цвета остается далеко за пределами нашей способности видеть различия.

Однако, цветовой охват другое дело. Скорее всего, у вас есть монитор с цветовой гаммой sRGB. Если у вас монитор «с расширенным цветовым охватом» (Adobe RGB) или P3, то у вас очень широкий цветовой охват (Adobe RGB расширяет голубые / голубые / зеленые цвета больше, чем P3, а P3 расширяет красные / желтые / зеленые дальше, чем Adobe RGB).

Помимо мониторов P3, в продаже имеются принтеры, которые также превосходят цветовой охват AdobeRGB (особенно в цианах). Таким образом, и sRGB, и AdobeRGB уже не в состоянии охватить весь спектр цветов, которые можно воссоздать на мониторе или принтере сегодня. По этой причине сейчас стоит использовать более широкий цветовой охват , чтобы ваш рабочий файл впоследствии мог использовать преимущества более качественных принтеров и мониторов, таких как ProPhoto RGB. Конечно, вам нужно будет преобразовать RAW в широкую гамму во время первоначального экспорта, переключение цветового пространства в дальнейшем не приведет к восстановлению цветов, которые вы отбрасывали ранее в процессе. И как обсуждалось выше, более широкий
цветовой охват должен использоваться с 16-битными файлами.

Автор: Greg Benz – фотограф из Миннеаполиса, штат Миннесота.

Поделиться ссылкой:

Похожее

Глубина цвета

Посетите практически любой форум по фотографии, и вы непременно наткнетесь на дискуссию относительно преимуществ RAW и  JPEG файлов. Одна из причин, по которой некоторые фотографы предпочитают формат RAW — это бóльшая глубина бита (глубина цвета)*, содержащаяся в файле. Это позволяет вам получать фотографии большего технического качества, чем те, что вы можете получить из файла JPEG.

*Bitdepth (глубина бита), или Colordepth (глубина цвета, в русском языке чаще используется именно это определение) —  количество бит, используемых для представления цвета при кодировании одного пикселя растровой графики или видеоизображения. Часто выражается единицей бит на пиксель (англ. bits per pixel, bpp). © Wikipedia

Что такое глубина цвета?

Компьютеры (и устройства, которые управляются встроенными компьютерами, такие как цифровые SLR-камеры) используют  двоичную систему исчисления. Двоичная нумерация состоит из двух цифр – 1 и 0 (в отличие от десятичной системы исчисления, включающей 10 цифр). Одна цифра в двоичной системе исчисления называется «бит» (англ. «bit», сокращенно от «binary digit», «двоичная цифра»).

Восьмибитное число в двоичной системе выглядит так: 10110001 (эквивалентно 177 в десятичной системе). Таблица ниже демонстрирует, как это работает.

Максимально возможное восьмибитное число – это 11111111 – или 255 в десятичном варианте. Это значимая цифра для фотографов, поскольку она возникает во многих программах для обработки изображений, а также в старых дисплеях.

Цифровая съемка

Каждый из миллионов пикселей на цифровой фотографии соответствует элементу (также называемому «пиксель», англ. «pixel») на сенсоре (сенсорная матрица) камеры. Эти элементы при попадании на них света  генерируют слабый электрический ток, измеряемый камерой и записывающийся в JPEG или RAW файл.

Файлы JPEG

Файлы JPEG записывают информацию о цвете и яркости для каждого пикселя тремя восьмиразрядными числами, по одному числу для красного, зеленого и синего каналов (эти цветовые каналы такие же, как те, что вы видите при построении цветовой гистограммы в Photoshop или на вашей камере).

Каждый восьмибитный канал записывает цвет по шкале 0-255, предоставляя теоретический максимум в 16,777,216 оттенках (256 x 256 x 256). Человеческий глаз может различать приблизительно около 10-12 миллионов цветов, так что это число обеспечивает более чем удовлетворительное количество информации для отображения любого объекта.

Этот градиент был сохранен в 24-битном файле (по 8 бит на каждый канал), что достаточно для передачи мягкой градации цветов.

Этот градиент был сохранен как 16-битный файл. Как вы можете видеть, 16 бит недостаточно для передачи мягкого градиента.

RAW файлы

RAW файлы присваивают больше бит каждому пикселю (большинство камер имеют 12 или 14-битные процессоры). Больше бит — больше числа, а, следовательно, больше тонов на каждый канал.

Это не приравнивается к большему количеству цветов – JPEG файлы уже могут записывать больше цветов, чем может воспринять человеческий глаз. Но каждый цвет сохраняется с гораздо более тонкой градацией тонов. В таком случае говорят, что изображение имеет большую глубину цвета. Таблица ниже иллюстрирует, как глубина бита приравнивается к количеству оттенков.

Обработка внутри камеры

Когда вы настраиваете  камеру на запись фотографий в режиме JPEG, внутренний процессор камеры считывает информацию, полученную от сенсора в момент, когда вы делаете снимок, обрабатывает ее в соответствии с параметрами, выставленными в меню камеры (баланс белого, контраст, насыщенность цвета и т.д.), и записывает ее как 8-битный JPEG файл. Вся дополнительная информация, полученная сенсором, отбрасывается и теряется навсегда. В итоге, вы используете лишь 8 бит из 12 или 14 возможных, которые сенсор способен зафиксировать.

Постобработка

RAW файл отличается от JPEG тем, что содержит все данные, зафиксированные сенсором камеры за период экспонирования. Когда вы обрабатываете RAW файл, используя программное обеспечение для конвертации RAW, программа осуществляет преобразования, аналогичные тем, что производит внутренний процессор камеры, когда вы снимаете в JPEG. Различие состоит в том, что вы выставляете параметры внутри используемой программы, а те, что выставлены в меню камеры, игнорируются.

Выгода от дополнительной глубины бита RAW файла становится очевидной при постобработке. JPEG файл стоит использовать, если вы не собираетесь делать какую-либо постобработку и вам достаточно выставить экспозицию и все другие настройки во время съемки.

Однако, в реальности большинство из нас хочет внести хотя бы несколько исправлений, если это даже просто яркость и контраст. И это именно тот момент, когда  JPEG файлы начинают уступать. С меньшим количеством информации на пиксель, когда вы проводите корректировку яркости, контраста или цветового баланса, оттенки могут визуально разделиться.

Результат наиболее очевиден в областях плавного и продолжительного перехода оттенков, таких как на голубом небе. Вместо мягкого градиента от светлого к темному, вы увидите расслоение на цветовые полосы. Этот эффект также известен как постеризация (англ. «posterisation»). Чем больше вы корректируете, тем сильнее он проявляется на изображении.

С файлом RAW, вы можете вносить гораздо более сильные изменения в оттенок цвета,  яркость и контраст до того, как вы увидите снижение качества изображения. Это также позволяют сделать некоторые функции RAW-конвертера, такие как настройка баланса белого и восстановление «пересвеченных» областей (highlight recovery).

Это фото получено из JPEG файла. Даже при таком размере видны полосы в небе как результат постобработки.

При тщательном рассмотрении на небе виден эффект постеризации. Работа с 16-битным TIFF файлом может ликвидировать, или по крайней мере минимизировать, эффект полос.

16-битные TIFFфайлы

Когда вы обрабатываете RAW файл, ваше программное обеспечение предоставляет вам опцию по сохранению его как 8 или 16-битного файла. Если вы довольны обработкой и не хотите вносить еще какие-либо изменения, вы можете сохранить его как 8-битный файл. Вы не заметите никаких различий между файлом 8 бит и 16 бит на вашем мониторе или когда вы распечатаете изображение. Исключение – тот случай, когда у вас есть принтер, распознающий 16-битные файлы. В этом случае, из файла 16 бит вы можете получить лучший результат.

Однако если вы планируете осуществлять постобработку в Photoshop, тогда рекомендуется сохранять изображение как 16-битный файл. В этом случае изображение, полученное из 12 или 14-битного сенсора, будет «растянуто», чтобы заполнить 16-битный файл. После этого вы можете поработать над ним в Photoshop, зная, что дополнительная глубина цвета поможет вам достичь максимального качества.

Опять же, когда вы завершили процесс обработки, вы можете сохранить файл как 8-битный файл. Журналы, издатели книг и стоки (и практически любой клиент, покупающий фотографии), требуют 8-битные изображения. Файлы 16 бит могут потребоваться, только если вы (или кто-то другой) намереваетесь редактировать файл.

Это изображение, которое я получил, используя настройку RAW+JPEG на камере EOS 350D. Камера сохранила две версии файла – JPEG, обработанный процессором камеры, и RAW файл, содержащий всю информацию, записанную 12-битным сенсором камеры.

Здесь вы видите сравнение правого верхнего угла обработанного JPEG файла и RAW файла. Оба файла были созданы камерой с одной и той же настройкой экспозиции, и единственное различие между ними – это глубина цвета. Я смог «вытянуть» не различимые в JPEG «пересвеченные» детали в RAW файле. Если бы я хотел поработать над этим изображением дальше в Photoshop, я мог бы сохранить его как 16-битный файл TIFF, чтобы обеспечить максимально возможное качество изображения в течение процесса обработки.

Почему фотографы используют JPEG?

То, что не все профессиональные фотографы используют формат RAW все время, еще ничего не значит. Как свадебные, так и спортивные фотографы, например, зачастую работают именно с форматом JPEG.

Для свадебных фотографов, которые могут снять тысячи снимков на свадьбе, это экономит время на последующей обработке.

Спортивные фотографы используют JPEG файлы для того, чтобы иметь возможность отсылать фотографии своим графическим редакторам в течение мероприятия. В обоих случаях скорость, эффективность и меньший размер файлов формата JPEG делает использование этого типа файлов логичным.

Глубина цвета на компьютерных экранах

Глубина бита также относится к глубине цвета, которую компьютерные мониторы способны отображать. Читателю, использующему современные дисплеи, возможно, тяжело будет в это поверить, но компьютеры, которыми я пользовался в школе, могли воспроизводить только 2 цвета – белый и черный. «Must-have» компьютер того времени — Commodore 64, способный воспроизводить аж 16 цветов. В соответствии с информацией из «Википедии», было продано более 12 единиц этого компьютера.


Компьютер Commodore 64. Автор фотографии Билл Бертрам (Bill Bertram)

Несомненно, вы не сможете редактировать фотографии на машине с 16 цветами (64 Кб оперативной памяти в любом случае больше не потянут), и изобретение 24-битных  дисплеев с реалистичным цветовоспроизведением  — одна из вещей, которые сделали цифровую фотографию возможной. Дисплеи с реалистичным цветовоспроизведением, как и файлы JPEG, формируются при помощи трех цветов (красного, зеленого и синего),  каждый с 256 оттенками, записанными в 8-битную цифру.  Большинство современных мониторов используют либо 24-битные, либо 32-битные  графические устройства с реалистичным цветовоспроизведением.

Файлы HDR

Многие из вас знают, что изображения с расширенным динамическим диапазоном (HDR) создаются путем комбинирования нескольких версий одного и того же изображения, снятого с разными настройками экспозиции. Но знаете ли вы, что программное обеспечение формирует 32-битное изображение с более чем 4 миллиардами тональных значений на каждый канал на пиксель —  просто скачок по сравнению с 256 оттенками в файле JPEG.

Настоящие HDR файлы не могут быть корректно отображены на компьютерном мониторе или распечатанной странице.  Вместо этого они урезаются до 8 или 16-битных файлов при помощи процесса, называемого тональная компрессия (англ. «tone-mapping»), который сохраняет характеристики оригинального изображения с расширенным динамическим диапазоном, но позволяет воспроизвести его на устройствах с узким динамическим диапазоном.

Заключение

Пиксели и биты – основные элементы для построения цифрового изображения. Если вы хотите получить максимально хорошее качество снимка на вашей камере, необходимо понимать концепцию глубины цвета и причины, по которым формат RAW позволяет получить изображение лучшего качества.

Автор статьи: Andrew Gibson

LED — Новости и статьи

Все чаще и чаще мы начинаем встречать обозначение цветопередачи 8bit 10bit 16bit и более, но для среднестатистического человека эти цифры не несут в себе никакой информации, и гонка технологий в той или иной отрасли воспринимается как обычные маркетинговые слоганы о том, что в продукте присутствует какая-то не понятная технология. Заранее сообщим, что данные технологии применяются абсолютно во всех средствах вывода изображения, будь то телефон, телевизор или LED экран.

Для начала мы поведаем, что же означают эти цифры. Каждый бит содержит в себе значение 2, каждый последующий бит  возводит первый в степь, зависящую от общего количества бит. Например, 4bit равен 2х2х2х2, что равняется 16. Отсюда мы можем понимать, что 8bit содержит в себе значение 256 (2 в 8 степени (2х2х2х2х2х2х2х2)) и именно столько цветов может содержать один канал цвета. Каналов цвета в свою очередь три – Красный, Зеленый, Синий. Именно отсюда мы и получаем значение, которым постоянно характеризуются экраны на мобильных устройствах или телевизорах – 16,8 миллионов цветов. Откуда взялась такая цифра? Все просто, мы имеем 256 оттенков красного 256 оттенков зеленого и 256 оттенков синего, что в своей совокупности (256х256х256) и дает нам цифру 16.772.216, которая означает, что именно столько цветов мы можем достичь, перемешивая все три цвета в каком-либо оттенке.

Помня о том, что 8bit поддерживает 16,8 миллионов цветов, возникает вопрос то, сколько же цветов в изображении 16 бит?  Математика проста и после возведения значения 2 в 16 степень, мы получаем 65.536 оттенков одного канала, что в общей сложности дает 281 триллион цветов!

Науке известен факт, что человеческий глаз распознает только около 10 миллионов цветов, и, казалось бы, зачем тогда 16.8 миллионов и тем более 281 триллион, если мы их не видим? Ответ очень прост. Все дело в том, что цифровое изображение работает немного иначе – оно компонует изображение из той палитры, что у него имеется, и тут уже будут важны все оттенки, особенно когда изображение содержит темные участки.

 Если система видит, что значение цвета находится вне рамок ее палитры цвета, то система упразднит пиксель или целый участок изображения, заменяя необходимый цвет тем, который она знает и именно из-за этого появляется эффект «лесенки» на изображении, где видны грубые полосы перехода цвета.  
На примере простого градиента, вы можете видеть, что 16bit имеет более плавный переход, чем тот же самый градиент, построенный на 8bit.

Иными словами, чем больше «битность» у оборудования, тем более реалистичным будет изображение, и оно не утратит никаких деталей просто из-за того, что у системы нет какой-то краски в своем списке.

Возьмем изображение заката и посмотрим, что с ним произойдет, если мы будем изменять его яркость.

Оригинальное изображение выглядит следующим образом

Опустим яркость почти до минимума

 

Уже сейчас видно, что красный цвет в 8 битном варианте стал больше походить на желтый, в то время как 16 битное изображение сохранило красный оттенок без изменений.

Теперь будем постепенно добавлять яркость, и наблюдать как будет изменять цвет

 

 

Опять 8 битная версия имеет более желтый оттенок, и начинают появляться более грубые переходы цвета, которые лучше видны на небе.

Еще раз добавим яркости для примерного возвращения к оригинальному изображению

 

Как мы видим, в ходе манипуляций 8 битное изображение начало отображаться с грубыми переходами цвета, в то время как 16 битное изображение осталось практически таким же.

Теперь, зная в чем разница, вы, безусловно, понимаете, почему все производители экранов, LED панелей, модулей, а так же заводы изготовители контроллеров гонятся за наиболее высоким показателем глубины цвета.

Надеемся, что данная статья была для вас интересна и полезна.

Постфильтр

«22-битный цвет»… «постфильтр»… Эти лозунги от компании 3dfx нам известны уже давно. Ещё на заре аппаратной 3D-эры революционный Voodoo Graphics обладал оптимизированным 16-битным цветом. Но как, где и почему он оптимизирован, было неизвестно. Развитие шло, и только при появлении игр с реально заметной разницей между 16-битным и 32-битным цветом некоторые пользователи стали замечать, что картинка, которую дает Voodoo3, у них на мониторе и тот же скриншот различаются. Тогда-то и вспомнили и про 22-бита, и про постфильтр. Мы постараемся разобраться, как реализуется 22-битный цвет, зачем он нужен, где находится постфильтр и насколько эффективен оптимизированный 16-битный цвет, в сравнении с обычным 16-битным цветом и 32-битным цветом. Самый популярный видеочип со встроенным постфильтром — естественно Voodoo3. Его и примем за объект рассмотрения. Хотя постфильтр — это некоторая технология увеличения качества графики, и единственная связь этой технологии и фирмы 3dfx заключается в том, что именно эта фирма впервые реализовала постфильтр в своих чипах. Технология является открытой, и не исключено, что ещё какая-нибудь фирма разработает видеочип со встроенным постфильтром.

В последнее время постфильтр несколько потерял свою актуальность, особенно в свете того, что новые карты 3dfx — Voodoo4 и Voodoo5 поддерживают 32-битный цвет. Но у них же и остался 16-битный цвет, а в нем постфильтр опять-таки реализован. С другой стороны, в то время как 3dfx использует оптимизированный 16-битный цвет, ATi, похоже, вообще бросила 16-битный цвет и сосредоточилось на 32-битном. А та же nVidia держится в середине, и «дает» чистый 16-битный цвет и чистый 32-битный. Кто, из них прав, не нам судить. А мы приступим к рассмотрению постфильтра.

Глубина цвета

16-бит, 24-бита, 32-бита, True Color, High Color… Что всё это значит? Те, кто знает ответ на этот вопрос, могут перейти к следующей части статьи. Для всех остальных мы объясним, «кто есть кто».

Итак, эра компьютерной графики началась с монохромного монитора. Там всё было просто. Один бит на цвет. Единица — белая точка, ноль — черная. Один байт — восемь пикселей (вот экономия-то где!). Следующий шаг — цветные мониторы. Но каким образом — вспомнить страшно. Два бита на пиксель, или четыре цвета. Дальше уже легче. 4 бита на цвет, итого 16-цветовой режим. После — 256 цветов (один байт — одна точка). И наконец — 16-бит, впоследствии названный High Color. Но бит 16, а цветовых каналов 3. 16 на 3 не делится. А 15 на 3 делится. Первые реализации High Color имели следующую организацию цвета пикселя:

Младший (нулевой) бит не использовался. А на каждый цветовой канал приходилось по пять бит. Используя три цветовых канала (RGB) можно получить любой цвет (например, желтый цвет получается из соотношения 1:1:0, белый — 1:1:1, а черный 0:0:0).

Но пересылка и хранение цвета пикселя происходило по 2 байта, а это 16 бит, а не 15. Вскоре, нашли применение всем 16 битам. И организация цвета пикселя сменилась:

Получилось по 5 бит на красный и синий цветовые каналы, и 6 бит на зеленый. Таким образом, наиболее точно представляется зеленый цветовой канал. Почему именно зеленый? Да потому, что человеческий глаз наиболее чувствителен к перепадам зеленого цвета. Эта модель цвета пикселя High Color используется до сих пор.

Но High Color недостаточно точная система представления цвета. Человек видит около 10 миллионов цветовых оттенков, а High Color режимы передают только до 65536 цветов. Для отображения 10 миллионов цветов используются True Color режимы (отсюда и название — реальный цвет). True Color режимы для кодировки цвета используют 24-бита — по байту на цветовой канал. Это позволяет закодировать до 16 777 216 цветов, что более чем в полтора раза перекрывает естественный предел в 10 миллионов. Некоторые карты имеют 24-битное (3 байта) представление True Color цветов. Но хранить, искать и передавать информацию по три байта достаточно неудобно (и аппаратно, и, в первую очередь, программно). Деление на три трудоемко, а делить на число, образованное степенью двойки, легко. Поэтому подавляющее большинство видеокарт имеет 32-битное представление цвета. Не стоит думать, что оно более точное, чем 24-битное. Так как 24-бита хватает с избытком, то в 32-битном представлении так же на каждый цветовой канал выделяется по одному байту, а младший байт (разряды 0-7) не используется, или хранит системную или пользовательскую информацию, но реально в отображении цветов не участвует.

Такие же цветовые режимы используются и в 3D-графике. Так конечное изображение (2D) формируется либо в 16-битном, либо в 32-битном цвете. В процессе рендеринга участвуют текстуры, которые, по сути дела, являются 2D-изображениями. Обычно видеоакселераторы воспринимают 16-битные или 32-битные текстуры. Формат хранения цвета пикселя каждой текстуры совпадает с рассмотренными форматами. В 32-битной текстуре младший байт (разряды 0-7) может содержать информацию о прозрачности данной точки текстуры, образуя таким образом буфер шаблонов. В 16-битной текстуре буфер шаблонов может быть однобитным, и тогда на цветовые каналы остается 15 бит. Если недостаточно однобитного буфера шаблонов, то используют схему 4 бита на красный, 4 бита на зеленый, 4 бита на синий и 4 бита на уровень прозрачности. Конечно же, такого качества недостаточно и поэтому с текстурами, содержащими буфер шаблонов рекомендуется работать в 32-битном цвете.

Естественно, 16-битный и 32-битный режимы взаимозаменяемы. Только 16-битный цвет дает более низкое качество. 16-битную картинку без потери качества можно отобразить в 32-битном режиме. Для этого каждому цветовому каналу 32-битного цвета ассоциируется цветовой канал 16-битного цвета, который имеет меньшую разрядность. Каждый цветовой канал 16-битного записывается в верхнюю часть цветового канала 32-битного цвета.

Естественно, что процесс преобразования 32-битной картинки в 16-битную происходит с потерей качества. Так биты 27-31 из формата 32-бита записываются в биты 11-15 16-битной картинки. Далее схема перевода аналогична. Таким образом, теряются младшие биты каждого цветового канала и дискретность зеленого канала возрастает в четыре раза, а красного и синего канала возрастает в восемь раз.

Какой глубины цвета достаточно?

Для 2D изображения — все просто. High Color — приемлемое качество, True Color — идеальное. 2D изображение поступает на экран уже в готовом виде, а 3D рендерится в реальном времени. Когда 3D картинка рендерится в один-два прохода, то в High Color мы получаем такое же приемлемое качество, как и в 2D. Качество и сложность 3D-игр возрастает, появляется множество эффектов в виде дыма, тумана, облаков, огня, лучей света и т.п. Такие эффекты обычно накладываются в несколько проходов через альфа-канал на непрозрачные объекты.

Допустим, что в результате рендеринга на части экрана создался непрозрачный объект, например стена.

Теперь, пусть на этот сегмент будут наложены ещё две прозрачные «фигуры» (например освещение и дым). В результате чего должно получиться следующее:

Однако, генерация разных объектов (типа стена и дым) в пределах одного сегмента происходит за несколько проходов. В нашем случае это генерация в два прохода. В результате чего мы получаем следующую картину:

В результате чего мы получаем близкое к идеальному изображение, но нетрудно заметить отличие.

И такое различие заметно уже при двухпроходном рендеринге. А что же будет при четырехпроходном? Но самое страшное не в этом. При смешивании цветов часто получаются нецелые значения (например, два цвета 6 и 7 при смешивании с альфа-коэффициентом 0.5 дают результат 6.5). Дело в том, что в рассмотренных нами примерах мы постоянно округляли полученные значения до ближайшего целого. Большинство же видеокарт в алгоритме смешивания не используют избыточную логику, вследствие чего округления не происходит и результат получается удручающий:

Сравним все три полученные результаты — однопроходный с округлением (идеальный), двухпроходный с округлением и двухпроходный без округления:

Как видим, наиболее отличный от идеала последний. В первых двух случаях границы между цветами максимально плавные, тогда как в последнем такое правило нарушается и уже сам по себе неидеальный 16-битный цвет выдает ещё более грубую картинку. Большинство видеокарт в 16-битном режиме не используют округление при смешивании, однако для повышения качества используют технологию дизеринга (а некоторые даже не используют дизеринг).

В 32-битном цвете ситуация немного другая. Некоторые видеокарты последних поколений используют избыточную логику для округления результата при смешивании цветов и качество графики при этом получается очень высоким. Другие видеокарты используют все 32 бита, где, как и в обычной схеме, в старших 24 битах хранятся реальные цвета, а биты избыточности (дробные части цветов) хранятся в младших 8 битах. Такая схема наиболее предпочтительна, но, к сожалению, просто мизерная часть современных видеоакселераторов поддерживают данную схему. И, наконец, некоторые видеокарты (их, слава богу, меньшинство) используют схему смешивания без округления с дизерингом (как и в 16-битном цвете). Есть ещё несколько схем реализации смешивания цветов, но я лично не встречал видеокарты, реализующие подобные алгоритмы, поэтому рассматривать их не будем.

В итоге, уже при двухпроходном рендеринге мы наблюдаем некоторое отклонение от нормы как в 16-битном, так и 32-битном цвете. Современные программы создают сцену за относительно малое число проходов, и для нас 32-битный цвет кажется идеальным. Но, с усложнением сцен мы сможем увидеть недостатки и в 32-битном цвете. А такое будущее уже не за горами, — уже в DOOM-3 планируется рендеринг с наложением 6-8 текстур на треугольник, и это без учета дополнительных эффектов типа блики, дым, огонь, облака и им подобных. И при реализации трилинейной фильтрации используются два текстурных модуля акселератора, а это значит, что при рендеринге такого «сложного» треугольника придется накладывать уже 12-16 текстур, а ни один современный акселератор в один проход этого не сделает. Сам же Джон Кармак, постоянно работая с главными разработчиками видеочипов, предлагает в будущих проектах использовать 64-битный цвет. Это поможет помимо 8 бит реального цвета на цветовой канал хранить ещё и 8 бит дробной части для каждого цветового канала, тем самым обзавестись идеальным качеством. 64-битный цвет дает огромный запас по избыточности, что делает его высококачественным ещё как минимум на шесть лет. Но, к сожалению, ни один современный непрофессиональный видеочип не поддерживает 64-битного цвета, и в ближайшем будущем такого видеочипа не ожидается.

Как изображение из видеопамяти попадает на экран

Те, кто знает ответ на этот вопрос, могут переходить к чтению следующей части. Остальных же прошу слушать внимательнее, потому что мы все ближе и ближе подходим к сущности работы постфильтра.

Итак, идея в том, что обычный CRT-монитор получает аналоговые сигналы, а в памяти видеоадаптера информация хранится в цифровом виде. Front Buffer должен постоянно и непрерывно показываться на мониторе. А его показом занимается RAMDAC. А точнее, последовательным преобразованием цифрового значения каждой его точки в аналоговый сигнал. Обычный RAMDAC состоит из двух основных блоков. Первый — блок выборки из памяти. Он выбирает из участка памяти, где храниться Front Buffer, последовательно цвета всех пикселей (для упрощения не будем рассматривать 1-, 2-, 4- и 8-битные цветовые режимы). Обычно он же временно сохраняет эти данные в кэше, что ускоряет процесс обращения к памяти. Главная задача этого блока постоянно предоставлять информацию о цветах следующего пикселя в порядке следования луча по экрану монитора — слева направо, сверху вниз. Следующий блок — это DAC (по-русски — ЦАП). Он синхронизируется с монитором, и каждый такт выводит комбинацию аналоговых сигналов, соответствующих цвету точки, полученному от предыдущего блока. Казалось бы, все просто. Но, как мы помним, видеокарта может работать в разных цветовых режимах. Поэтому большинство видеоакселераторов содержат в блоке DAC несколько наборов логики. Чаще всего это DAC8, DAC15, DAC16, DAC24 и DAC32 (DAC8 отвечает за палитезированные режимы и поэтому работает как с 256-цветовым режимом, так и с 16-, 4- и 1-цветовым). Некоторые видеокарты могут не содержать некоторые наборы (например, DAC15 или DAC24).

Вот и всё. Вот так работает RAMDAC, и так часть видеопамяти под названием Front Buffer попадает к нам на экран.

Дизеринг

Теперь перейдем к технологии дизеринга (dithering). Так как она нашла свое основное применение именно в 16-битном цвете, то его и рассмотрим. Каждый текстурный конвейер в видеочипах, работающих с High Color режимом, имеет разрядность 24 бита, т.е. по 8 бит на цветовой канал. Такую же разрядность имеет и модуль смешивания цветов. Эффективная же их разрядность 22-бита (знакомо?). Это значит, что какую бы разрядность не имели эти модули, на их выходе реально используются только 22 бита. То есть 7 бит на красную, 8 бит на зеленую и 7 бит на синюю составляющие. Но, как мы помним, мы сейчас генерируем 16-битную картинку, а это значит, что 6 бит у нас лишние. Их можно просто отбросить. Если сделать это, то есть при пересылке не пересылать два младших бита от каждой цветовой составляющей, то мы получим 16-битную картинку без дизеринга. А выглядит это так:

Бяка, одним словом. Слишком явные границы между соседними цветами. А ведь смешивание происходит с более высокой точностью, и именно эту точность мы «отбрасываем» вместе с шестью «лишними» битами. А ведь их можно учитывать. И делается это очень просто. Рассмотрим пример для красной составляющей (как мы видим, наша картинка именно красного цвета, а на самом деле это кусок неба из Quake3:Arena). После генерации реального цвета точки на части выходов блока смешивания появляется 8 бит определяющие красный цвет. Из них мы точно берем старшие шесть бит. Например, эти шесть бит определяют значение 27. Но нам так же интересны и оставшиеся два бита. Если там ноль, значит мы имеем дело с реальным цветом 27, его и ставим. Если два младших бита равны единице, то реальный цвет 27.25, т.е. на четверть больше. И тогда, если точка ставиться на нечетную координату экрана X и четную координату экрана Y, то на это место ставится цвет на единицу больший по интенсивности, в нашем случае 28. Таким образом, на поле из цвета 27 каждая четвертая точка имеет значение 28, т.е. среднее значение цвета поля получается 27.25, что нам и нужно. Если два младших бита, равны 10b (двум), то реальный цвет точки 27.5. Таким образом, уже каждая вторая точка должна иметь значение на единицу больше. Условие усложняется. Если точка ставится на нечетную координату экрана X и четную координату экрана Y, или на четную координату экрана X и нечетную координату экрана Y, то на это место ставится цвет на единицу больший по интенсивности (у нас 28). Аналогично строится условие, в случае, когда младшие два бита равны 11b (тройке). Если точка ставится на нечетную координату экрана X и четную координату экрана Y, или на нечетную координату экрана X и четную координату экрана Y, или на четную координату экрана X и четную координату экрана Y, то на это место ставится цвет на единицу больший по интенсивности. В этом случае на поле из цвета 28 остается каждая четвертая точка 27. И наша картинка (часть неба Quake3) будет выглядеть уже иначе:

Это та же картинка, но уже с дизерингом. Эта картинка ещё и увеличена, для того чтобы была отчетливее видна сеточка дизеринга. В реальном масштабе сеточка заметна ещё меньше, так как глаз видит уже достаточно однородное поле. Отодвиньтесь дальше и вы сами увидите это.

Алгоритм дизеринга можно представить и графически. Таблица ниже показывает, как изменяются четыре соседних точки в зависимости от двух младших битов. В позициях точек указано приращение к базовому цвету, записанному в старших битах.

Такая схема дизеринга называется Ordered. Именно её и использует Voodoo3. Существуют и другие способы дизеринга (другие маски, алгоритмы), но именно Ordered наиболее эффективен, если в видеочипе встроен постфильтр.

Постфильтр

Посмотрим ещё раз на небо Quake3, а точнее на его часть.

Мы видим, как работал дизеринг, и можем с большой уверенностью сказать, какие цвета на самом деле были на выходе блока смешивания, и со стопроцентной вероятностью сказать какие цвета «увидит» наш глаз (не забываем о том, что глаз смешивает соседние невыделенные цвета). Если мы можем определить, какие цвета должны стоять на месте каждого поля из точек, почему это не может видеокарта? Так заставим же её это сделать. Блок DAC16 модуля RAMDAC читает именно такую картинку. Естественно в его кэш поступает не вся картинка сразу, а только несколько горизонтальных линий. Минимальное количество линий две. Как известно, Voodoo Graphics использует маску постфильтра 1×4. Модели 3dfx, начиная с Voodoo2 и выше, используют маску 2×2. DAC16, используя дополнительную логику, сравнивает соседние четыре пикселя, и увидев знакомую «шахматку» смешивает эти цвета. Естественно смешивается не любые четыре соседних цвета, а только те, которые могли создаться дизерингом. То есть дополнительная логика ищет цвета отличающиеся друг от друга на малое значение. Найдя такие, она проверяет их на соответствие таблице Ordered. Зачем? Ну, представим себе, что логика нашла четыре точки, три из которых имеют одинаковый цвет, а один чуть светлее. Естественно таких комбинаций может быть четыре. Но только одна из них могла быть вызвана постфильтром. Эта более светлая точка должна стоять на координатах с нечетным значением X и четным значением Y. Если условия четности выполняются, то логика считает, что это поле продукт дизеринга и смешивает четыре цвета с повышенной точностью. Таким образом, возможно восстановление двух потерянных бит на выходе блока смешивания и восстановления их с точностью в 22 бита. Дополнительная логика DAC16 и называется постфильтром. Постфильтр производит обработку изображения «на лету» и поэтому не влияет на производительность системы. Для повышения качества постфильтрация производится для каждого цветового канала независимо, а не для всего цвета пикселя. Вероятность смешивания цветов, полученных не дизерингом, крайне мала (на практике меньше одного процента), и даже если смешивание таких цветов произойдет — ничего в этом страшного нет, так как наш глаз так и так был бы обманут и самостоятельно смешал бы соседние цвета. Таким образом, постфильтр — это аппаратно-программный комплекс повышения визуализации графического изображения.

В общих словах схема работы такая. Внутренний рендеринг видеокарты Voodoo3 происходит с 22-битной точностью цвета. При этом в память видеокарты (во Frame Buffer) записывается 16-битная отрендеренная картинка с использованием схемы дизеринга на основе признаков четности координат. После завершения рендеринга RAMDAC читает готовое изображение в кэш и на основе признаков ближних цветов для каждого цветового канала и признаков четности координат восстанавливает 22-битный цвет. На выходе RAMDAC получается набор аналоговых сигналов, которые поступают на монитор. Всего комбинаций аналоговых сигналов — 4194304 (произведенные от 22-битов). Это более чем в два раза меньше, чем способен различить человеческий глаз, но гораздо больше, чем реальный 16-битный цвет (в 64 раза точнее).

Уровень (глубина) постфильтрации

Все просто, не так ли? С учетом признаков четности смешиваются мало отличающиеся цвета с маской 2×2. А что значит мало отличающиеся? Для конечной картинки созданной без наложения нескольких текстур на один участок экрана или с наложением в один проход — все понятно. Разница между отдельными цветовыми каналами в пределах одного поля точек, созданных в результате дизеринга, будет равно единице (см. таблицу схемы Ordered выше). А если наложение происходит за несколько проходов? При использовании буфера шаблонов на каждый цветовой канал текстуры приходится по 4 бита, а это значит, что дискретность (а следовательно и разница между «соседними» цветами) возрастет в два/четыре раза. Разницу (глубину) между цветами, которые постфильтр должен считать соседними, устанавливают драйверами. Это значение называется уровнем или глубиной постфильтра. Глубина постфильтра Voodoo3 равна восьми. Кроме того, на создавшийся регион с некоторой сеткой дизеринга (например, светлые единичные точки) может быть наложено изображение, имеющее другую сетку (например, темные единичные точки). Поэтому при более глубоком уровне фильтрации обычной таблицы Ordered недостаточно и необходимо создать новую с производными сетками, получившихся в результате наложения различных и одинаковых сеток, а так же в результате более грубого представления прозрачных текстур.

Таблица сеток постфильтрации с глубиной восемь очень большая, и для того, чтобы мы просто имели представление о полном наборе сеток, ниже приводится такой для постфильтра с глубиной фильтрации равной трем.

При глубине постфильтра равной трем — вот все комбинации четырех соседних пикселей, которые могут создаться в результате дизеринга однопроходного и мультипроходного наложения. Все остальные комбинации создаются не дизерингом. Аналогично составляется таблица соответствия для постфильтрации с другим уровнем (например, для уровня восемь). Алгоритм поиска и сравнения маски упрощается тем, что из четырех соседних цветов, находящейся в маске слева снизу — самый яркий, а справа снизу — самый темный. Как уже говорилось, сравнение происходит для каждого цветового канала независимо, что положительно сказывается на качестве общей картинки. Естественно, чем выше уровень фильтрации, тем с большей глубиной наложения текстур она происходит. Многие замечали в 16-битном цвете при наложении на одно и то же место нескольких полупрозрачных текстур, появляющуюся сеточку дизеринга. Чем больше произошло наложений, тем заметнее сеточка (увеличивается разность между соседними цветами). Например, дым от ракеты в Quake3. Если Voodoo3 производит постфильтрацию с уровнем восемь, то такой постфильтр уберет сеточку на месте наложения максимум восьми текстур. Однако, чем выше уровень фильтрации, тем выше вероятность смешивания соседних цветов, получившихся не в результате дизеринга. Экспериментально была найдена оптимальная глубина постфильтра. Как ни странно, она равна восьми. При уменьшении уровня фильтрации проявляется сеточка на эффектах. Уже при уровне равным шести дым от ракет в Quake3 был явно решетчатым. При увеличении уровня — появляются артефакты, указывающие на смешивание цветов, которые не должны смешиваться и общая четкость картинки резко ухудшается. Дальнейшее рассмотрение работы постфильтра будем проводить для глубины равной восьми.

Полезность постфильтра

Итак, с теорией разобрались, а как же дела обстоят на практике? Посмотрим на следующие скриншоты. Верхнее изображение — чистый 16-битный цвет, а нижнее с постфильтрацией.

Посмотрим на наиболее интересные фрагменты изображения (начиная справа и по часовой стрелке), сравнивая изображения без постфильтрации (справа) и прошедшие через постфильтр (слева).

    

Здесь можно отметить отсутствие решетки на небе и на рамке меню. Это же привело к увеличению размеров пикселей. Но в целом картинка смотрится несколько лучше, так как помимо увеличения размера пикселей, разница между границами цветов уменьшилась, так как фактически количество цветов увеличилось в четыре раза. Картинке стала присуща плавность границ между соседними цветами, несмотря на укрупнение пикселей на этих границах. Границы между соседними объектами не изменились. Рамка меню нисколько не изменила свою форму. Сильно заметная сетка на прозрачной части меню была полностью убрана, что существенно отразилось на увеличении качества.

    

Обратим внимание на цифру «9». Избавившись от решетки, покрывающей девятку, постфильтр не сумел избавиться от «полосатости» цифры. Визуально качество практически не изменилось, а возможно стало немного выше. Полностью убрать решетку со шлема не удалось. Однако даже обработка, прошедшая на части шлема, сделала изображение более плавным, в частности исчезли выбивающиеся из общей картины единичные пиксели. На заднем фоне ворота телепорта (справа) имеют определенный рисунок, который ничуть не пострадал в результате фильтрации, опять же приобретая определенную плавность цветов. Левая часть заднего фона имеет более сложный рисунок, и с ним постфильтр уже не справился, хотя чисто субъективно отфильтрованная картинка мне нравится больше.

    

А вот тут картина неоднозначная. Да, решетка убрана, но частично. И эта частичность проявляется в виде отдельных пикселей другого цвета на равномерном фоне. Да и рамка меню несколько пострадала. Границы формы стали немного угловаты. Но, фрагмент увеличен, и на картинке «в натуре» эти погрешности особо не заметны. К ним нужно присматриваться, чтобы их найти. Такие явные артефакты проявляются только на полупрозрачных объектах, полученных многократным наложением, а эти объекты в современных программах создают преимущественно динамические эффекты. Поэтому поймать артефакты очень тяжело. Так, (при снятой паузе) телепорт переливался множеством цветов, и в целом заметить ошибки постфильтрации просто не успеваешь.

    

От этой картинки достаточно приятные впечатления, однако опять по левой кромке рамки меню несколько «оквадратилась» форма. Опять остались единичные пиксели, но они малозаметны. А ворота, приобретя плавность цветов, унаследовали полосатость, за счет того же укрупнения пикселей. Но, опять же на не увеличенной полной картинке все выглядит достаточно мило.

Рассмотрим ещё несколько фрагментов. На этот раз не увеличенных, чтобы составить впечатление от реальной картинки (всегда верхний скриншот это без постфильтра, а нижний с постфильтром).

Трудно найти отличия, однако то, что снизу мне нравиться больше.

Задний план, а так же реализация дыма и вспышек плазмы с постфильтрации выглядят более эффектно.

А вот этот портал постфильтру обработать удалось несколько хуже, чем предыдущий, однако визуальное качество картинки всё же повысилось.

Здесь со своей задачей постфильтр справился просто блестяще.

Существует мнение, что постфильтр приводит к некоторому размытию картинки. Для того чтобы проверить этот слух, рассмотрим «замыленную» часть картинки прошедшую постфильтрацию (нижняя), и не прошедшую (верхняя).

Как видим, этот артефакт присутствует, однако, на не отфильтрованном фрагменте разглядеть дополнительные детали все же не удается. То есть постфильтр не причастен к факту размытия картинки. Тем более, что на расположенной чуть дальше нечеткого пола стены в точности сохранены все детали. То, что постфильтр замыливает изображение — оказалось не больше чем очередным мифом.

Спрашивается, зачем всё это нужно? Не лучше ли использовать настоящий 32-битный цвет? На самом деле не всегда лучше. Как известно, главная болезнь современных видеокарт — малая полоса пропускания шины данных. А для 16-битного цвета необходима полоса в два раза уже, чем для 32-битного. Таким образом, там, где видеокарта в 32-битном цвете уже не справляется (а такое ПО уже существует для самых мощных современных ускорителей) её можно перевести в 16-битный цвет. И приятно, если в этом режиме работает постфильтр, так как визуально качество картинки несколько увеличивается.

Однако я не могу не удержаться и не продемонстрировать насколько важен 32-битный цвет в серьезных сценах.

    
nVIDIA RivaTNT2 16-bit          3dfx Voodoo3 16-bit


nVIDIA RivaTNT2 32-bit

Действительно, за 32-битным цветом будущее. Но, возникает логичный вопрос, почему бы не использовать постфильтр и в 32-битном цвете. Ответ прост. Там он бесполезен. Не забываем, что постфильтр увеличивает количество цветов с 16-бит до 22-бит. Следовательно, в True Color режимах он будет увеличивать количество цветов с 24-бит до 30-бит, и даже если он будет включен, то человеческий глаз просто не увидит разницы.

Та же 3dfx сейчас увлеклась 32-битным цветом и перестала оптимизировать 16-битный цвет, а совершенствоваться ещё есть куда. Так, можно использовать другие маски (не Ordered), увеличить размер маски (хотя бы до 4×4, правда при этом придется существенно усложнить алгоритм фильтрации) и многое другое. Но, как говорилось, за 32-битным цветом будущее, и так как 16-битный цвет у 3dfx уже оптимизирован, им теперь со спокойной душой можно заняться 32-битным цветом. Очень жаль, что другие компании так и не обратили внимания на постфильтр в 16-битном режиме, ведь при минимуме затрат это может привести к существенному увеличению качества 16-битной графики. Ведь процесс перехода к эре True Color игр будет проходит плавно и ещё достаточно долгое время. Для тех кому постфильтр мешает, можно просто отключить его в драйверах. Драйверами теоретически можно и изменять глубину фильтрации, однако 3dfx не включила эту опцию в драйверах (может и к лучшему).

Возникает последний вопрос. Есть ли альтернатива постфильтру? Есть, и она уже существует. Это FSAA (антиалиазинг). При правильной реализации, конечно. FSAA может ещё много на что повлиять. Это избавление от постфильтра, алиазинга, бесплатная анизотропная фильтрация и многое другое. Пока же FSAA не бесплатен, можно довольствоваться постфильтром. Хотя все же будущее за FSAA. Но это уже совсем другая история…

ЖК-дисплеи

и битовая глубина цвета

Цветовой диапазон компьютера определяется термином «глубина цвета», который представляет собой количество цветов, которые может отображать оборудование с учетом его аппаратного обеспечения. Чаще всего вы увидите 8-битную (256 цветов), 16-битную (65 536 цветов) и 24-битную (16,7 миллиона цветов) режимы. Истинный цвет (или 24-битный цвет) является наиболее часто используемым режимом, поскольку компьютеры достигли достаточного уровня для эффективной работы с такой глубиной цвета.

Некоторые профессиональные дизайнеры и фотографы используют 32-битную глубину цвета, но в основном для увеличения цвета, чтобы получить более четкие тона при рендеринге проекта до 24-битного уровня.

mikroman6 / Getty Images

Скорость и цвет

ЖК-мониторы борются с цветом и скоростью. Цвет на ЖК-дисплее состоит из трех слоев цветных точек, составляющих последний пиксель. Чтобы отобразить цвет, к каждому цветному слою применяется ток, чтобы создать желаемую интенсивность, которая приводит к окончательному цвету. Проблема в том, что для получения цветов ток должен перемещать кристаллы до желаемых уровней интенсивности. Этот переход из включенного состояния в выключенное называется временем отклика.Для большинства экранов он составляет от 8 до 12 миллисекунд.

Проблема со временем отклика становится очевидной, когда ЖК-мониторы отображают движение или видео. Благодаря высокому времени отклика для переходов из выключенного состояния во включенное, пиксели, которые должны были перейти на новые цветовые уровни, следуют за сигналом и приводят к эффекту, называемому размытием движения. Это явление не является проблемой, если на мониторе отображаются такие приложения, как программное обеспечение для повышения производительности. Однако с высокоскоростным видео и некоторыми видеоиграми это может раздражать.

Поскольку потребители требовали более быстрых экранов, многие производители уменьшили количество уровней, отображаемых каждым цветным пикселем. Такое снижение уровней интенсивности позволяет снизить время отклика и имеет недостаток, заключающийся в сокращении общего диапазона цветов, поддерживаемых экранами.

6-битный, 8-битный или 10-битный цвет

Глубина цвета ранее называлась общим количеством цветов, которые может отображать экран. При обращении к ЖК-панелям вместо этого используется количество уровней, которые может отображать каждый цвет.6 = 64 х 64 х 64 = 262 144

Это уменьшение заметно человеческому глазу. Чтобы обойти эту проблему, производители устройств используют технику, называемую дизерингом, когда соседние пиксели используют слегка изменяющиеся оттенки цвета, которые обманом заставляют человеческий глаз воспринимать желаемый цвет, даже если это не совсем тот цвет. Цветное газетное фото — хороший способ увидеть этот эффект на практике. В печати эффект называется полутонами. Используя эту технику, производители заявляют, что достигают глубины цвета, близкой к истинной цветности дисплеев.

Зачем умножать группы по три? Для компьютерных дисплеев преобладает цветовое пространство RGB. Это означает, что для 8-битного цвета окончательное изображение, которое вы видите на экране, представляет собой смесь одного из 256 оттенков красного, синего и зеленого.

Есть еще один уровень отображения, который используют профессионалы, называемый 10-битным дисплеем. Теоретически он отображает более миллиарда цветов, больше, чем может различить человеческий глаз.

У этих типов дисплеев есть некоторые недостатки:

  • Объем данных, необходимых для такого высокого цвета, требует соединителя данных с очень высокой пропускной способностью.Обычно в этих мониторах и видеокартах используется разъем DisplayPort.
  • Даже несмотря на то, что графическая карта отображает более миллиарда цветов, цветовая гамма дисплея — или диапазон цветов, которые он может отображать — значительно меньше. Даже дисплеи со сверхширокой цветовой гаммой, поддерживающие 10-битный цвет, не могут отображать все цвета.
  • Эти дисплеи, как правило, медленнее и дороже, поэтому они не подходят для домашних потребителей.

Как узнать, сколько бит использует дисплей

Профессиональные дисплеи часто рекламируют поддержку 10-битного цвета.Еще раз, вы должны посмотреть на реальную цветовую гамму этих дисплеев. Большинство потребительских дисплеев не говорят, сколько они используют. Вместо этого они обычно указывают количество поддерживаемых цветов.

  • Если производитель указывает цвет как 16,7 миллиона цветов, предположите, что отображение 8-битного цвета.
  • Если в списке указано 16,2 миллиона или 16 миллионов цветов, имейте в виду, что для каждого цвета используется 6-битная глубина.
  • Если глубина цвета не указана, предположим, что мониторы с 2 мс или быстрее будут 6-битными, а большинство панелей с 8 мс и более медленными будут 8-битными.

Действительно ли это важно?

Количество цвета имеет значение для тех, кто профессионально работает с графикой. Для этих людей количество цвета, отображаемого на экране, имеет большое значение. Среднестатистическому потребителю такой уровень цветопередачи на мониторе не понадобится. В результате это, вероятно, не имеет значения. Людей, использующих свои дисплеи для видеоигр или просмотра видео, скорее всего, не будет заботить количество цветов, отображаемых ЖК-дисплеем, а скорость, с которой он может отображаться.В результате лучше всего определить свои потребности и основывать свою покупку на этих критериях.

Спасибо, что сообщили нам!

Расскажите, почему!

Другой Недостаточно подробностей Трудно понять

Bit Depth — Krita Manual 5.0.0 документация

Битовая глубина в основном относится к объему рабочей памяти на пиксель, который вы резервируете для изображения.

Подобно тому, как наличие бумаги A2 в реальной жизни позволяет учесть гораздо больше деталей в конечном чертеже, она действительно занимает больше места на вашем столе, чем простая бумага формата A4.

Однако это относится не только к размеру изображения, но и к необходимой точности для каждого цвета.

Чтобы проиллюстрировать это, я кратко расскажу о том, чего даже нет в Krita:

Индексированные цвета

В старых программах компьютер имел для каждого изображения палитру, содержащую номер для каждого цвета. Размер палитры определяется в битах, потому что компьютер может хранить данные только в битах.

1 бит

Всего два цвета, обычно черный и белый.

4bit (16 цветов)

Всего 16 цветов, они известны тем, что многие ранние игры были представлены в этой цветовой палитре.

8 бит

Всего 256 цветов. 8-битные изображения обычно используются в играх для экономии памяти для текстур и спрайтов.

Однако это недоступно в Крите. Krita вместо этого работает с каналами и подсчитывает, сколько цветов на канал вам нужно (описывается в терминах «бит на канал»).Это называется «настоящий цвет».

Реальный цвет

1, 2 и 3 бит на канал на самом деле не существуют ни в одном графическом приложении, однако, представив их, мы можем представить, как каждый бит влияет на точность: обычно каждый бит подразделяет каждую секцию в цветовом кубе, что означает точность становится в 2 раза больше, чем предыдущий куб.

4 бита на канал (не поддерживается Krita)

Также известен как Hi-Color или 16-битный общий цвет. Немного старая система и не используется за пределами определенных дисплеев.

8 бит на канал

Также известен как «Истинный цвет», «Миллионы цветов» или «24 бит / 32 бит». Стандарт для многих экранов и самая низкая битовая глубина, с которой может справиться Krita.

16 бит на канал

На один шаг выше 8 бит, 16 бит на канал позволяет использовать цвета, которые не могут отображаться на экране. Однако из-за этого у вас, скорее всего, будут более плавные градиенты. Иногда известен как «Deep Color». Этот тип глубины цвета не допускает отрицательных значений, поэтому он имеет точность 16 бит, что означает, что у вас есть 65536 значений на канал.

16-битное с плавающей запятой

Аналогично 16-битному, но с большим диапазоном и меньшей точностью. Если 16 бит допускает только координаты типа [1, 4, 3], 16 битное число с плавающей запятой имеет координаты типа [0.15, 0.70, 0.3759], где [1.0,1.0,1.0] представляет белый цвет. Из-за различий между переменными типа с плавающей запятой и целочисленного типа, а также из-за того, что образы, связанные со сценой, допускают отрицательные значения, у вас есть около 10-11 бит точности на канал в 16-битной плавающей запятой по сравнению с 16 битами в 16-битном int (это 2048 значения на канал в диапазоне 0-1).Требуется для изображений HDR / Scene и часто известен как «половина с плавающей запятой».

32-битное с плавающей запятой

Аналогично 16-битному с плавающей запятой, но с еще большей точностью. Собственная глубина цвета OpenColor IO и, следовательно, быстрее, чем 16-битное плавание в изображениях HDR, если не больше. Из-за природы переменных типа с плавающей запятой 32-битное число с плавающей запятой примерно равно 23-24 битам точности на канал (16777216 значений на канал в диапазоне 0-1), но с гораздо более широким диапазоном (он может намного превышать 1 ), необходимого для значений, связанных с HDR / сценой.Он также известен как «одинарная плавающая точка».

Это важно, если у вас есть рабочее цветовое пространство, большее, чем пространство вашего устройства: по крайней мере, если вы не хотите цветных полос.

И хотя вы можете попытаться создать все свои изображения в виде 32-битного числа с плавающей запятой, это быстро займет вашу оперативную память. Поэтому важно учитывать, какую битовую глубину вы будете использовать для какого изображения.

Битовая глубина, что это такое и для чего вы ее используете?

Бит слова состоит из двух слов, двоичного и цифрового.Битовая глубина относится к информации о цвете, хранящейся в изображении. Бит означает количество тональных вариаций изображения. Понимание тональных значений в изображении может помочь вам получить наилучшее возможное качество печати. В фотошопе есть 3 типа битовой глубины.

8-битная глубина

8-битные изображения имеют 256 цветов. Каждый цвет изображения в RGB (красный, зеленый, синий) создается из градиента от черного к белому. Между абсолютным черным и абсолютным белым имеется 256 оттенков серого. Это означает, что у красного — 256, у зеленого — 256, а у синего — 256.Математика: 256 x 256 x 256 = 16,7 миллиона возможных цветов.

16-битная глубина

Это то же самое, что и 8-битный, за исключением того, что теперь у вас 65 536 × 65 536 × 65 536 = 281 триллион цветов. Теперь я уверен, что вы можете представить себе, что только с 256 оттенками серого вы можете увидеть полосы (иногда). С 65 536 полосатость была устранена как возможное ограничение в ваших изображениях.

32-битная глубина

32 бит поддерживает миллионы цветов. Глубина цвета прямо пропорциональна размеру графического файла.Размер файла с 32-битной глубиной цвета больше, чем у файла с 16-битной глубиной цвета. Следовательно, для отображения 32-битного цветного файла требуется больше времени по сравнению с 16-битным графическим файлом с глубиной цвета. Некоторые приложения для постобработки, такие как Adobe Photoshop, предлагают 32-разрядные версии. Биты в этом случае относятся к количеству возможных адресов памяти. С 32-битной версией вы можете использовать до 4 ГБ физической памяти.

Битовая глубина Количество цветов

8 бит: 256 цветов
16 бит: 65 536 цветов
32 бит: 16 777 215 цветов

Битовая глубина имеет значение при пост-продакшене.Когда мы делаем большие отпечатки, создаем HDR-фотографии или заботимся о сохранении большого диапазона тональных значений, разумно работать с нашими изображениями в 16-битном режиме, который дает нам большую тональность и цветовые значения. Постарайтесь как можно дольше поработать в 16-битном режиме.

Как проверить / изменить настройки битов в Photoshop

Проверить легко.
1. Откройте изображение в Photoshop
2. Перейдите в верхнее меню и щелкните изображение> режим
3. Здесь вы увидите галочку рядом с битами / каналом, на которые установлено ваше изображение.

Хотите узнать больше о глубине цвета или высококачественном редактировании изображений?

Специалисты по редактированию изображений нашей Image Studio будут рады помочь. Пожалуйста, позвоните по телефону +31 168 476 144 или отправьте нам письмо по электронной почте.

Битовая глубина и субдискретизация цвета

* Предупреждение * В этой статье довольно подробно. Вы обнаружите, что большую часть наших сообщений в блоге будет легко читать, мы даже будем раздавать шаблоны и другие советы по использованию нашего программного обеспечения. Однако сегодня мы пойдем немного глубже, поэтому, если вы готовы узнать, как битовая глубина и цветовая подвыборка влияют на выходную полосу пропускания, то эта статья для вас!

В предыдущей статье мы подробно рассмотрели разрешение и частоту кадров, а также их влияние на выходную полосу пропускания.Двумя другими основными факторами, влияющими на пропускную способность вывода, являются битовая глубина цвета и субдискретизация цвета.

Цветовая битовая глубина

Мы должны начать с основ. Цифровые изображения состоят из маленьких точек, называемых «пикселями», разного цвета. «Разрешение» видеоизображения — это количество пикселей в ширину и в высоту выходного изображения. Цвет пикселя представляет собой комбинацию красного, зеленого и синего света. Если все три цвета на 100%, то пиксель белый, если все на 0%, пиксель черный, любая другая комбинация приводит к спектру доступных цветов на основе глубины цвета видеопотока.

ПРИМЕЧАНИЕ. Описанная цветовая модель — это модель RGB, которая используется для вывода графики на компьютер. Для стандартов цифрового вещательного видео (SDI) используется цветовая модель YCbCr, которая сильно отличается, но более сложна для концептуального понимания. Мы немного обсудим эти различия в следующем разделе, но я думаю, что основы глубины цвета лучше понять с помощью модели RGB.

Большинство видеопотоков, особенно в прямом эфире, представляют собой 8-битные видеопотоки.Это означает, что для каждого из трех цветов RGB (красного, зеленого и синего) имеется 256 градаций (от 0 до 255), которые в сочетании определяют цвет пикселя. Так, например, для «смешивания» чистого красного цвета значение R будет 255, а значения G и B каждое будут равны 0. Чистый белый цвет будет иметь 255 для всех значений RGB, а чистый черный будет равен 0 для всех значений. . Используя эти комбинации, можно определить 16,7 миллиона цветов (256 x 256 x 256). Вы можете увидеть, как меняются эти значения, поиграв с ползунками на этой странице: http: // colorizer.org

Иногда требуется еще больший диапазон цветов, и по этой причине существует 10-битный видеопоток. В 10-битных потоках доступно более миллиарда различных цветов, поскольку каждый из трех компонентов имеет 1024 градации (1024 x 1024 x 1024 = 1,07 миллиарда). Хотя это полезно для некоторого контента, разница в уровне обработки цвета не заметна на большинстве светодиодных экранов или проекционных дисплеев.

Итак, если вы выводите 8-битный видеопоток с разрешением 1280 x 720, то скорость передачи данных для вывода равна размеру кадра (1280×720), умноженному на количество кадров в секунду (60), умноженное на общее количество цветовых бит (3 x 8):

(1280 × 720) размер кадра × 60 кадра в секунду × 24 бит на пиксель = 1.3 гбит / с

Обратите внимание, что все выходные потоки программного обеспечения Renewed Vision (по состоянию на сентябрь 2019 г.) являются 8-битными.

Субдискретизация цвета

Последним фактором выходной полосы пропускания является субдискретизация цвета. Обработка видео требует больших вычислительных ресурсов и может привести к большим размерам файлов, а также к большой полосе пропускания данных при воспроизведении через устройства вещания (например, продукты Blackmagic SDI). Таким образом, производители видеооборудования придумали другой метод более эффективной обработки видео, изучив, как человеческий глаз и мозг видят визуальные образы.Мы гораздо более чувствительны к яркости (насколько темным или ярким) является изображение, чем к конкретным цветам. Из-за этого при обработке видео большая часть информации о цвете изображения часто может быть выброшена, пока сохраняется информация о яркости. Это называется субдискретизацией цвета.

Количество субдискретизации обозначается отношением информации о яркости к информации о цвете. Цветовая модель, используемая для трансляции видео, не основана на независимых значениях красного, зеленого и синего цветов, как описано выше.Скорее, широковещательное видео основано на яркости (Y) и цвете или «цветности» (представленной как Pb и Pr в цифровом компонентном видео). Сложите их вместе, и вы получите YPbPr. Мы не будем слишком углубляться в то, как это работает, но вы можете увидеть, как меняются цвета на основе изменения ползунков, показанных на http://colorizer.org в разделе YPbPr.

Субдискретизация цвета обозначается как отношение скорости передачи данных, используемой для этих трех каналов (Y: Pb: Pr). Таким образом, если каждый канал получает одинаковую скорость передачи данных, это обозначается как 4: 4: 4.В 8-битном видеопотоке, который составляет 4: 4: 4, каждый канал получает полные 8 бит информации на пиксель, что приводит к 8 x 3 или 24 битам. Если бы это было 10-битное видео в формате 4: 4: 4, то потребовалось бы 30 бит на пиксель информации. Поскольку наши глаза не так чувствительны к информации о цвете, мы часто сокращаем объем хранимой информации о цвете наполовину, что означает соотношение 4: 2: 2… каналы Pb и Pr получают половину информации канала яркости. Это означает, что 8-битный видеопоток будет использовать 8 бит для яркости, 4 для Pb и 4 для Pr… 8 + 4 + 4 = 12 бит.Для 10-битного потока 4: 2: 2 будет использоваться 10 бит для яркости, 5 для Pb и 5 для Pr… всего 20 бит на пиксель.

Итак, учитывая, что это вариант, логичный вопрос: какое это имеет значение?

Как и глубина цвета, в большинстве случаев это не имеет большого значения… по крайней мере, в пространстве «окончательного вывода», которое занимают продукты Renewed Vision. При фактическом создании видеороликов или фильмов наличие дополнительной информации о цвете из исходного материала в некоторой степени важно, потому что это дает большую гибкость при цветокоррекции (осветление / затемнение областей изображения с выделением цветов разных снимков).Однако после того, как видео закончено, дополнительная информация о цвете обычно не имеет большого значения для конечного зрителя. Однако есть некоторые исключения. Классическим примером является снимок солнечного неба … здесь различные цвета синего, переходящие от светлого к темному, создают полосы на изображении, если данных о цвете недостаточно.

Одно интересное замечание: поскольку большая часть потребительского контента сильно сжимается, а большая часть цветовой информации удаляется, обычным обходным решением для цветовой полосы выше является добавление некоторого шума к изображению.Подобно тонкому мягкому фильтру, шум сглаживает края и создает изображения, которые, хотя и имеют недостатки, гораздо менее заметны.


По умолчанию вся обработка широковещательных выходов в продуктах Renewed Vision выполняется в формате 4: 2: 2.

Зачем вам это нужно? Все дело в скорости передачи данных!

Все, что имеет значение, — это расчет пропускной способности при использовании широковещательных выходов. Такие продукты, как PVP3 и ProPresenter 6, которые позволяют использовать несколько видеовыходов через SDI, могут выводить видео только в том случае, если для этого имеется достаточная пропускная способность между ЦП и видеооборудованием.Если вы выводите, например, на карту Decklink Quad во внешнем корпусе Thunderbolt 3, вам необходимо убедиться, что общая пропускная способность для видеопотоков, отправляемых по кабелю Thunderbolt, составляет <22 Гбит / с. Знание того, как рассчитываются эти скорости передачи данных, важно для понимания того, что возможно с данной единицей оборудования.

Итак, допустим, я хотел вывести восемь видеовыходов 1080p60 из PVP3.
Размер кадра: 1920 × 1080
Частота кадров: 60

Эта диаграмма показывает, что у вас будет примерно 2 Гбит / с на поток … это приведет к тому, что восемь таких потоков будут занимать 16 Гбит / с данных на шине Thunderbolt 3, что ниже Предел 22 Гбит / с.


О Брэде Уэстоне

Брэд Уэстон — президент Renewed Vision и 20-летний производственный волонтер в своей местной церкви. Больше всего его вдохновляет помогать людям делать больше с меньшими затратами.


Есть идея для блога?

Мы будем рады это услышать! Вы даже можете быть одним из наших приглашенных блоггеров. Нажмите кнопку ниже, чтобы отправить электронное письмо нашему отделу маркетинга, и мы свяжемся с вами!

Глубина цвета | Photoshop вики

Глубина цвета определяет, сколько цветов может быть воспроизведено в изображении.Он указывает, сколько бит данных используется для представления значения цвета или сколько битов используется в каждом канале.

История []

Ранние компьютерные мониторы имели «однобитную» глубину цвета — пиксель был либо включен, либо выключен. Цветные мониторы позволяли отображать более яркие изображения, но глубина цвета по-прежнему была ограничена. 8-битные дисплеи (которые были похожи на режим индексированных цветов) позволяли выбирать до 256 цветов из более широкого диапазона. 16-битные дисплеи продвинулись дальше, используя 5-битные (32 уровня) красный и синий каналы и 6-битный (64 уровня) зеленый канал.

24-битная глубина цвета (8 бит на канал) позволяла изображениям в достаточной степени походить на реальную жизнь, настолько, что мониторы не выходили за пределы этой глубины. (32-битные режимы в мониторах фактически используют 24-битную глубину, а дополнительные восемь бит не используются.) Формат изображения JPEG использует 24-битную глубину цвета. Формат изображения PNG может использовать 24-битную глубину, а также 32-битную глубину, используя четвертый 8-битный канал для прозрачности.

Хотя устройства вывода ограничены до 8 бит на канал, устройства ввода, такие как камеры и сканеры, могут выходить за рамки этого.Формат RAW, используемый в камерах, часто использует максимальную доступную глубину цвета. Дополнительная глубина позволяет выполнять более строгое редактирование без возможной потери данных изображения, как в изображениях 8bpc.

Глубина цвета в Photoshop []

По умолчанию Photoshop использует для редактирования 8-битные каналы. Версия 2.5 позволяла использовать 16-битные каналы с полной настройкой и поддержкой фильтров, выполненной CS. Версия CS2 представила 32-битные каналы и функции, позволяющие использовать изображения с высоким динамическим диапазоном.

Глубину цвета можно изменить в меню Изображение> Режим , где также доступны цветовые режимы.

Как правило, не следует уменьшать глубину цвета, пока изображение не будет готово к экспорту.

Внешние ссылки []

Эта статья является незавершенной. Пожалуйста, помогите Photoshop Wiki , улучшив его.

Мы не можем найти эту страницу

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}} *

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}} / 500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$ item}} {{l10n_strings.ПРОДУКТЫ}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$ select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR}}

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$ select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

Что такое битовая глубина? »Изображения» Windows »Tech Ease

Битовая глубина относится к информации о цвете, хранящейся в изображении. Чем выше битовая глубина изображения, тем больше цветов оно может сохранить.Самое простое изображение, 1-битное изображение, может отображать только два цвета: черный и белый. Это потому, что бит 1 может хранить только одно из двух значений: 0 (белый) и 1 (черный). 8-битное изображение может хранить 256 возможных цветов, а 24-битное изображение может отображать более 16 миллионов цветов. По мере увеличения глубины цвета размер файла изображения также увеличивается, поскольку для каждого пикселя изображения необходимо сохранить больше информации о цвете.

Когда вы сохраняете (или экспортируете) изображение в формате GIF или PNG, вы можете выбрать разрядность итогового файла.С некоторыми типами изображений, которые, естественно, имеют мало цветов, такими как логотипы или простой дизайн, вы можете значительно уменьшить размер файла изображения без ухудшения качества изображения. Для других изображений (особенно с градиентами) уменьшение количества цветов в изображении сильно ухудшит качество изображения.

Примеры ниже демонстрируют взаимосвязь между битовой глубиной и качеством изображения. Мы взяли небольшую деталь из нашей любимой иллюстрации робота-жонглера и экспортировали ее с разной глубиной цвета.Изменения будут наиболее заметны в градациях цветов шляпы.

24-битный цвет: 2 24 = 16 777 216 цветов, 45 КБ

8-битный цвет: 2 8 = 256 цветов, 17 КБ

7-битный цвет: 2 7 = 128 цветов, 13 КБ

6-битный цвет: 2 6 = 64 цвета, 10 КБ

5-битный цвет: 2 5 = 32 цвета, 8 КБ

4-битный цвет: 2 4 = 16 цветов, 6 КБ

3-битный цвет: 2 3 = 8 цветов, 5 КБ

2-битный цвет: 2 2 = 4 цвета, 4 КБ

1-битный цвет: 2 1 = 2 цвета, 3 КБ

Образец рисунка из коллекции иллюстраций роботов FCIT на веб-сайте TIM.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *