Что имеет однотонную окраску байт пиксель

Обновлено: 04.07.2024

Битовая глубина, или глубина цвета — это количество бит, используемых для указания цвета одного пикселя в растровом изображении или буфере кадра видео. Также этим понятием часто обозначается количество бит, используемых для каждого цветного компонента одного пикселя. Глубина двоичных знаков определяет количество уникальных цветов в палитре изображения с точки зрения количества 0 и 1 или “бит”, которые используются для указания каждого цвета.

Что такое битовая глубина

Глубина цвета — это количество двоичных знаков, используемых для хранения одного пикселя экрана. Другими словами, это количество различных цветов, которые могут быть представлены аппаратным или программным обеспечением. Но это не означает, что изображение обязательно использует все цвета. Когда речь идет о пикселе, понятие глубина цвета — это то, что может быть определено как бит на пиксель (bpp). Он определяет количество используемых двоичных знаков для одного пикселя. Тогда глубина цвета изображения относится к числу бит на пиксель на мониторе компьютера для представления определенного цвета.

Вам будет интересно: Новый Chevrolet Silverado: технические характеристики и особенности

Количество уникальных оттенков

Вам будет интересно: Ford Taunus: краткая история модели

Когда речь идет о цветовом компоненте, понятие может означать количество двоичных знаков на компонент — бит на канал или на цвет. Глубина цвета с большим значением может указывать на передачу цвета с таким высоким уровнем точности. В качестве альтернативы ее также называют пиксельной глубиной.

Изображения с более высокой битовой глубиной могут кодировать больше оттенков или цветов, поскольку имеется больше комбинаций 0 и 1. Глубина цветов — это количество таких комбинаций. Чем больше бит на пиксель, тем лучше цветопередача и качество монитора. Пространственное разрешение экрана монитора можно вычислить по следующей формуле: произведение количества строк изображения на общую сумму точек в строке.

Разрешение экрана и пиксельная глубина

Понятия количества цветов и глубины цвета связаны с понятием разрешения монитора. Монитор может отображать графику в различном качестве. Глубина цвета и разрешение характеризуют качество изображения.

Среди самых распространенных разрешений - 800 x 600, 1024 x 768, 1280 x 1024 пикселей на дюйм. Режим экрана и глубина цвета также зависят друг от друга. Зная один из параметров, можно рассчитать другой. Для изображения в градациях серого глубина бит определяет количество уникальных оттенков. Количество отображаемых цветов меняется в широком диапазоне. На современных мониторах и дисплеях глубина цвета — это параметр, который может принимать значение от 256 при глубине 8 бит до более чем 16 миллионов при глубине в 24.

Вам будет интересно: Выбираем NAS для системы видеонаблюдения

Основные цвета и их кодирование

Каждый цветной пиксель в цифровом изображении создается с помощью комбинации трех основных цветов: красного, зеленого и синего. Каждый основной цвет часто называют цветовым каналом. Он может иметь любой диапазон значений интенсивности, заданных его глубиной бита. Глубина бит для каждого основного цвета называется битами на канал. Бит на пиксель (bpp) относится к сумме двоичных знаков во всех трех цветовых каналах и представляет общие цвета, доступные на каждом пикселе. Часто возникает путаница с цветными изображениями, и может быть непонятно, относится ли размещенный номер к битам на пиксель или на канал. Использование bpp в качестве суффикса помогает различать эти два термина.

Примеры глубины цвета точки

У большинства цветных изображений с цифровых камер битовая глубина составляет 8 двоичных знаков на канал. Поэтому они могут использовать в общей сложности восемь 0 и 1. Глубина цвета и количество цветов при этом составляют 28 или 256 различных комбинаций, либо 256 различных значений интенсивности для каждого основного цвета. Когда все три основных цвета объединены в каждом пикселе, это позволяет использовать до 16 777 216 разных цветов, или “истинный цвет”. Такая глубина называется 24-битной, поскольку каждый пиксель состоит из трех каналов с глубиной цвета 8 бит. Количество цветов, доступных для любого X-битового изображения, равно 2X, если X относится к битам на пиксель, и 23X, если X относится к битам на канал.

Визуализация битовой глубины

Человеческий глаз может различать только около 10 миллионов разных цветов. Поэтому сохранение изображения, где глубина цвета — более 24 бит, является чрезмерным, если единственная цель — это обычный просмотр. С другой стороны, изображения с более чем 24 bpp все еще весьма полезны, поскольку они лучше сохраняются при пост-обработке. Потому этот параметр может быть полезен для фотографов. Цветные градации и палитру глубины цвета в изображениях с менее чем 8 бит на цветовой канал можно четко увидеть на гистограмме изображения. Доступные настройки битовой глубины зависят от типа файла. Стандартные файлы JPEG и TIFF могут использовать только 8 и 16 бит на канал соответственно.

Цветовая точность и гамма

Вам будет интересно: Ford Focus ST: фото, описание, технические характеристики, особенности автомобиля и отзывы

Глубина цвета — это только один из аспектов цветового представления, определяющий, как можно выразить тонкие уровни цвета. Другим аспектом является то, как может быть выражен широкий диапазон цветов или гамма. Определение как цветовой точности, так и гаммы выполняется с помощью спецификации кодирования цвета, которая присваивает значение цифрового кода местоположению в цветовом пространстве.

Отличие графических чипов в системах VGA и Macintosh

Direct color

High color

True color

Цветопередача в 24 бита почти всегда использует 8 бит каждого из R, G, B. По состоянию на 2018 год 24-битная глубина цвета используется практически для всех компьютеров и телефонов, а также для большинства форматов хранения изображений. Почти во всех случаях, когда 32 бит на пиксель означают, что 24 используются для цвета, остальные 8 являются альфа-каналами или не используются. 224 дает 16 777 216 вариаций цвета.

Особенности человеческого восприятия цвета

Человеческий глаз может различать до десяти миллионов цветов, и поскольку гамма дисплея меньше, чем диапазон человеческого зрения, это означает, что этот диапазон содержит больше оттенков, чем может быть воспринято человеком. Однако дисплеи неравномерно распределяют цвета в пространстве для облегчения восприятия человеком, поэтому люди могут видеть изменения между соседними цветами в цветовой гамме. Монохроматические изображения устанавливают все три канала на одно и то же значение. В результате получается всего 256 различных цветов и, следовательно, более заметная полоса различия. Некоторое программное обеспечение пытается сгладить уровень серого в цветовых каналах, чтобы увеличить его, хотя в современном программном обеспечении это гораздо больше используется для субпиксельной визуализации. Она позволяет увеличить разрешение пространства на ЖК-экранах, где цвета имеют несколько разные позиции.

Deep color

Стандарты DVD-Video и Blu-ray Disc поддерживают бит глубиной 8 бит на цвет в YCbCr с подвыборкой цветности 4:2:0. Системы Macintosh относятся к 24-битовому цвету как к "миллионам цветов". Он также часто используется для обозначения всех глубин цвета, больших или равных 24. Глубокий цвет, или Deep color, состоит из миллиарда или более цветов. Используются глубины цвета 30, 36 и 48 бит на пиксель, также называемые 10, 12 или 16 бит на канал.

Использование глубины цвета в различных системах

Некоторые системы SGI имели 10 или более бит для видеосигнала и могли быть настроены для интерпретации данных, хранящихся таким образом для отображения. Часто для них добавляется альфа-канал того же размера, в результате получается 40, 48 или 64 бит для каждого пикселя. Некоторые более ранние системы размещали три 10-битных канала в 32-битном слове, причем 2 бита не использовались или использовались как 4-уровневый альфа-канал. Формат файла Cineon, который был популярен для движущихся изображений, использовал эту глубину цвета. Цифровые камеры могли производить 10 или 12 бит на канал в своих исходных данных, а 16 бит — это наименьшая адресуемая единица, которая позволяла бы обрабатывать данные.

Доказано, поскольку люди в основном являются трихроматами, хотя существуют тетрахроматы, воспринимающие не три основных цвета, а четыре. Для хранения и работы с изображениями можно использовать "мнимые" основные цвета, но обычно их количество составляет три, как в системе RGB.

Цвет на экране получается при суммировании лучей трёх основных цветов — красного, зелёного и синего. Если интенсивность каждого из них достигает \(100\), то получается белый цвет. Минимальная интенсивность трёх базовых цветов даёт чёрный цвет.

Для описания каждого составляющего цвета требуется \(1\) байт (\(8\) бит) памяти, а чтобы описать один цвет, требуется \(3\) байта, т.е. \(24\) бита, памяти.

Для кодирования одного цвета пикселя определяется длина двоичного кода, которая называется глубиной цвета . Рассчитать глубину цвета можно по формуле: N = 2 i , где N —количество цветов в палитре, i — глубина цвета. Интенсивность каждого из трёх цветов — это один байт (т.е. число в диапазоне от \(0\) до \(255\)), т.е. каждая составляющая может принимать \(256\) значений. Таким образом, с использованием трёх составляющих можно описать \(256⋅256⋅256 = 16777216 \)различных цветовых оттенков, а, значит, модель RGB имеет приблизительно \(16,7\) миллионов различных цветов.
Таким количеством цветов определяется, в основном, палитра современного монитора.

При печати изображений на принтерах используется цветовая модель, основными красками в которой являются голубая (Cyan), пурпурная (Magenta) и жёлтая (Yellow).

Чтобы получить чёрный цвет, в цветовую модель был включен компонент чистого чёрного цвета (BlacK). Так получается четырёхцветная модель, называемая CMYK .

Область применения цветовой модели CMYK — полноцветная печать. Именно с этой моделью работает большинство устройств печати.

Из-за несоответствия цветовых моделей часто возникает ситуация, когда цвет, который нужно напечатать, не может быть воспроизведен с помощью модели CMYK (например, золотой или серебряный). В этом случае применяются краски Pantone.

Все файлы, предназначенные для вывода в типографии, должны быть конвертированы в CMYK . Этот процесс называется цветоделением .

При просмотре CMYK -изображения на экране монитора одни и те же цвета могут восприниматься немного иначе, чем при просмотре RGB -изображения.

В модели CMYK невозможно отобразить очень яркие цвета модели RGB , модель RGB , в свою очередь, не способна передать тёмные густые оттенки модели CMYK , поскольку природа цвета разная.

Отображение цвета на экране монитора часто меняется и зависит от особенностей освещения, температуры монитора и цвета окружающих предметов. Кроме того, многие цвета, видимые в реальной жизни, не могут быть выведены при печати, не все цвета, отображаемые на экране, могут быть напечатаны, а некоторые цвета печати не видны на экране монитора.

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

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

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

Постараюсь подробно "на пальцах" рассказать, как изображение записывается в память машины.

Итак. Главный тезис: для того, чтобы послать нашему другу мемчик или сохранить демотиватор себе на телефон, требуется изобразить его в "ноликах и единичках".

О памяти машины

Потому что память машины устроена именно так: она содержит сплошняком ячейки, в которых может быть только "0" или "1". Конечно, там не цифры записаны. Они только называются "логический ноль" или "логическая единица". На самом деле, всё зависит от технологии, по которой изготовлена память машины. Например, кучу лет назад (даже "олды" не все припомнят) существовали перфокарты. Такие картонные карточки с цифрами. У них ещё уголок один был срезан:

В качестве логических нулей и единиц использовались дырочки. 864 дырочки или "недырочки". Технология, вообще-то, не очень. Если оператор ошибался в одной дырочке, то карту приходилось менять полностью. Ну, или заклеивать/прорезать лезвием. В современных машинах, конечно, и метод другой, и количество немного больше (в Вкипедии написано, что "кинчик" на 1 гигабайт, в прямом смысле, весил бы 22 тонны, если бы его на перфокартах пробивали).

В разных ситуациях словом бит называют:

одни значок (дырочка-недырочка, ноль-один)
одно место, на котором может быть записан либо ноль, либо один
единицу измерения количества информации

Очень важная деталь. Биты (2) сгруппированы в сегменты по 8 штук. Такие сегменты называются байты . Аналогично битам, у слова "байт" есть несколько значений. Важно то, что машина не может прочитать один бит. За раз ей нужно прочитать целый байт, а только потом из него выделить бит. То же с записью - за раз можно записать только один целый байт, но не бит. Если нам надо поменять один бит, мы должны считать весь байт, заменить там бит с помощью логических операций, перезаписать байт обратно.

Про изображения

Существует масса способов записать картинку только ноликами и единичками. В школе проходят растровый и векторный. К векторному, возможно, я обращусь ещё, а вот про растровый расскажу подробнее. Суть проста: изображение разбивается на одинаковые клеточки. Эти клеточки называются "пиксели" или "пикселы". Кто как привык. Каждый пиксель имеет один единственный цвет. Получается мозаика.

Читайте также: