Что означают измерения глубины цвета?

Question

Глубину цвета часто называют X битами. Что это значит и как это влияет на фотографию? Какая шкала используется, то есть линейная, экспоненциальная, логарифмическая и т. Д.?

Answer 1

Что немного?

Компьютеры хранят значения в виде двоичных чисел. Каждая цифра двоичного числа называется битом. 2 ^ N, где N - количество битов - максимальное количество вещей, которые может представлять двоичное число.

Пример Пожалуйста

Черно-белое изображение (здесь нет серого, только черно-белое) может быть представлено с глубиной цвета 1 бит. 2 ^ 1 = 2. Эти два цвета - черный и белый.

Назад на старых компьютерах Mac вы можете установить глубину цвета: 16 цветов, 256 цветов, тысячи цветов, миллионы цветов. Эти параметры соответствуют разным значениям глубины в битах: 4, 8, 16 и 24 бита. Битовая глубина на компьютерных мониторах всегда относится к сумме битовой глубины красного, зеленого и синего пикселей. Если сумма не делится на 3, то обычно зеленый получает дополнительный бит, так как ваш глаз наиболее чувствителен к зеленому.

Какие числа в реальном мире?

Nikon d7000: 14 бит на пиксель.

Большинство компьютерных мониторов отображают цвета с 8 битами на цвет в общей сложности 24 бит на пиксель.

Масштаб

Датчики изображения являются линейными, что означает, что половина значений представляет самый яркий останов света, затем следующую четверть следующую остановку и так далее. Это означает, что темные значения быстро сжимаются в небольшое количество возможных значений. Чем выше битовая глубина, тем лучше качество темных пикселей.

Как это влияет на фотографию?

Чем больше бит, тем больше данных. Это не может быть подделано. Чем больше битов, тем выше качество работы при обработке изображений.

Более высокие значения не всегда лучше, хотя. Проектирование АЦП (аналоговых цифровых преобразователей) с большой разрядностью очень сложно. Это связано с тем, что уровень шума преобразователя должен быть ниже (V) / 2 ^ N, где V - напряжение входного сигнала, а N - битовая глубина. Это напряжение, V / 2 ^ N, называется наименее значимым разрядным напряжением (часто называемым «один младший разряд»). Это напряжение, которое представляет каждый бит. Если уровень шума больше одного LSB, LSB не хранит полезные данные и должен быть удален.

Пример: 5-вольтный сигнал оцифровывается 10-битным АЦП. Под каким напряжением должен сохраняться шум?

Используя уравнение для напряжения LSB: 5 / (2 ^ 10) = (5/1024) В, 4,88 мВ.

Answer 2

Цветовые или тоновые уровни хранятся в «словах», причем каждое слово содержит N «битов».
Каждый бит может быть либо выключен, либо включен (или высокий или низкий, или 0 или 1).
Таким образом, поскольку двоичный «бит» имеет два состояния, он может хранить одно из двух «состояний» или уровней.
Объединение битов в «слово» позволяет слову хранить любое из большего числа состояний.
2 бита могут хранить одно из 2 x 2 = 4 состояний.
8 битов могут хранить одно из 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 = 256 состояний.

Количество уровней или тонов, доступных для N битов, задается как
2 х 2 х 2 ... N тонов или 2 ^ N уровней.

2 ^ 16 = 16 бит = 65536
2 ^ 14 = 14 бит = 16 384
2 ^ 12 = 12 бит = 4096
2 ^ 10 = 10 бит = 1024
2 ^ 8 = 8 бит = 256
1 бит = вкл / выкл = черный и белый ИЛИ любые 2 цвета на выбор.

Если доступно очень мало тонов или уровней цветов, «настоящие» имеющиеся цвета должны храниться как ближайшее доступное значение. Итак, различные оттенки зеленого «комков вместе», как и красные, коричневые, аквамариновые, мандариновые, октариновые или ....

16 битов = 65 536 уровней (см. Ниже) более чем достаточно, чтобы сделать цвета непрерывно изменяемыми в соответствии с большинством систем человеческого глаза и мозга. 14 битов достаточно для большинства простых смертных, и даже 12 битов достаточно для большинства целей. Снизьте до 10 бит, и люди начнут видеть полосатость и потерю плавных изменений цвета.

На рисунке ниже показано изображение с разрешением "16", 8, 4 и 1 бит.
Я говорю «16», поскольку, в то время как данные о цвете хранятся в 16 битах, я выбрал исходное изображение, которое подходит, и оно получилось в 2004 году с помощью «мостовой» камеры Minolta 7Hi с 12-битным АЦП (аналого-цифровой преобразователь). ).

На расстоянии 500 мм и более от большинства мониторов на левой руке два изображения, вероятно, выглядят одинаково - и тем более на расстоянии 1 м или более. Но более пристальный взгляд покажет огромную разницу. Изучение исходного изображения покажет различия более четко. (Щелкните правой кнопкой мыши и откройте в новой вкладке или в программе просмотра изображений). Более белые части цветка, по-видимому, расфокусированы, но листья разбиты на полосы одинакового цвета, а не почти непрерывные изменения, которые происходят в 16 битах.

Answer 3

На самом базовом уровне, чем выше глубина цвета, тем более плавные градации тона, которые может отображать изображение.

В этом видео сравниваются Nikon D800 на 14 битах и ​​Hasselblad H4D-40 на 16 битах.

http://youtu.be/9UBTE4xpvpk