Вопрос 7. Глубина цвета

Глубина цвета – это количество бит, отводимых для кодирования одного пикселя.

Если для кодирования одного пикселя взять 1 бит – то с его помощью мы можем получить только 2 цвета: черный (0) и белый (1), то есть черно-белое изображение.

2 бита – 4 цвета (00, 01, 10, 11)

8 бит – 2 8 цветов = 256 цветов и т.д.

Таким образом, число цветов можно определить по формуле:

где, N – количество цветов,

I - битовая глубина цвета.

Вывод : чем больше бит применяется для кодирования 1 пикселя, тем больше цветов и реалистичнее изображение, но и размер файла тоже увеличивается.

Таким образом, объем файла точечной графики – это произведение ширины и высоты изображения в пикселях на глубину цвета.

При этом совершенно безразлично, что изображено на фотографии. Если три параметра одинаковы, то размер файла без сжатия будет одинаков для любого изображения.

Пример расчета . Определить размер 24-битного графического файла с разрешением 800 х 600.

Решение . Из условия файл имеет параметры

А = 800 пикселей

В = 600 пикселей

Глубина цвета I = 24 бита (3 байта)

тогда формула объема файла V = A + B + I

V = 800 х 600 х 24 = 11520000 бит = 1440000байт = 1406, 25 Кбайт = 1,37 Мб

Пример 2. В процессе оптимизации количество цветов было уменьшено с 65536 до 256. Во сколько раз уменьшился объем файла.

Из формулы N = 2 I следует, что глубина цвета I 1 = log 2 65536 = 16 бит, а после оптимизации I 2 = log 2 256 = 8 бит

При этом, размеры картинки в пикселях не изменились. используя формулу для вычисления объема файла имеем: V 1 = a x b x 16 = 16 ab и

V 2 = a x b x 8 = 8 ab

Составляем пропорцию V 1: V 2 = 16 ab: 8 ab

Итак: размер графического файла зависит от размеров изображения и количества цветов.

При этом качественное изображение с 24 или 32 битным кодированием получается довольно большим (мегабайт).

Это очень неудобно для хранения и передачи изображений (особенно в сети Интернет). Поэтому графические файлы подвергаются оптимизации.

Глубина цвета – количество бит, проходящий на 1 пиксел (bpp). Наиболее популярным разрешением является 8 bpp (256 цветов), 16 bpp (65536 цветов)

С 80-х гг. развивается технология обработки на ПК графической информации. Форму представления на экране дисплея графического изображения, состоящего из отдельных точек (пикселей), называют растровой.

Минимальным объектом в растровом графическом редакторе является точка. Растровый графический редактор предназначен для создания рисунков, диаграмм.

Разрешающая способность монитора (количество точек по горизонтали и вертикали), а также число возможных цветов каждой точки определяются типом монитора.

Распространённая разрешающая способность – 800 х 600 = 480 000 точек.

1 пиксель чёрно-белого экрана кодируется 1 битом информации (чёрная точка или белая точка). Количество различных цветов К и количество битов для их кодировки связаны формулой: К = 2b.

Современные мониторы имеют следующие цветовые палитры: 16 цветов, 256 цветов; 65 536 цветов (high color), 16 777 216 цветов (true color).

В табл. 1 показана зависимость информационной ёмкости одного пикселя от цветовой палитры монитора.

Таблица 1

Количество цветов монитора	Количество бит, кодирующих одну точку
	16 (2 16 = 65 536)
	24 (2 24 =16 777 216)

Объём памяти , необходимой для хранения графического изображения, занимающего весь экран (видеопамяти), равен произведению разрешающей способности на количество бит, кодирующих одну точку . В видеопамяти ПК хранится битовая карта (двоичный код изображения), она считывается процессором не реже 50 раз в секунду и отображается на экране.

В табл. 2 приведены объёмы видеопамяти для мониторов с различными разрешающей способностью и цветовой палитрой.

Таблица 2

		256 цветов	65536 цветов	167777216 цветов

Ввод и хранение в ЭВМ технических чертежей и им подобных графических изображений осуществляются по-другому. Любой чертёж состоит из отрезков, дуг, окружностей. Положение каждого отрезка на чертеже задаётся координатами двух точек, определяющих его начало и конец. Окружность задаётся координатами центра и длиной радиуса. Дуга – координатами начала и конца, центром и радиусом. Для каждой линии указывается её тип: тонкая, штрихпунктирная и т.д. Такая форма представления графической информации называется векторной. Минимальной единицей, обрабатываемой векторным графическим редактором, является объект (прямоугольник, круг, дуга). Информация о чертежах обрабатывается специальными программами. Хранение информации в векторной форме на несколько порядков сокращает необходимый объём памяти по сравнению с растровой формой представления информации.

Видеопамяти находится двоичная информация об изображении, выводимом на экран. Почти все создаваемые, обрабатываемые или просматриваемые с помощью компьютера изображения можно разделить на две большие части - растровую и векторную графику.

Растровые изображения представляют собой однослойную сетку точек, называемых пикселами (pixel, от англ. picture element). Код пиксела содержит информации о его цвете.

Для черно-белого изображения (без полутонов) пиксел может принимать только два значения: белый и черный (светится - не светится), а для его кодирования достаточно одного бита памяти: 1 -- белый, 0 -- черный.

Пиксел на цветном дисплее может иметь различную окраску, поэтому одного бита на пиксел недостаточно. Для кодирования 4-цветного изображения требуются два бита на пиксел, поскольку два бита могут принимать 4 различных состояния. Может использоваться, например, такой вариант кодировки цветов: 00 -- черный, 10 -- зеленый, 01 -- красный, 11 -- коричневый.

На RGB-мониторах все разнообразие цветов получается сочетанием базовых цветов -- красного (Red), зеленого (Green), синего (Blue), из которых можно получить 8 основных комбинаций:

			цвет
			коричневый

Разумеется, если иметь возможность управлять интенсивностью (яркостью) свечения базовых цветов, то количество различных вариантов их сочетаний, порождающих разнообразные оттенки, увеличивается. Количество различных цветов -- К и количество битов для их кодировки -- N связаны между собой простой формулой: 2 N = К.

В противоположность растровой графике векторное изображение многослойно. Каждый элемент векторного изображения - линия, прямоугольник, окружность или фрагмент текста -- располагается в своем собственном слое, пикселы которого устанавливаются независимо от других слоев. Каждый элемент векторного изображения является объектом, который описывается с помощью специального языка (математических уравнения линий, дуг, окружностей и т. д.). Сложные объекты (ломаные линии, различные геометрические фигуры) представляются в виде совокупности элементарных графических объектов.

Задачи

Контрольные вопросы

1. Сколько двоичных разрядов необходимо для кодирования 1 символа?

2. Средняя скорость чтения ученика составляет 160 символов в минуту. Сколько информации он переработает за 7 часов непрерывного чтения текста?

3. В чём суть растровой формы представления графической информации?

4. Сколько бит информации необходимо для кодирования 1 точки чёрно-белого экрана монитора?

5. По какой формуле определяется объём видеопамяти дисплея?

6. В чём суть векторной формы представления графической информации?

Задача 1. Определить размер 24-битного графического файла с разрешением 1024 х 600.

Задача 2. В процессе оптимизации количество цветов было уменьшено с 65536 до 2. Во сколько раз уменьшился объем файла.

Задача 3. Дан двоичный код рисунка. Известно, что рисунок монохромный и матрица имеет размер 8X8. Восста­новите рисунок по коду:

а) 00111100 01000010 00000010 01111110 10000010 10000010 10000110 01111011

б) 10111110 11000001 10000001 00111110 00000001 00000001 10000001 01111110

в) 00111111 01000010 01000010 01000010 00111110 00100010 01000010 11000111

Задача 4 . Изображение на экране дисплея строится из отдель­ных точек (пикселей). Пусть установлено разрешение экрана 1200x1024. Сколько байт займет образ экра­на в памяти компьютера, если сохранить его (пото­чечно, в формате bit map -* bmp) как:

а) монохромное изображение;

б) 256-цветный рисунок;

в) 24-разрядный рисунок.

Задача 5. Для кодирования оттенка цвета одной точки (пиксе­ля) цветного изображения в соответствии с RGB моделью цветообразования используется 1 байт (8 бит): 3 бита для кодирования уровня яркости красного (Red) цвета, 2 бита для кодирования уровня яркости зеленого (Green) цвета и 3 бита на синий (Blue) цвет. Определите:

а) сколько уровней яркости каждого цвета может быть закодировано таким образом;

б) сколько всего цветовых оттенков изображения можно передать.

Решите ту же задачу, но при условии использования режима True Color, когда для передачи цвета одного пикселя используется 3 байта - по одному на каждый цвет.

Тест

1. Учебная программа занимает 19 Кбайт памяти ПК. Инструкция к программе занимает 1 кадр дисплея (25 строк по 80 символов). Какую часть программы занимает инструкция?

а) 2000 байт;

в) 1/10 часть;

2. Экран компьютера может работать в различных режимах, которые отличаются разрешающей способностью и количеством возможных цветов каждой точки.

Заполните таблицу:

3. Что является минимальным объектом, используемым в растровом графическом редакторе?

а) Точка экрана (пиксель);

б) объект (прямоугольник, круг и т.д.);

в) палитра цветов;

г) знакоместо (символ).

4. Для чего предназначен векторный графический редактор?

а) Для создания чертежей;

б) для построения графиков:

в) для построения диаграмм;

г) для создания и редактирования рисунков.

6. Какого количества информации требует двоичное кодирование 1 точки на черно-белом экране (без градации яркости)?

г) 16 байт.

7. Растровый графический файл содержит черно-белое изображение с 16 градациями серого цвета размером 10х10 точек. Каков информационный объём этого файла?

б) 400 байт;

г) 100 байт.

Правильные ответы к тесту 2.2: 1-г, 3-а, 4-а, 5-б, 6-а, 7-в.

Код - это набор условных обозначений (или сигналов) для записи (или передачи) некоторых заранее определенных понятий.

Кодирование информации – это процесс формирования определенного представления информации. В более узком смысле под термином «кодирование» часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.

Обычно каждый образ при кодировании (иногда говорят - шифровке) представлении отдельным знаком.

Знак - это элемент конечного множества отличных друг от друга элементов.

В более узком смысле под термином "кодирование" часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.

Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (например, звуки, изображения, показания приборов и т. д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. Например, чтобы перевести в числовую форму музыкальный звук, можно через небольшие промежутки времени измерять интенсивность звука на определенных частотах, представляя результаты каждого измерения в числовой форме. С помощью программ для компьютера можно выполнить преобразования полученной информации, например "наложить" друг на друга звуки от разных источников.

Аналогичным образом на компьютере можно обрабатывать текстовую информацию. При вводе в компьютер каждая буква кодируется определенным числом, а при выводе на внешние устройства (экран или печать) для восприятия человеком по этим числам строятся изображения букв. Соответствие между набором букв и числами называется кодировкой символов.

Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц (а не десяти цифр, как это привычно для людей). Иными словами, компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления, поскольку при этом устройства для их обработки получаются значительно более простыми. Ввод чисел в компьютер и вывод их для чтения человеком может осуществляться в привычной десятичной форме, а все необходимые преобразования выполняют программы, работающие на компьютере.

Способы кодирования информации.

Одна и та же информация может быть представлена (закодирована) в нескольких формах. C появлением компьютеров возникла необходимость кодирования всех видов информации, с которыми имеет дело и отдельный человек, и человечество в целом. Но решать задачу кодирования информации человечество начало задолго до появления компьютеров. Грандиозные достижения человечества - письменность и арифметика - есть не что иное, как система кодирования речи и числовой информации. Информация никогда не появляется в чистом виде, она всегда как-то представлена, как-то закодирована.

Двоичное кодирование – один из распространенных способов представления информации. В вычислительных машинах, в роботах и станках с числовым программным управлением, как правило, вся информация, с которой имеет дело устройство, кодируется в виде слов двоичного алфавита.

Кодирование символьной (текстовой) информации.

Основная операция, производимая над отдельными символами текста - сравнение символов.

При сравнении символов наиболее важными аспектами являются уникальность кода для каждого символа и длина этого кода, а сам выбор принципа кодирования практически не имеет значения.

Для кодирования текстов используются различные таблицы перекодировки. Важно, чтобы при кодировании и декодировании одного и того же текста использовалась одна и та же таблица.

Таблица перекодировки - таблица, содержащая упорядоченный некоторым образом перечень кодируемых символов, в соответствии с которой происходит преобразование символа в его двоичный код и обратно.

Наиболее популярные таблицы перекодировки: ДКОИ-8, ASCII, CP1251, Unicode.

Исторически сложилось, что в качестве длины кода для кодирования символов было выбрано 8 бит или 1 байт. Поэтому чаще всего одному символу текста, хранимому в компьютере, соответствует один байт памяти.

Различных комбинаций из 0 и 1 при длине кода 8 бит может быть 28 = 256, поэтому с помощью одной таблицы перекодировки можно закодировать не более 256 символов. При длине кода в 2 байта (16 бит) можно закодировать 65536 символов.

Кодирование числовой информации.

Сходство в кодировании числовой и текстовой информации состоит в следующем: чтобы можно было сравнивать данные этого типа, у разных чисел (как и у разных символов) должен быть различный код. Основное отличие числовых данных от символьных заключается в том, что над числами кроме операции сравнения производятся разнообразные математические операции: сложение, умножение, извлечение корня, вычисление логарифма и пр. Правила выполнения этих операций в математике подробно разработаны для чисел, представленных в позиционной системе счисления.

Основной системой счисления для представления чисел в компьютере является двоичная позиционная система счисления.

Кодирование текстовой информации

В настоящее время, большая часть пользователей, при помощи компьютера обрабатывает текстовую информацию, которая состоит из символов: букв, цифр, знаков препинания и др. Подсчитаем, сколько всего символов и какое количество бит нам нужно.

10 цифр, 12 знаков препинания, 15 знаков арифметических действий, буквы русского и латинского алфавита, ВСЕГО: 155 символов, что соответствует 8 бит информации.

Единицы измерения информации.

1 байт = 8 бит

1 Кбайт = 1024 байтам

1 Мбайт = 1024 Кбайтам

1 Гбайт = 1024 Мбайтам

1 Тбайт = 1024 Гбайтам

Суть кодирования заключается в том, что каждому символу ставят в соответствие двоичный код от 00000000 до 11111111 или соответствующий ему десятичный код от 0 до 255.

Необходимо помнить, что в настоящее время для кодировки русских букв используют пять различных кодовых таблиц (КОИ - 8, СР1251, СР866, Мас, ISO), причем тексты, закодированные при помощи одной таблицы не будут правильно отображаться в другой

Основным отображением кодирования символов является код ASCII - American Standard Code for Information Interchange- американский стандартный код обмена информацией, который представляет из себя таблицу 16 на 16, где символы закодированы в шестнадцатеричной системе счисления.

Кодирование графической информации.

Важным этапом кодирования графического изображения является разбиение его на дискретные элементы (дискретизация).

Основными способами представления графики для ее хранения и обработки с помощью компьютера являются растровые и векторные изображения

Векторное изображение представляет собой графический объект, состоящий из элементарных геометрических фигур (чаще всего отрезков и дуг). Положение этих элементарных отрезков определяется координатами точек и величиной радиуса. Для каждой линии указывается двоичные коды типа линии (сплошная, пунктирная, штрихпунктирная), толщины и цвета.

Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей), полученных в результате дискретизации изображения в соответствии с матричным принципом.

Матричный принцип кодирования графических изображений заключается в том, что изображение разбивается на заданное количество строк и столбцов. Затем каждый элемент полученной сетки кодируется по выбранному правилу.

Pixel (picture element - элемент рисунка) - минимальная единица изображения, цвет и яркость которой можно задать независимо от остального изображения.

В соответствии с матричным принципом строятся изображения, выводимые на принтер, отображаемые на экране дисплея, получаемые с помощью сканера.

Качество изображения будет тем выше, чем "плотнее" расположены пиксели, то есть чем больше разрешающая способность устройства, и чем точнее закодирован цвет каждого из них.

Для черно-белого изображения код цвета каждого пикселя задается одним битом.

Если рисунок цветной, то для каждой точки задается двоичный код ее цвета.

Поскольку и цвета кодируются в двоичном коде, то если, например, вы хотите использовать 16-цветный рисунок, то для кодирования каждого пикселя вам потребуется 4 бита (16=24), а если есть возможность использовать 16 бит (2 байта) для кодирования цвета одного пикселя, то вы можете передать тогда 216 = 65536 различных цветов. Использование трех байтов (24 битов) для кодирования цвета одной точки позволяет отразить 16777216 (или около 17 миллионов) различных оттенков цвета - так называемый режим “истинного цвета” (True Color). Заметим, что это используемые в настоящее время, но далеко не предельные возможности современных компьютеров.

Кодирование звуковой информации.

Из курса физики вам известно, что звук - это колебания воздуха. По своей природе звук является непрерывным сигналом. Если преобразовать звук в электрический сигнал (например, с помощью микрофона), мы увидим плавно изменяющееся с течением времени напряжение.

Для компьютерной обработки аналоговый сигнал нужно каким-то образом преобразовать в последовательность двоичных чисел, а для этого его необходимо дискретизировать и оцифровать.

Можно поступить следующим образом: измерять амплитуду сигнала через равные промежутки времени и записывать полученные числовые значения в память компьютера.

Цифровые камеры или, по крайней мере, профессиональные цифровые камеры, имеют возможность съемки в формате RAW, вот уже несколько лет, позволяя вам открывать изображения в Photoshop и редактировать их в режиме 16 bit, а не в режиме 8 bit, как вы обычно делали со стандартными JPEG изображениями.

Несмотря на это, многие фотографы, даже профессиональные, по-прежнему делают свои снимки в формате JPEG, даже если их камера поддерживает формат RAW. И хотя есть совсем немного весомых аргументов при выборе JPEG против RAW - высокая скорость съемки и намного меньший размер файлов - первое, что приходит на ум, - многие люди по-прежнему снимают в JPEG просто потому, что они не понимают разницы между редактированием изображений в режиме 16 bit. В этом уроке мы как раз и разберем эту разницу.

Что означает термин «8 бит»?
Вы должно быть ранее слышали термины 8 бит и 16 бит, но что они значат? Когда вы делаете снимок на цифровую камеру и сохраняете его в формате JPEG, вы создаете стандартное 8 битное изображение. Формат JPEG был вокруг нас долгое время с появлением цифровой фотографии и даже во время совершенствования программы Photoshop, но в последнее время его недостатки становятся все больше и больше заметными. Один из них - невозможность сохранить файл JPEG в формате 16 бит, поскольку он попросту его не поддерживает. Если это JPEG изображение (с расширением «.jpeg»), это 8 битное изображение. Но что же все-таки значит «8 бит»?
Если вы читали наш урок «RGB и цветовые каналы», вы знаете, что каждый цвет в цифровом изображении создается из комбинации трех основных ярких цветов - красный (red), зеленый (green) и синий (blue):

Неважно, какой цвет вы видите на экране. Он все равно был сделан из некоторой комбинации этих трех цветов. Вы можете подумать: «Это невозможно! Мое изображение имеет миллионы цветов. Как вы можете создать миллион цветов только из красного (red), зеленого (green) и синего (blue)?»

Хороший вопрос. Ответ заключается в смешении оттенков красного, зеленого и синего! Существует множество оттенков каждого цвета, с которыми вы можете работать и смешивать между собой, даже больше, чем вы себе можете представить. Если бы у вас был чисто красный, чисто зеленый и чисто синий цвет, то все, что вы сможете создать - семь различных цветов, включая белый, если вы смешаете все эти три цвета вместе.

Вы также можете включить сюда же восьмой цвет - черный, - который вы могли бы получить в случае, если полностью удалите красный, зеленый и синий.
Но что, если у вас, скажем, 256 оттенков красного, 256 оттенков зеленого и 256 оттенков синего? Если произвести математические вычисления, 256х256х256=16,8 миллионов. Теперь вы можете создать 16,8 миллионов цветов! И это, конечно же, то, что вы можете получить от 8 битного изображения - 256 оттенков красного, 256 оттенков зеленого и 256 оттенков синего дают вам миллионы возможных цветов, которые вы обычно видите на фото:

Откуда берется число 256? Итак, 1-бит имеет значение 2. Когда вы перемещаетесь от 1 бита, вы находите значение, используя выражение «2 в степени (количество последующих битов)». Например, чтобы найти значение 2 бит, вам нужно посчитать «2 в степени 2» или «2х2», что равняется 4. Таким образом, 2 бита равно 4.
4х-битное изображение будет «2 в степени 4», или «2х2х2х2», что дает нам 16. Следовательно, 4 бита равняется 16.

Мы проделаем то же самое для 8 битного изображения, это будет «2 в степени 8», или «2х2х2х2х2х2х2х2», что дает нам 256. Вот откуда берется число 256.
Не переживайте, если это показалось вам запутанным, непонятным и скучным. Это всего лишь объяснение того, как работает компьютер. Просто запомните, что если вы сохраняете изображение в формате JPEG, вы сохраняете его в режиме 8bit, что дает вам 256 оттенков красного, зеленого и синего, 16,8 миллионов возможных цветов.

Итак, может показаться, что 16, 8 миллионов цветов - это много. Но говорят, все познается в сравнении, и если вы не сравнивали это с количеством возможных цветов 16 битного изображения, то, можно сказать, вы еще ничего не видели.

Как мы только что уяснили, сохраняя фото в формате JPEG, мы получаем 8 битное изображение, которое дает нам 16,8 миллионов возможным цветов.
Кажется, что это много, и это так, если вы подумаете, что человеческий глаз даже не может увидеть столько цветов. Мы можем различать всего несколько миллионов цветов, в лучшем случае, при определенных навыках, чуть больше 10 миллионов, но никак не 16, 8 миллионов.

Поэтому даже 8 битное изображение содержит гораздо больше цветов, чем мы можем видеть. Зачем же тогда нам нужно больше цветов? Почему недостаточно 8 бит? Итак, вернемся к этому чуть позже, а для начала, давайте посмотрим на разницу между 8 битными и 16 битными изображениями.

Ранее мы выяснили, что 8 битное изображение дает нам 256 оттенков красного, зеленого и синего цвета, и мы получили это число, используя выражение «2 в степени 8» или «2х2х2х2х2х2х2х2», что равно 256. Мы произведем те же расчеты для того, чтобы узнать, сколько цветов мы можем получить в 16 битном изображении. Все, что нам нужно - найти значение выражения «2 в степени 16» или «2х2х2х2х2х2х2х2х2х2х2х2х2х2х2х2», которое, если вы посчитаете на калькуляторе, равно 65 536. Это означает, что когда мы работаем с 16 битным изображением, мы имеем 65 536 оттенков красного, 65 536 оттенков зеленого и 65 536 оттенков синего. Забудьте о 16,8 миллионах! 65 536 х 65 536 х 65 536 дает нам 281 триллион возможных цветов!

Теперь вы можете подумать: «Ничего себе, это, конечно, здорово, но вы только что сказали, что мы не можем увидеть даже 16,8 миллионов цветов, которые нам дает 8 битное изображение, неужели так важны эти 16 битные изображения, дающие нам триллионы цветов, которые мы не можем видеть?»
Когда наступает время редактировать наши изображения в Photoshop, это действительно очень важно. Давайте посмотрим, почему.

Редактирование в режиме (mode ) 16 бит.
Если у вас есть два одинаковых фото, откройте их в Photoshop, разница должна быть в том, что одно изображение должно быть в режиме 16 бит с его триллионом возможных цветов, а другое - в режиме 8 бит с его 16, 8 возможных цветов. Вы, должно быть, подумали, что версия 16 битного изображения должна выглядеть лучше 8 битного, поскольку она имеет больше цветов. Но очевиден факт, что множество фотографий попросту не содержит 16, 8 миллионов цветов, не говоря уже о триллионах цветов для точного воспроизведения содержимого изображения.

Обычно они содержат несколько сотен тысяч цветов, в лучшем случае, хотя некоторые могут достигать и нескольких миллионов в зависимости от их содержимого (а также в зависимости от размера фото, поскольку вам необходимы миллионы пикселей для просмотра миллиона цветов). Плюс, как вы уже знаете, человеческий глаз не может видеть, во всяком случае, 16,8 миллионов цветов. Это означает, что если вы расположите рядом два изображения 8 бит и 16 бит, они будут для нас выглядеть одинаково.

Так почему же лучше работать с 16 битными изображениями? Одно слово - гибкость. Когда вы редактируете изображение в Photoshop, рано или поздно, если вы будете продолжать его редактирование, вы столкнетесь с проблемами. Самая распространенная проблема известна как «ступенчатость», когда вы теряете очень много деталей в изображении, после чего Photoshop не может отображать плавные переходы от одного цвета к другому. Вместо этого вы получаете ужасный ступенчатый эффект между цветами и их тональными значениями.

Позвольте мне показать, что я имею в виду. Вот два простых черно-белых градиента, которые я создал в Photoshop. Оба градиента одинаковы. Первое было создано как 8 битное изображение. Вы видите цифру 8, обведенную в красный кружок в верхней части окна документа, которая говорит о том, что документ открыт в 8 битном режиме:

А вот точно такой же градиент, созданный в качестве 16 битного изображения. Нет никаких отличий, кроме того факта, что в названии документа указан режим 16 бит, оба градиента выглядят одинаково:

Посмотрите, что получается, когда я их редактирую. Я собираюсь применить одинаковые изменения к обоим градиентам. Для начала я нажму Ctrl+L (Win) / Command+L (Mac) для вызова коррекции Photoshop Уровни (Levels), и не вдаваясь в подробности того, как работают уровни, я просто перемещаю нижние черный и белый слайдеры Выходных значений (Output) по направлению к центру. Опять же, я проделаю это с обоими градиентами:

Перемещение нижнего черного и белого слайдеров Выходных значений (Output) по направлению к центру в диалоговом окне Уровни ( Levels ).

По существу, я взял полный диапазон градиентов от чисто черного слева к чисто белому справа и сплющил их в очень маленький сегмент в центре, который представляет собой в итоге средние оттенки серого цвета. В действительности я не изменил градиент. Я только сконцентрировал его тональный диапазон в очень маленьком пространстве.
Кликну Ок, чтобы выйти из диалогового окна Уровни (Levels), и теперь давайте снова посмотрим на градиенты. Вот 8 битный градиент:

А вот 16 битный градиент:

Оба градиента после коррекции с помощью Уровней (Levels) теперь выглядят как сплошной серый, но они по-прежнему выглядят одинаково, хотя верхний градиент в режиме 8 бит, а нижний - 16 бит. Посмотрите, что получится, когда я снова применю Уровни (Levels) для того, чтобы растянуть тональный диапазон градиента обратно к чисто черному слева и к чисто белому справа. Я перемещу черный и белый слайдеры Входных значений (Input) диалогового окна Уровни (Levels) по направлению к центру, на этот раз, чтобы распределить темные участки градиента обратно в чисто черный слева и светлые части обратно к чисто белому вправо.

Перемещение Входных значений ( Input ) черного и белого слайдеров по направлению к центру для распределения темных частей градиента обратно в чисто черный слева и светлых части обратно к чисто белому вправо.

Давайте снова посмотрим на наши два градиента. Первый - 8 битный градиент:

Оуч! Наш сглаженный черно-белый градиент больше не выглядит таковым! Вместо этого он имеет «ступенчатый» эффект, о котором я говорил, где вы легко можете видеть, как сменяются оттенки серого друг за другом, а это потому, что мы потеряли огромную часть деталей изображения после проведения тех коррекций, которые мы проделали с Уровнями (Levels). Таким образом, 8 битное изображение не очень хорошо справилось с этой задачей. Посмотрим, что случилось с 16 битным изображением:

Посмотрите на него! Даже после больших корректировок, которые я произвел с помощью Уровней (Levels), 16 битный градиент справился с задачей без единой помарки! Почему так? Почему 8 битный градиент потерял так много деталей, а 16 битный - нет? Ответ лежит в том, о чем мы говорили до этого момента. 8 битное изображение может содержать только максимум 256 оттенков серого, в то время как 16 битное изображение может содержать до 65 536 оттенков серого. Даже, несмотря на то, что оба градиента выглядели одинаково вначале, 16 тысяч дополнительных оттенков серого дают нам больше гибкости во время редактирования и вероятность появления каких-либо проблем впоследствии. Конечно, даже 16 битные изображения в конечном итоге достигают того момента, когда начинают терять много деталей, и вы будете видеть проблемы после множества редактирований изображения, но в 8 битных изображениях этот момент наступает быстрее, а с 16 битным изображением мы можем иметь дело намного дольше.
Давайте попытаемся на этот раз те же самые вещи рассмотреть на примере обычного фото.

Редактирование фото в режиме (mode ) 16 бит
Попытаемся тот же самый эксперимент редактирования применить к полноцветному фото. Я взял фото с пляжным мячом, которое мы видели на первой странице. Вот изображение в стандартном 8 битном режиме. Снова мы видим число 8 в верхней части окна документа:

А вот то же самое фото, но в режиме 16 бит:

Оба изображения выглядят одинаково на данный момент, как и те два градиента.
Единственная разница между ними заключается в том, что верхнее изображение 8 битное, а нижнее 16 битное изображение. Попытаемся произвести те же самые корректировки с помощью Уровней (Levels). Сейчас я редактирую изображение экстремальным методом, это, конечно же, не то, что вы обычно делаете со своими изображениями. Но этот способ даст вам четкое представление того, насколько сильно мы можем повредить изображение, если оно в режиме 8 бит по сравнению с незначительными разрушениями, которые происходят при редактировании 16 битной версии изображения.

Я снова нажимаю сочетание клавиш Ctrl+L (Win) / Command+L (Mac) для вызова диалогового окна Уровни (Levels), и перемещаю слайдеры Выходных значений (Output) внизу по направлению к центру, в ту же точку, что и в случае с градиентами. Снова проделываю то же самое с обоими изображениями: 8 битная и 16 битная версия изображений:

Перемещение белого и черного слайдеров Выходных значений ( Output ) по направлению к центру в диалоговом окне Уровни (Levels).

Вот как выглядит 8 битное изображение после концентрирования тонального диапазона в маленьком пространстве, где вы обычно найдете информацию о средних тонах:

А вот как выглядит 16 битное изображение:

Опять-таки обе версии идентичны. Нет видимых различий между 16 битной и 8 битной версией.
Теперь вызовем Уровни (Levels) и установим обратно значения тональности, чтобы темные участки стали чисто черными, а светлые - чисто белыми:

Перемещение черного и белого слайдера Входных значений ( Input ) по направлению к центру в диалоговом окне Уровни (Levels) для сосредоточения темных участков изображения в черном цвете, а светлых - в белом.

Теперь давайте посмотрим, есть ли какая разница между 16 битной версией и 8 битной. Для начала, 8 бит:

О, нет! Как и с градиентом, 8 битному изображению нанесен довольно приличный ущерб благодаря редактированию. Очень заметный переход в цвете, особенно на воде, которая выглядит как какой-нибудь эффект рисования, нежели как полноцветное фото. Вы также можете заметить повреждения на пляжном мяче, а также на песке в нижней части фото. На данный момент, 8 битное изображение принесло мало пользы.
Посмотрим, что же произошло с 16 битным изображением:

Снова, как и с градиентом, 16 битная версия осталась без помарки! Каждый бит остался таким же, как и до редактирования, в то время как 8 битное изображение потеряло много деталей. И это все потому, что 16 битная версия имеет такое огромное количество возможных цветов в распоряжении. Даже после сильного воздействия, которое я совершил, я не смог нанести изображению видимых повреждений благодаря режиму 16 бит.

Итак, как вы можете воспользоваться преимуществами 16 битного изображения? Просто. Делайте всегда снимки в формате RAW вместо JPEG (разумеется, конечно, если ваша камера поддерживает raw), затем открывайте и редактируйте его в Photoshop, как 16 битное изображение. Помните о том, что когда вы работаете с 16 битным изображением, его размер больше, чем 8 битного изображения, и, если у вас старый компьютер, он может повлиять на продолжительность обработки фотографии в Photoshop. Также, несмотря на то, что новые версии Photoshop с каждым разом все лучше и лучше в этом плане, не каждый фильтр доступен для коррекции изображения в режиме 16 бит, но большинство основных работает. Если вы захотели работать в 8 битном режиме, перейдите в меню Изображение (Image) в верхней части экрана и выберите Режим (Mode), а затем выберите 8 бит. Постарайтесь работать в 16 битном режиме настолько долго, насколько это возможно до переключения в режим 8 бит. Также убедитесь, что вы переключились на режим 8 бит до печати изображения, или даже сохраните свою 16 битную версию изображения как Photoshop .PSD файл, а затем сохраните отдельную 8 битную версию для печати.

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

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

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

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

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

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

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

© 2014 сайт

Разрядность или глубина цвета цифрового изображения – это число двоичных разрядов (бит), используемых для кодирования цвета единичного пикселя.

Следует различать термины бит на канал (bpc – bits per channel) и бит на пиксель (bpp – bits per pixel). Разрядность по каждому из индивидуальных цветовых каналов измеряется в битах на канал, сумма же разрядов всех каналов выражается в битах на пиксель. Например, изображение в палитре Truecolor имеет разрядность 8 бит на канал, что эквивалентно 24 битам на пиксель, т.к. цвет каждого пикселя описывается тремя цветовыми каналами: красным, зелёным и синим (модель RGB).

Для изображения, закодированного в RAW-файле, число бит на канал совпадает с числом бит на пиксель, поскольку до интерполяции каждый пиксель, полученный с помощью матрицы с массивом цветных фильтров Байера, содержит информацию лишь об одном из трёх первичных цветов.

В цифровой фотографии принято описывать разрядность преимущественно с помощью бит на канал, и потому, говоря о разрядности, я буду подразумевать исключительно биты на канал, если прямо не указано иное.

Разрядность определяет максимальное количество оттенков, которые могут присутствовать в цветовой палитре данного изображения. Например, 8-битное чёрно-белое изображение может содержать до 2 8 =256 градаций серого цвета. Цветное же 8-битное изображение может содержать по 256 градаций для каждого из трёх каналов (RGB), т.е. всего 2 8x3 =16777216 уникальных комбинаций или цветовых оттенков.

Высокая разрядность особенно важна для корректного отображения плавных тональных или цветовых переходов. Любой градиент в цифровом изображении не является непрерывным изменением тона, а представляет собой ступенчатую последовательность дискретных значений цвета. Большое количество градаций создаёт иллюзию плавного перехода. Если же полутонов слишком мало, ступенчатость видна невооружённым глазом и изображение теряет реалистичность. Эффект возникновения визуально различимых скачков цвета в областях изображения, исходно содержащих плавные градиенты, называется постеризацией (от англ. poster – плакат), поскольку фотография, в которой недостаёт полутонов, становится похожей на плакат, отпечатанный с использованием ограниченного числа красок.

Разрядность в реальной жизни

Чтобы наглядно проиллюстрировать изложенный выше материал, я возьму один из своих карпатских пейзажей и покажу вам, как бы он выглядел при различной разрядности. Помните, что увеличение разрядности на 1 бит означает удвоение количества оттенков в палитре изображения.

1 бит – 2 оттенка.

1 бит позволяет закодировать всего два цвета. В нашем случае это чёрный и белый.

2 бита – 4 оттенка.

С появлением полутонов изображение перестаёт быть просто набором силуэтов, но всё равно смотрится довольно абстрактно.

3 бита – 8 оттенков.

Уже различимы детали переднего плана. Полосатое небо – хороший пример постеризации.

4 бита – 16 оттенков.

Начинают проявляться детали на склонах гор. На переднем плане постеризация уже почти незаметна, но небо остаётся полосатым.

5 бит – 32 оттенка.

Очевидно, что области с низким контрастом, отображение которых требует большого количества близких полутонов, больше всего страдают от постеризации.

6 бит – 64 оттенка.

Горы уже почти в порядке, а вот небо по-прежнему выглядит ступенчато, особенно ближе к углам кадра.

7 бит – 128 оттенков.

Мне не к чему придраться – все градиенты выглядят плавными.

8 бит – 256 оттенков.

И вот перед вами исходная 8-битная фотография. 8 бит вполне достаточно для реалистичной передачи любых тональных переходов. На большинстве мониторов вы не заметите разницы между 7 и 8 битами, так что даже 8 бит могут показаться излишними. Но всё же стандартом для высококачественных цифровых изображений являются именно 8 бит на канал, чтобы с гарантированным запасом перекрыть способность человеческого глаза различать градации цвета.

Но если 8 бит хватает для реалистичной цветопередачи, то для чего же может понадобиться разрядность больше 8? И откуда весь этот шум о необходимости сохранять фотографии с разрядностью в 16 бит? Дело в том, что 8 бит достаточно для хранения и отображения фотографии, но не для её обработки.

При редактировании цифрового изображения тональные диапазоны могут как сжиматься, так и растягиваться, в результате чего часть значений постоянно отбрасывается или округляется, и в конечном итоге количество полутонов может упасть ниже того уровня, который необходим для плавной передачи тональных переходов. Визуально это проявляется в возникновении всё той же постеризации и прочих режущих глаз артефактов. Например, осветление теней на две ступени приводит к растягиванию диапазона яркостей в четыре раза, а значит, отредактированные участки 8-битной фотографии будут выглядеть так, как если бы они были взяты из 6-битного изображения, где ступенчатость очень даже заметна. Теперь представьте, что мы работаем с 16-битным изображением. 16 бит на канал означают 2 16 =65535 цветовых градаций. Т.е. мы можем свободно выбросить большую часть полутонов и всё равно получить тональные переходы теоретически более плавные, чем в исходном 8-битном изображении. Информация, содержащаяся в 16 битах избыточна, но именно эта избыточность позволяет осуществлять самые смелые манипуляции с фотографией без видимых последствий для качества изображения.

12 или 14? 8 или 16?

Обычно фотограф сталкивается с необходимостью принимать решение о разрядности фотографии в трёх случаях: при выборе разрядности RAW-файла в настройках камеры (12 или 14 бит); при конвертации RAW-файла в TIFF или PSD для последующей обработки (8 или 16 бит) и при сохранении готовой фотографии для архива (8 или 16 бит).

Съёмка в RAW

Если ваша камера позволяет выбирать разрядность RAW-файла, то я однозначно рекомендую вам предпочесть максимальное значение. Обычно выбирать приходится между 12 и 14 битами. Дополнительные два бита лишь незначительно увеличат размер ваших файлов, но зато вы получите бо́льшую свободу при их редактировании. 12 бит позволяют закодировать 4096 уровней яркости, в то время как 14 бит – 16384 уровня, т.е. в четыре раза больше. Ввиду того, что самые важные и интенсивные преобразования снимка я провожу именно на стадии обработки в RAW-конвертере , мне бы не хотелось жертвовать ни единым битом информации на этом критическом для будущей фотографии этапе.

Конвертация в TIFF

Самый спорный этап – это момент конвертации отредактированного RAW-файла в 8- или 16-битный TIFF для дальнейшей обработки в Фотошопе . Весьма и весьма многие фотографы посоветуют вам конвертировать исключительно в 16-битный TIFF, и они будут правы, но только при условии, что вы собираетесь проводить в Фотошопе глубокую и всестороннюю обработку. Часто ли вы этим занимаетесь? Лично я – нет. Все фундаментальные преобразования я осуществляю в RAW-конвертере с 14-битным неинтерполированным файлом, а Фотошоп использую только для шлифовки деталей. Для таких мелочей, как точечная ретушь, избирательное осветление и затемнение, изменение размеров и повышение резкости обычно достаточно и 8 бит. Если я увижу, что фотография нуждается в агрессивной обработке (речь не идёт о коллажах и HDR), это будет означать, что я допустил серьёзную ошибку на стадии редактирования RAW-файла, и самым разумным решением будет вернуться и исправить её, вместо того, чтобы насиловать ни в чём не повинный TIFF. Если же фотография содержит какой-нибудь деликатный градиент, который я всё-таки захочу поправить в Фотошопе, то я без труда перейду в 16-битный режим, проведу там все необходимые манипуляции, после чего вернусь к 8 битам. Качество изображения при этом не пострадает.

Хранение

Для хранения уже обработанных фотографий я предпочитаю использовать либо 8-битный TIFF, либо JPEG, сохранённый в максимальном качестве. Мною движет стремление к экономии дискового пространства. 8-битный TIFF занимает вдвое меньше места, чем 16-битный, а JPEG, который в принципе может быть только 8-битным, даже в максимальном качестве примерно вдвое меньше 8-битного TIFF. Разница в том, что JPEG сжимает изображение с потерями данных, а TIFF поддерживает сжатие без потерь по алгоритму LZW. Мне не нужны 16 бит в финальном изображении, поскольку я не собираюсь его больше редактировать, иначе оно попросту не было бы финальным. Какую-то мелочь можно без труда поправить и в 8-битном файле (даже если это JPEG), но если мне приспичит провести глобальную цветокоррекцию или изменение контраста, то я скорее обращусь к исходному RAW-файлу, чем буду мучить уже сконвертированную фотографию, которая даже в 16-битном варианте не содержит всей необходимой для подобных преобразований информации.

Практика

Эта фотография сделана в лиственничной роще неподалёку от моего дома и сконвертированна с помощью Adobe Camera Raw. Открыв RAW-файл в ACR, я введу поправку экспозиции –4 EV, тем самым сымитировав недодержку в 4 ступени. Разумеется, никто в здравом уме не допускает подобных ошибок при редактировании RAW-файлов, но нам необходимо с помощью единственной переменной добиться идеально бездарной конвертации, которую мы затем попробуем исправить в Фотошопе. Изрядно потемневшее изображение я дважды сохраняю в формате TIFF: один файл с разрядностью 16 бит на канал, другой – 8.

На данном этапе оба изображения выглядят одинаково чёрными и ничем не отличаются друг от друга, в связи с чем я демонстрирую только одну из них.

Разница между 8 и 16 битами станет заметной только после того, как мы попытаемся осветлить фотографии, растягивая при этом диапазон яркостей. Для этого я воспользуюсь уровнями (Ctrl/Cmd+L).

На гистограмме видно, что все тона изображения сконцентрированы в узком пике, прижавшемся к левому краю окна. Чтобы осветлить изображение, необходимо отсечь пустующую правую часть гистограммы, т.е. изменить значение точки белого цвета. Взявшись за правый ползунок входных уровней (точку белого), я подтягиваю его вплотную к правому краю сплющенной гистограммы, тем самым давая команду распределить все градации яркости между нетронутой точкой чёрного и заново обозначенной (15 вместо 255) точкой белого. Проделав эту операцию на обоих файлах, сравним результаты.

Даже в таком масштабе 8-битная фотография выглядит более зернистой. Увеличим до 100 %.

16 бит после осветления

8 бит после осветления

16-битное изображение неотличимо от оригинала, в то время как 8-битное сильно деградировало. Если бы мы имели дело с настоящей недодержкой, ситуация была бы ещё печальнее.

Очевидно, что столь интенсивные преобразования, как осветление фотографии на 4 ступени, действительно лучше проводить на 16-битном файле. Практическая же значимость этого тезиса зависит от того, как часто вам приходится исправлять подобный брак? Если часто, то вероятно вы что-то делаете не так .

Теперь представим, что я по своему обычаю сохранил фотографию как 8-битный TIFF, но потом внезапно решил внести в неё какие-то радикальные изменения, а все резервные копии моих RAW-файлов были похищены пришельцами.

Чтобы симулировать разрушительное, но потенциально обратимое редактирование, вновь обратимся к уровням.

В ячейки выходных уровней (Output Levels) я ввожу 120 и 135. Теперь вместо доступных 256 градаций яркости (от 0 до 255) полезная информация будет занимать только 16 градаций (от 120 до 135).

Фотография предсказуемо посерела. Изображение на месте, просто контраст уменьшился в 16 раз. Попробуем исправить содеянное, для чего снова применим к многострадальной фотографии уровни, но уже с новыми параметрами.

Теперь я изменил входные уровни (Input Levels) на 120 и 135, т.е. придвинул точки чёрного и белого цвета к краям гистограммы, чтобы растянуть её на весь диапазон яркостей.

Контраст реанимирован, но постеризация заметна даже в мелком масштабе. Увеличим до 100 %.

Фотография безнадёжно испорчена. Оставшихся после безумного редактирования 16 полутонов явно недостаточно для хоть сколько-нибудь реалистичной сцены. Не означает ли это, что от 8 бит действительно нет никакого толку? Не торопитесь делать поспешные выводы – решающий эксперимент ещё впереди.

Вернёмся-ка снова к нетронутому 8-битному файлу и переведём его в 16-битный режим (Image>Mode>16 Bits/Channel), после чего повторим всю процедуру надругательства над фотографией, согласно описанному выше протоколу. После того, как контраст был варварски уничтожен, а затем вновь восстановлен, переведём изображение обратно в 8-битный режим.

Неужели всё в порядке? А если увеличить?

Безупречно. Никакой постеризации. Все операции с уровнями проходили в 16-битном режиме, а значит даже после уменьшения диапазона яркостей в 16 раз, у нас осталось 4096 градаций яркости, которых с лихвой хватило для восстановления фотографии.

Иными словами, если вам предстоит ответственное редактирование 8-битной фотографии – превратите её в 16-битную и работайте, как ни в чём не бывало. Если даже настолько абсурдные манипуляции можно проводить с изображением не опасаясь за последствия для его качества, то уж тем более оно спокойно переживёт ту целесообразную обработку, которой вы действительно можете его подвергнуть.

Спасибо за внимание!

Василий А.

Post scriptum

Если статья оказалась для вас полезной и познавательной, вы можете любезно поддержать проект , внеся вклад в его развитие. Если же статья вам не понравилась, но у вас есть мысли о том, как сделать её лучше, ваша критика будет принята с не меньшей благодарностью.

Не забывайте о том, что данная статья является объектом авторского права. Перепечатка и цитирование допустимы при наличии действующей ссылки на первоисточник, причём используемый текст не должен ни коим образом искажаться или модифицироваться.

8-битное изображение, 16-битное изображение… Сканер с глубиной цвета 48 бит… Любой человек интуитивно понимает – чем больше глубина цвета, тем что-то там лучше Но что именно? И вообще – есть ли практическая польза в этих цифрах для простого отолюбителя?

Сначала – несколько основных понятий.

Бит – это самая маленькая порция информации. Он может обозначать

0 или 1,
черное или белое,
Вкл или Выкл.

8 бит составляют байт . Один байт (8 бит) может представлять 256 различных значений чего-либо.

Большая часть сегодняшних цифровых устройств работает с 8-битными изображениями. Это ваш струйный фотопринтер и, вполне возможно, даже ваш монитор. То есть почти все картинки, которые вы видите, являются 8-битными.

Небольшой оффтопик

Если печатать черно-белое фото на струйнике, используя только один черный картридж, качество будет хуже, чем если печатать с использованием всех картриджей (четырех, шести или восьми – сколько там у вас есть?).

Почему с одним черным картриджем хуже? Ведь изображение черно-белое?

Потому что принтер сможет воспроизвести всего лишь 256 градаций яркости – от белого до самого черного. Для картинок с большим количеством полутонов и плавными переходами яркости этого бывает недостаточно. Картинка выглядит грубовато.

Если же использовать еще и цветные картриджи, то смешивание трех основных цветов (пурпурного, голубого и желтого) может дать миллионы оттенков серого (256х256х256). Почувствуйте разницу

(На самом деле все несколько сложнее, но суть остается – 8 бит для отображения даже черно-белой картинки маловато).

Сколько на самом деле - 8 бит или 24?

Любое цифровое изображение всегда состоит из 3-х основных цветов :

красного, зеленого и синего
голубого, пурпурного и желтого

в зависимости от того, видите вы его на экране или на бумаге.

Для хранения информации о каждом из 3-х цветов используется 8 бит. Так что если быть совершенно точным, то правильнее называть такие изображения не 8-битными, а 24-битными (8х3).

Поэтому 8-битное изображение и 24-битное – это вообще-то синонимы.

8 (24) и 16 (48) бит – две ОГРОМНЫЕ разницы

Вместо использования всего лишь 8 бит для представления одного цвета, более продвинутые устройства иногда могут использовать 12 или даже 16 бит .

16-битное изображение может хранить 65,536 дискретных уровней информации для каждого цвета, вместо 256 уровней, на которые способны 8-битные изображения. Можете представить, насколько больше нюансов может передать 16-битное изображение. Если картинка очень сложная и нежная, с большим количеством полутоновых переходов, то такое различие может поистине разительным.

И точно так же как цветные 8-битные 24-битными , так и цветные 16-битные изображения на самом деле являются 48-битными (16x3), если помнить, что они состоят из трех цветов.

Теоретически, 48-битное изображение может передать просто сумасшедшее количество цветовых оттенков. 281474976710656 , если быть точным. Не хило…

На что способны сегодняшние микросхемы

Все микросхемы обработки изображений в сканерах и цифровых фотоаппаратах способны порождать 24-битные (8х3) изображения.
Некоторые могут генерировать 36-битные (12x3) фотографии, а некоторые топовые модели сканеров и фотоаппаратов могут давать полноценные 48-битные (16x3) картинки.

В большой глубине цвета есть свои плюсы и свои минусы.

Сколько издевательств может выдержать картинка?

Часто на мониторе вы не сможете на глаз отличить 8-битную картинку от 16-битной.
Но!

Главный момент, когда разница между 8-ю и 16-ю битами начинает проявляться (причем разительно) – это при любой операции по редактированию изображения. Например, применение дежурной операции Levels или Curves в фотошопе для 8-битного изображения может давать гораздо более грубые результаты, чем для 16-битного.

Любая операция по редактирования изображения приводит к необратимой потере информации (иногда – едва заметной, иногда – сильно заметной). Рано или поздно эта деградация начинает быть видимой глазом. У 16-битного изображения гораздо больший «запас прочности», чем у 8-битного.

Настолько больший, насколько 65536 больше, чем 256.

Когда информация о цветах картинки сжимается или растягивается при использовании операций Levels или Curves , данные 8-битного файла быстро превращаются в решето, а гистограмма – в беззубую расческу (как видно на иллюстрации ниже ). Все это ведет к постеризации . Постеризация проявляет себя в виде грубых ступенчатых переходов цвета и яркости.

Фотография, приведенная выше, хорошо иллюстрирует этот эффект. Диапазон яркостей на этой фотографии просто огромен – от почти выжженных ослепительно-белых облаков до глубоких теней на земле.

Вдобавок сюжет каждую секунду менялся – дирижаблю то взлетал, то опускался, ветер поворачивал его в разные стороны, люди бегали, солнце светило то в лицо, то пряталось за дирижаблем. Естественно, сделать идеальный снимок было очень трудно, и его пришлось потом «доводить» в фотошопе.

Поскольку я обрабатывал 16-битное изображение, финальная гистограмма выглядела более-менее удовлетворительно:

Конечно, видны прорехи – безвозвратно потерянная во время обработки информация, но в целом все живо. И только в самом конце, после завершения обработки, я преобразовал изображение в 8-битный вид для печати и размещения в Интернете.

Я попробовал проделать те же операции над 8-битным вариантом изображения. Сравните гистограммы:

Даже если вы не понимаете, что такое , все равно понятно, что в «дырявой» гистограмме информации меньше, а соответствующая ей картинка выглядит хуже.

Похоже, больше половины информации в 8-битном изображении утрачено в процессе редактирования. А визуально – на картинке появились ступенчатые переходы в области неба – там, где должны быть плавные тональные переходы.

Как получить16-битное изображение?

16-битное изображение от фотоаппарата можно получить только если вы снимаете в формате RAW .

RAW-файл вы пропускаете через специальную программу-конвертер (поставляемую в комплекте с фотоаппаратом, такую как DPP или Nikon Capture , или от независимого разработчика, такую как Capture One или Raw Shooter ; кстати, фотошоп тоже умеет это делать). Программа-конвертер делает из RAW-файла 16-битный файл в формате TIFF, который вы можете обрабатывать в фотошопе.

Как быть тем, у кого камера не имеет режима съемки в RAW?

Отчасти помочь может преобразование 8-битного изображения в 16-битный режим в фотошопе (Image>Mode>16 Bit/Channel). Это самое первое, что следует сделать, открыв фото в фотошопе. Конечно, такая операция не сделает вашу фотографию по-настоящему 16-битной. Но все-таки файл станет более эластичным и устойчивым к потере информации при обработке.

Какие минусы есть у 16-битного изображения?

Во-первых, как уже было сказано, получить 16-битное изображение можно только из RAW-файла . (Ну, еще можно сделать 16-битный эрзац в фотошопе, как было сказано чуть выше). В любом случае – это дополнительный геморрой. Кстати, RAW-файл вы, скорее всего, не можете просмотреть никакой утилитой Windows. При хранении и сортировке фотографий на компьютере это добавляет дополнительное неудобство.

Во-вторых, 16-битные файлы имеют вдвое больший размер , чем 8-битные. Это значит, что они занимают больше места на диске. Ну, и RAW-файл тоже «весит» прилично, поэтому на карточку памяти в фотоаппарате поместится в несколько раз меньше снимков.

В-третьих, некоторые функции или фильтры фотошопа не работают в 16-битном режиме (чем более ранняя версия фотошопа, тем больше функций не работает). Поэтому если у вас есть какой-то привычный порядок операций при работе в фотошопе, его придется изменить. Часть операций надо будет делать в 16-битном режиме, а оставшуюся часть (которая недоступна в 16-битном режиме) – в 8-битном режиме.

В-четвертых, при обработке 16-битных файлов фотошоп может тормозить (иногда – о-очень сильно тормозить). Это раздражает. Не менее раздражает то, что в 16-битном режиме часто не хватает места на рабочем диске, где фотошоп держит свой кэш. Приходится прерывать работу и срочно что-нибудь удалять с этого диска, чтобы фотошоп мог продолжить работу.

Это не бог весть какие критические трудности, но имейте их в виду и не жалуйтесь, что я вас не предупреждал

Практические выводы

Максимально качественную картинку можно подготовить только из 16-битного файла. Это не означает, что из любого 16-битного файла можно сделать шедевр. Это всего лишь означает, что 8-битное изображение будет выглядеть еще хуже. Или гораздо хуже.

Снимайте не просто в режиме RAW, а в режиме RAW+JPEG. Тогда у вас к каждому файлу в дурацком формате RAW будет JPEG-дубль. Вам будет гораздо проще ориентироваться в файлах - просматривать, сортировать, удалять, дарить. Правда, за это вы заплатите лишним пространством на карточке памяти.

Если вы не собираетесь особо обрабатывать серию фотографий, смело можете использовать 8-битный режим (и снимать их не в формате RAW, а в JPEG).

Кроме этого последнего случая, всегда желательно снимать в режиме RAW и обрабатывать в 16-битном режиме.