Глубина цвета

Глубина цвета (качество цветопередачи, битность изображения) – термин компьютерной графики, означающий объем памяти в количестве бит, используемых для хранения и представления цвета при кодировании одного пикселя растровой графики или видеоизображения. Часто выражается единицей бит на пиксель (англ. bpp – bits per pixel).

• 8-битное изображение. При большом количестве бит в представлении цвета количество отображаемых цветов слишком велико для цветовых палитр. Поэтому при большой глубине цвета кодируются яркости красной, зеленой и синей составляющих – такое кодирование является RGB- моделью.
• 8-битный цвет в компьютерной графике – метод хранения графической информации в оперативной памяти либо в файле изображения, когда каждый пиксель кодируется одним байтом (8 бит). Максимальное количество цветов, которые могут быть отображены одновременно, – 256 (28).

Форматы 8-битного цвета

Индексированный цвет. В индексированном (палитровом ) режиме из широкого цветового пространства выбираются любые 256 цветов. Их значения R, G и В хранятся в специальной таблице – палитре. В каждом из пикселей изображения хранится помер цвета в палитре – от 0 до 255. 8-битные графические форматы эффективно сжимают изображения, в которых до 256 различных цветов. Уменьшение количества цветов – один из методов сжатия с потерями.

Преимущество индексированных цветов состоит в высоком качестве изображения – широкий цветовой охват сочетается с небольшим расходом памяти.

Черно-белая палитра. 8-битное черно-белое изображение – от черного (0) до белого (255) – 256 градаций серого.

Однородные палитры. Другой формат представления 8-битных цветов – описание красной, зеленой и синей составляющей с низкой разрядностью. Такая форма представления цвета в компьютерной графике обычно называется 8-битным TrueColor или однородной палитрой (англ. uniform palette).

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

HighColor, или HiColor, разработан для представления всего множества оттенков, воспринимаемых человеческим глазом. Такой цвет кодируется 15 или 16 битами, а именно: 15-битный цвет использует 5 бит для представления красной составляющей, 5 – для зеленой и 5 – для синей, т.е. 25 – 32 возможных значения каждого цвета, которые дают 32 768 (32 × 32 × 32) объединенных цвета. 16-битный цвет использует 5 бит для представления красной составляющей, 5 – для синей и (так как человеческий глаз более чувствителен при восприятии зеленых тонов) 6 бит для представления зеленой – соответственно 64 возможных значения. Всего 65 536 (32 × 64 × 32) цветов.

LCD Displays. Большинство современных LCD-дисплеев отображают 18-битный цвет (64 χ 64 χ 64 = 262 144 комбинаций). Разница с truecolor- дисплеями компенсируется мерцанием цвета пикселей между их ближайшими цветами в 6-битной разрядности и (или) незаметным глазу дизерингом (англ. dithering ), при котором отсутствующие цвета составляются из имеющихся путем их перемешивания.

Truecolor 24-битное изображение. Truecolor предоставляет 16,7 млн различных цветов. Такой цвет наиболее близок человеческому восприятию и удобен для обработки изображений. 24-битный truecolor -цвет использует по 8 бит для представления красной, синей и зеленой составляющих, 256 различных вариантов представления цвета для каждого канала, или всего 16 777 216 цветов (256 × 256 × 256).

32-битный цвет – неправильное описание глубины цвета. 32-битный цвет является 24-битным (Truecolor ) с дополнительным 8-битным каналом, который определяет прозрачность изображения для каждого пикселя.

Свсрх-Truecolor. В конце 1990-х гг. некоторые графические системы высшего класса начали использовать более 8 бит на канал, например 12 или 16 бит.

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.

На сегодняшний день технологии и устройства позволяют сделать настолько яркое и насыщенное изображение, что оно будет даже красивее, чем его реальный прототип. Качество передаваемого изображения зависит сразу от нескольких показателей: количества мегапикселей, разрешения изображения, его формата и так далее. К ним относится еще одно свойство - глубина цвета. Что же это такое, и как его определять и исчислять?

Общие сведения

Глубина цвета - это максимальное число оттенков цвета, которое только может содержать в себе изображение. Это количество измеряется в битах (число двоичных бит, определяющих цвет каждого пикселя и оттенка в изображении). К примеру, один пиксель, глубина цвета которого равна 1 бит, может принимать два значения: белый и черный. И чем большее значение будет иметь глубина цвета, тем многообразнее будет изображение, включающее в себя множество цветов и оттенков. Также она отвечает за точность передачи изображения. Тут все обстоит аналогичным образом: чем выше, тем лучше. Еще один пример: рисунок формата GIF с глубиной цвета, равной 8 битам, будет содержать в себе 256 цветов, в то время как изображение формата JPEG с глубиной 24 бита будет включать в себя 16 миллионов цветов.

Немного об RGB и CMYK

Как правило, все изображения данных форматов имеют глубину цвета, равную 8 битам на один канал (цветовой). Но ведь в изображении может присутствовать и несколько цветовых каналов. Тогда уже рисунок RGB с тремя каналами будет иметь глубину 24 бита (3х8). Глубина цвета изображений CMYK может достигать 32 бит (4х8).

Еще немного битов

Глубина цвета - количество оттенков одного цвета, которое устройство, контактирующее с изображениями, способно воспроизвести или создать. Данный параметр отвечает за плавность перехода оттенков в изображениях. Все цифровые изображения кодируются посредством единиц и нулей. Ноль - единица - белый. Хранятся и содержатся они в памяти, измеряющейся в байтах. Один байт содержит в себе 8 бит, в которых и обозначается глубина цвета. Для фотоаппаратов существует еще одно определение -глубина цвета матрицы. Это показатель, определяющий то, насколько полные и глубокие изображения в плане оттенков и цветов способен производить фотоаппарат, а точнее его матрица. Благодаря высокому значению данного параметра фотографии получаются объемными и плавными.

Разрешение

Связующим звеном между глубиной цвета и качеством изображения является его разрешение. Например, 32-битное изображение с разрешением 800х600 будет значительно хуже, чем аналогичное с 1440х900. Ведь во втором случае задействовано гораздо большее количество пикселей. В этом довольно легко убедиться самостоятельно. Все, что нужно сделать - это зайти на ПК в "настройки изображения" и попробовать последовательно уменьшать или увеличивать В ходе этого процесса вы наглядно убедитесь в том, насколько сильно разрешение влияет на качество передаваемой картинки. Независимо от того, сколько цветов включает в себя то или иное изображение, оно будет ограничено максимальным значением, которое способен поддерживать монитор. В качестве примера можно взять монитор с глубиной цвета 16 бит и изображение с 32 битами. Данное изображение на таком мониторе будет показываться с глубиной цвета 16 бит.

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.

Человеческий глаз способен видеть намного больше цветов, чем показывают ему современные видео дисплеи. Каким бы навороченным не был компьютер, он все равно может воспроизвести лишь конечное количество цветов. В этой статье мы расскажем об использовании 10-битной глубины цвета в сравнении с 8-битной, исходя из функционала процессоров Intel Core седьмого поколения и оптимизирующих возможностей Intel Software Tools. В статье вы также найдете ссылку на пример программы, реализующей 10-битное HEVC кодирование.

Глубина цвета

Глубина цвета, известная также как битовая глубина - это количество битов, используемое для отображения цвета отдельного пикселя. Одно и то же изображение или кадр с различной глубиной цвета выглядят различно, поскольку количество цветов в пикселе зависит от глубины цвета.

Количество битов в изображении включает в себя набор битов на канал для каждого типа цвета в пикселе. Количество цветовых каналов в пикселе зависит от используемого цветового пространства. Например, цветовые каналы в цветовом пространстве RGBA - красный (R), зеленый (G), синий (B) и альфа (A). Каждый дополнительный бит удваивает количество информации, которое мы можем хранить для каждого цвета. В 8-битном изображении общее количество доступных цветов пикселя равняется 256. В Таблице 1 показано возможное количество доступных цветов для каждой соответствующей глубины цвета.
Большинство мониторов и телевизоров способны отображать лишь 8-битный контент, 10-битные изображения в них преобразуются в 8-битные. Однако преимущества 10-битной глубины имеют место уже сейчас:

• при обработке изображений или видео после съемки
• при использовании High Dynamic Range (HDR) мониторов или камер.

Если контент снят с глубиной 10 бит, важно не потерять ее при дальнейшей обработке, поскольку это может привести к снижению резкости, контраста и других важных характеристик. В том случае, если редактируется 8-битный контент, это также может привести к уменьшению глубины и вызвать эффект цветовых полос.

Эффект цветовых полос

При захвате изображения иногда случается так, что сенсор не может распознать минимальное различие между двумя двумя соседними цветами, и возникает проблема некорректного отображения цветов. Как результат, область рисунка закрашивается одним цветом за неимением более подходящего другого. Таким образом, на рисунке появляются цветные полосы вместо плавного перехода из одного цвета в другой.

Возможные варианты решения проблемы цветовых полос:

• увеличить глубину цвета на канал
• применить цветовую дискретизацию (не рассматривается в этой статье).

Неоткалиброванный дисплей может также вызвать эффект полос. Чтобы этого избежать, воспользуйтесь утилитой Intel Graphics Control Panel .

Рисунок 1. Сравнение 8-битного (слева) и 10-битного (справа) изображения. Слева виден эффект полос.

Рисунок 1 показывает разницу между 8-битным и 10-битным изображениями применительно к эффекту цветовых полос. На левом изображении необходимая цветовая детализация не была передана сенсором, что привело у меньшему, чем надо, количеству цветов и цветовым полосам. На правом фото цветовой информации достаточно и переход между цветами получился плавным. Для обеспечения плавности цветовых переходов необходим более широкий цветовой диапазон, описанный в стандарте BT2020.

Стандарт BT. 2020

Седьмое поколение процессоров Intel Xeon и Core поддерживает стандарт BT. 2020 (известный также как Rec. 2020) в таких случаях как создание/воспроизведение 4K Ultra-high definition (UHD) контента, использование HDR с поддержкой 10 битов и т.д. UHD-мониторы имеют разрешение 3840*2160 при различной диагонали. Поддержка стандарта BT.2020 улучшает качество картинки при столь высоком разрешении.

Рисунок 2. Сравнение цветовых пространств BT.2020 и BT.709

Рекомендации The International Telecommunications Union (ITU) BT.2020 представляют значительно больший диапазон цветов, чем ранее используемые BT.709. Сравнение соответствующих цветовых пространств показано на Рисунке 2, представляющим диаграмму цветности CIE 1931. Оси X и Y показывают относительные координаты цветности с длинами волн соответствующих цветовых пространств (синий шрифт). Желтый треугольник покрывает цветовое пространство по стандарту BT. 709. Черный треугольник показывает цветовое пространство BT. 2020, значительно большее по размеру и, следовательно, содержащее большее количество цветов для плавных переходов. BT. 2020 также определяет различные аспекты UHD TV такие как разрешение дисплея, частоту кадров, цветовую субдискретизацию и глубину цвета в добавление к цветовому пространству.

Процессоры Intel 7 поколения поддерживают профили HEVC Main 10 profile, VP9 Profile 2 и High Dynamic Range (HDR) видео рендеринг с использованием стандарта BT.2020.

Профиль HEVC Main 10

High Efficiency Video Coding (HEVC), также известный как H.265 - стандарт видео сжатия, наследник хорошо известного стандарта H.264/AVC. По сравнению с предшественниками, HEVC использует более сложные алгоритмы сжатия. Больше информации о стандарте можно узнать . Профиль Main 10 позволяет использовать 8-битный или 10-битный цвет с цветовой субдискретизацией 4:2:0.

Поддержка декодирования HEVC 10b появилась начиная с 6 поколения процессоров Intel. Команда ниже показывает, как тестовая утилита sample_decode из набора примеров кода Intel Media SDK может быть использована для получения сырых кадров из простейшего HEVC потока.

Sample_decode.exe h265 -p010 -i input.h265 -o raw_farmes.yuv -hw
Используемый выше входной поток (input.h265) может быть взят . Выходной поток (raw_frames.yuv) должен быть в формате P010, используемом как исходный материал для утилиты sample_encode .

Аппаратная поддержка кодирования/декодирования HEVC 10b внедрена начиная с 7 поколения процессоров Intel. Кодирование 10-битного HEVC реализовано с помощью дополнительного кода modified_sample_encode , специально измененного для этой конкретной функциональности. Данный пример работает с Intel Media SDK 2016 R2. Инструкция по сборке приведена в руководстве по примерам медиа в образцах кода Intel Media SDK .

Ниже показан пример 10-битного кодирования с использованием sample_encode из добавленной modified_sample_encode .

Sample_encode.exe h265 -i raw_frames.yuv -o output.265 -w 3840 -h 2160 -p010 -hw


Рисунок 3. Скриншот утилиты Video Quality Caliper, показывающий, показывающий, что кодированный поток имеет 10 бит на пиксель.

Профиль VP9 2

VP9 - формат видео кодирования, разработанный Google как наследник VP8. Платформы Intel седьмого поколения поддерживают аппаратное ускорение декодирования VP9 10-бит, тогда как кодирование пока комбинированное, софтово-хардварное.

Высокий динамический диапазон (High Dynamic Range, HDR)

Динамический диапазон - это отношение значения самой светлой к самой темной точке на изображении. Видео высокого динамического диапазона (HDR) позволяет получить лучший динамический диапазон, чем обычное (SDR) видео, использующее нелинейные операции для кодирования и декодирования уровня освещенности.

Видео контент HDR поддерживается при использовании кодека HEVC Main 10 или VP9.2, аппаратно ускоренных начиная с 7 поколения процессоров Intel. Для передачи контента HDR, система должна быть оснащена портом DisplayPort 1.4 или HDMI 2.0a. Данная функциональность пока находится на стадии тестирования и не включена в общедоступные релизы.

Заключение

Как мы выяснили, разработчики сейчас имеют возможность создавать красивое, реалистичное видео в самых современных форматах, расцвеченных ярками красками 10-битного цвета, идеальным для HD/UHD дисплеев. Используя процессоры Intel седьмого поколения для создания контента стандарта BT.2020, а также возможности оптимизации Intel Media SDK, мы уже сейчас можем заглянуть за пределы разрешения 4K UHD и стандартной на сегодня кадровой скорости. В дальнейшем область применения современных аппаратно-ускоренных видео кодеков будет расширяться.

В этой статье упоминались следующие программные средства (со ссылками для скачивания):

• Программное обеспечение -