Что такое глубина цвета: Что такое глубина цвета (Color Depth)?

Содержание

Глубина цвета. 8, 12, 14 или 16-бит: что вам действительно нужно?

«Разрядность» является одним из параметров, за которым все гонятся, но немногие фотографы действительно его понимают. Photoshop предлагает 8, 16 и 32-битные форматы файлов. Иногда мы видим файлы, отмеченные как 24 и 48-бит. И наши камеры часто предлагают 12 и 14-битные файлы, хотя вы можете получить 16 бит с камерой среднего формата. Что всё это значит, и что действительно имеет значение?

Что такое битовая глубина?

Перед тем, как сравнивать различные варианты, давайте сначала обсудим, что означает название. Бит является компьютерной единицей измерения, относящейся к хранению информации в виде 1 или 0. Один бит может иметь только одно из двух значений: 1 или 0, да или нет. Если бы это был пиксель, он был бы абсолютно черного или абсолютно белого цвета. Не очень полезно.

Для того, чтобы описать более сложный цвет, мы можем объединить несколько бит. Каждый раз, когда мы добавляем биты, количество потенциальных комбинаций удваивается. Один бит имеет 2 возможных значения 0 или 1. При объединении 2 бит вы можете иметь четыре возможных значения (00, 01, 10 и 11). Когда вы объединяете 3 бита, вы можете иметь восемь возможных значений (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 и 111). И так далее. В общем, число возможных вариантов будет являться числу два, возведённому в степени количества бит. Таким образом , «8-бит» = 2⁸ = 256 возможных целочисленных значений. В Photoshop это представлено в виде целых чисел 0-255 (внутренне, это двоичный код 00000000-11111111 для компьютера).

Так «битовая глубина» определяет малейшие изменения, которые вы можете сделать, относительно некоторого диапазона значений. Если наша шкала яркости от чистого черного до чистого белого имеет 4 значения, которые мы получаем от 2-битного цвета, то мы получим возможность использовать черный, темно-серый, светло серый и белый. Это довольно мало для фотографии. Но если у нас есть достаточное количество бит, мы имеем достаточно шагов с широким диапазоном серого, чтобы создать то, что мы будем видеть как совершенно гладкий градиент от черного к белому.

Ниже приведен пример сравнения черно-белого градиента на разной битовой глубине. Данное изображение – это просто пример. Нажмите на него, чтобы увидеть изображение в полном разрешении в формате JPEG2000 с разрядностью до 14 бит. В зависимости от качества вашего монитора, вы, вероятно, сможете увидеть только разницу до 8 или 10 бит.

Как понимать битовую глубину?

Было бы удобно, если бы все «битовые глубины» можно было сравнить непосредственно, но есть некоторые различия в терминологии, которые нужно понимать.

Обратите внимание, что изображение выше черно-белое. Цветное изображение, как правило, состоит из красных, зеленых и синих пикселей для создания цвета. Каждый из этих цветов обрабатывается компьютером и монитором как «канал». Программное обеспечение, например, Photoshop и Lightroom, считают количество бит на канал. Таким образом, 8 бит означает 8 бит на канал. Это означает, что 8-битный RGB-снимок в Photoshop будет иметь в общей сложности 24 бита на пиксель (8 для красного, 8 для зеленого и 8 для синего). 16-битное RGB-изображение или LAB в Photoshop будет иметь 48 бит на пиксель и т.д.

Вы бы могли предположить, что 16-бит означает 16-бит на канал в Photoshop, но в данном случае это работает иначе. Photoshop реально используется 16 бит на канал. Тем не менее, он относится к 16-разрядным снимкам по-другому. Он просто добавляет один бит к 15-битам. Это иногда называют 15+1 бит. Это означает, что вместо 2¹⁶ возможных значений (что равнялось бы 65536 возможным значениям) существует только 2¹⁵⁺¹ возможных значений, что составляет 32768+1=32769.

Таким образом, с точки зрения качества, было бы справедливо сказать, что 16-битный режим Adobe, на самом деле содержит только 15-бит. Вы не верите? Посмотрите на 16-разрядную шкалу для панели Info в Photoshop, которая показывает масштаб 0-32768 (что означает 32769 значения учитывая ноль. Почему Adobe так делает? Согласно заявлению разработчика Adobe Криса Кокса, это позволяет Photoshop работать гораздо быстрее и обеспечивает точную среднюю точку для диапазона, который является полезным для режимов смешивания.

Большинство камер позволит вам сохранять файлы в 8-бит (JPG) или от 12 до 16 бит (RAW). Так почему же Photoshop не открывает 12 или 14-битный RAW файл, как 12 или 14 бит? С одной стороны, это потребовало бы очень много ресурсов для работы Photoshop и изменение форматов файлов для поддержки других битовых глубин. И открытие 12-битных файлов в качестве 16-бит на самом деле не отличается от открытия 8-битного JPG, а затем преобразования в 16 бит. Там нет непосредственной визуальной разницы. Но самое главное, есть огромные преимущества использования формата файлов с несколькими дополнительными битами (как мы обсудим позже).

Для дисплеев, терминология меняется. Производители хотят, чтобы характеристики их оборудования звучали соблазнительно. Поэтому режимы отображения 8-бит обычно подписывают как «24-бит» (потому что у вас есть 3 канала с 8-бит каждый). Другими словами, «24-бит» («True Color») для монитора не очень впечатляет, это на самом деле означает то же самое, что 8 бит для Photoshop. Лучшим вариантом было бы «30-48 бит» (так называемый «Deep Color»), что составляет 10-16 бит на канал, хотя для многих более 10 бит на канал является излишеством.

Далее мы будем говорить о битовой глубине в терминологии Photoshop.

Сколько бит вы можете увидеть?

С чистым градиентом (т.е. наихудшими условиями), многие могут обнаружить полосатость в 9-битном градиенте, который содержит 2048 оттенков серого на хорошем дисплее с поддержкой более глубокого отображения цвета. 9-битный градиент является чрезвычайно слабым, едва уловимым. Если бы вы не знали о его существовании, вы бы его не увидели. И даже когда вы будете на него смотреть, будет не просто сказать где границы каждого цвета. 8-битный градиент относительно легко увидеть, если смотреть на него пристально, хотя вы всё ещё сможете его не замечать, если не присматриваться. Таким образом, можно сказать, что 10-битный градиент визуально идентичен 14-битному или более глубокому.

Как всё это проверить? Для наглядности создадим документ шириной 16384 пикселей, что позволяет использовать ровно 1 пиксель для каждого значения в 14-битном градиенте. Специальный алгоритм создаёт градиенты с каждой битовой глубиной от 1 до 14 на изображении. Файл PSB весит более 20GB, поэтому поделиться им нет возможности. Но можно создать изображение в формате JPEG2000 с полным разрешением. При глубине цвета 16-бит вы не увидите разницы даже при экстремальном редактировании кривых. Удивительно, как этот файл JPEG2000 сжимает оригинальное изображение с 20Gb до 2Mb.

Обратите внимание, что если вы хотите создать свой собственный файл в Photoshop, инструмент градиента будет создавать 8-битные градиенты в 8-битном режиме документа, но даже если вы преобразуете документ в 16-битный режим, вы по-прежнему будете иметь 8-битный градиент. Однако, вы можете создать новый градиент в 16-битном режиме. Однако, он будет создаваться в 12-бит. Программа не имеет 16-битного варианта для инструмента градиента в Photoshop, но 12-бит более чем достаточно для любой практической работы, так как он позволяет использовать 4096 значений.

Не забудьте включить сглаживание в панели градиента, так как это лучше всего подходит для тестирования.

Важно также отметить, что вы, вероятно, столкнутся с ложной «полосатостью» при просмотре изображений на увеличении менее чем 67%.

Зачем использовать больше бит, чем вы можете увидеть?

Почему у нас есть варианты, даже больше, чем 10-бит в наших камерах и Photoshop? Если мы не редактировали фотографии, то не было бы никакой необходимости добавлять больше бит, чем человеческий глаз может видеть. Однако, когда мы начинаем редактирование фотографий, ранее скрытые различия могут легко вылезть наружу.

Если мы значительно осветлим тени или затемним блики, то мы увеличим некоторую часть динамического диапазона. И тогда любые недочёты станут более очевидны. Другими словами, увеличение контраста в изображении работает как уменьшение битовой глубины. Если мы будем достаточно сильно выкручивать параметры, на некоторых участках снимка может появиться полосатость. Она будет показывать переходы между цветами. Такие моменты обычно становятся заметны на чистом голубом небе или в тенях.

Почему 8-битные изображения выглядят так же, как 16-битные?

При преобразовании 16-битного изображения в 8-битное вы не увидите разницы. Если так, тогда зачем использовать 16-бит?

Всё дело в плавности редактирования. При работе с кривыми или другими инструментами вы получите больше шагов коррекции тонов и цветов. Переходы будут плавней в 16 бит. Поэтому, даже если разница не может быть изначально заметна, переход к меньшей битовой глубине цвета может стать серьезной проблемой позже, при редактировании изображения.

Так сколько бит действительно нужно в камере?

Изменение 4 стопов в обеспечит потерю чуть более 4 бит. Изменение 3 стопов экспозиции находится ближе к потере 2 бит. Как часто вам приходится настолько сильно корректировать экспозицию? При работе с RAW коррекция до +/- 4 стопа – это экстремальная и редкая ситуация, но такое случается, поэтому желательно иметь дополнительные 4-5 бит над пределами видимого диапазонов, чтобы иметь запас. При нормальном диапазоне 9-10 бит, с запасом нормой может быть примерно 14-15 бит.

На самом деле, вы, вероятно, никогда не будете нуждаться в таком большом количестве данных по нескольким причинам:

Есть не так много ситуаций, когда вы встретите идеальный градиент. Ясное голубое небо, вероятно, наиболее частый пример. Все остальные ситуации имеют большое количество деталей и переходы цветов не плавные, поэтому вы не увидите разницу при использовании различной битовой глубины.
Точность вашей камеры не так высока, чтобы обеспечить точность цветопередачи. Другими словами, в изображении есть шум. Из-за этого шума обычно намного сложнее увидеть переходы между цветами. Получается, что реальные изображения обычно не способны отобразить переходы цвета в градиентах, так как камера не способны запечатлеть идеальный градиент, который можно создать программно.
Вы можете удалить переходы цветов во время пост-обработки при помощи использования размытия по Гауссу и добавления шума.
Большой запас бит нужен только для экстремальных тональных поправок.

Принимая все это во внимание, 12-бит звучит как очень разумный уровень детализации, который позволил бы выполнять отличную постобработку. Тем не менее, камера и человеческий глаз по-разному реагирует на свет. Человеческий глаз более чувствителен к тени.

Интересный факт заключается в том, что многое зависит от программы, которую вы используете для постобработки. К примеру, при вытягивании теней из одного и того же изображения в Capture One (CO) и в Lightroom можно получить разные результаты. На практике оказалось, что СО больше портит глубокие тени, чем аналог от Adobe. Таким образом, если вы вытягиваете в LR, то можно рассчитывать на 5 стопов, а в CO – всего на 4.

Но всё таки, лучше избегать попыток вытянуть более 3 стопов динамического диапазона из-за шума и изменения цветового оттенка. 12-бит, безусловно, разумный выбор. Если вы заботитесь о качестве, а не размере файла, то снимайте в 14-битном режиме, если ваша камера позволяет.

Сколько бит стоит использовать в Photoshop?

На основании изложенного выше, должно быть ясно, что 8-бит – это мало. Можно сразу увидеть переходы цветов в плавных градиентах. И если вы не видите это сразу, даже скромные корректировки могут сделать этот эффект заметным.

Стоит работать в 16 бит даже если ваш исходный файл 8-битовый, например, изображения в JPG. Режим 16-бит даст лучшие результаты, поскольку он позволит свести к минимуму переходы при редактировании.

Нет никакого смысла использовать 32-битный режим, если вы не обрабатываете файл HDR.

Сколько бит нужно для интернета?

Преимущества 16 бит заключаются в расширении возможностей редактирования. Преобразование окончательного отредактированного изображения в 8 бит прекрасно подходит для просмотра снимков и имеет преимущество в создании небольших файлов для интернета для более быстрой загрузки. Убедитесь, что сглаживание в Photoshop включено. Если вы используете Lightroom для экспорта в JPG, сглаживание используется автоматически. Это помогает добавить немного шума, который должен свести к минимуму риск появления заметных переходов цвета в 8 бит.

Сколько бит нужно для печати?

Если вы печатаете дома, вы можете просто создать копию рабочего 16-битного файла и обработать его для печати, осуществив печать именно рабочего файла. Но что, если вы отправляете свои изображения через интернет в лабораторию? Многие будут использовать 16-разрядные TIF-файлы, и это отличный способ. Однако, если для печати требуют JPG или вы хотите отправить файл меньшего размера, вы можете столкнуться с вопросами о переходе на 8-бит.

Если ваша лаборатория печати принимает 16-битный формат (TIFF, PSD, JPEG2000), просто спросите у специалистов какие файлы предпочтительны.

Если вам нужно отправить JPG, он будет в 8 бит, но это не должно быть проблемой. В действительности, 8-бит отлично подходит для окончательного вывода на печать. Просто экспортируйте файлы из Lightroom с качеством 90% и цветовым пространством Adobe RGB. Делайте всю обработку перед преобразованием файла в 8 бит и никаких проблем не будет.

Если вы не видите полосатость перехода цветов на мониторе после преобразования в 8-бит, можете быть уверены, что всё в порядке для печати.

В чем разница между битовой глубиной и цветовым пространством?

Битовая глубина определяет число возможных значений. Цветовое пространство определяет максимальные значения или диапазон (обычно известные как «гамма»). Если вам нужно использовать коробку цветных карандашей в качестве примера, большая битовая глубина будет выражаться в большем количестве оттенков, а больший диапазон будет выражаться как более насыщенные цвета независимо от количества карандашей.

Чтобы посмотреть на разницу, рассмотрим следующий упрощенный визуальный пример:

Как вы можете видеть, увеличивая битовую глубину мы снижаем риск появления полос перехода цвета. Расширяя цветовое пространство (шире гамма) мы сможем использовать более экстремальные цвета.

Как цветовое пространство влияет на битовую глубину?

SRGB (слева) и Adobe RGB (справа)

Цветовое пространство (диапазон, в котором применяются биты), поэтому очень большая гамма теоретически может вызвать полосатость, связанную с переходами цвета, если она растягивается слишком сильно. Помните, что биты определяют количество переходов по отношению к диапазону цвета. Таким образом, риск получить визуально заметные переходы увеличивается с расширением гаммы.

Взгляд в будущее

В данный момент выбор большей битовой глубины для вас может не иметь значения, так как ваш монитор и принтер способны работать только в 8 бит, но в будущем всё может измениться. Ваш новый монитор сможет отображать больше цветов, а печать можно осуществить на профессиональном оборудовании. Сохраняйте свои рабочие файлы в 16-бит. Этого будет достаточно, чтобы сохранить наилучшее качество на будущее. Этого будет достаточно, чтобы удовлетворить требованиям всех мониторов и принтеров, которые будут появляться в обозримом будущем. Этого диапазона цвета достаточно, чтобы выйти за пределы диапазона зрения человека.

Однако гамма – это другое. Скорее всего, у вас есть монитор с цветовой гаммой sRGB. Если он поддерживает более широкий спектр Adobe RGB или гамму P3, то вам лучше работать с этими гаммами. Adobe RGB имеет расширенный диапазон цвета в синем, голубом и зелёном, а P3 предлагает более широкие цвета в красном, желтом и зеленом. Помимо P3 мониторов существуют коммерческие принтеры, которые превышают гамму AdobeRGB. sRGB и AdobeRGB уже не в состоянии охватить полный диапазон цветов, которые могут быть воссозданы на мониторе или принтере. По этой причине, стоит использовать более широкий диапазон цвета, если вы рассчитываете на печать или просмотр снимков на лучших принтерах и мониторах позже. Для этого подойдёт гамма ProPhoto RGB. И, как обсуждалось выше, более широкая гамма нуждается в большей битовой глубине 16-бит.

Как удалить полосатость

Если вы будете следовать рекомендациям из этой статьи, очень маловероятно, что вы столкнетесь с полосатостью в градиентах.

Но если вы столкнетесь с полосатостью (скорее всего при переходе в 8-разрядное изображение, вы можете предпринять следующие шаги, чтобы свести эту проблему к минимуму:

Преобразуйте слой в смарт-объект.
Добавьте размытие по Гауссу. Радиус установите таким, чтобы скрыть полосатость. Радиус, равный ширине полосатости в пикселях идеален.
Используйте маску, чтобы применить размытие только там, где это необходимо.
И, наконец, добавьте немного шума. Зернистость устраняет вид гладкого размытия и делает снимок более целостным. Если вы используете Photoshop CC, используйте фильтр Camera RAW, чтобы добавить шум.

Об авторе: Greg Benz – фотограф из Миннеаполиса, штат Миннесота. Мнения, выраженные в этой статье принадлежат исключительно автору. Вы можете узнать больше о его работах на сайте

Следите за новостями: Facebook, Вконтакте и Telegram

О глубине цвета: 8 или 16 бит?

Понятия битность изображения, битность дисплея, глубина цвета, количество передаваемых оттенков являются производными термина — битовая глубина цвета.

Определение битовой глубины цвета

Это специализированное понятие, используемое в компьютерной графике для описания, хранения информации о количестве поддерживаемых цветов. Если разбираться в вопросе основательно, то глубину цвета устройства, которое так или иначе передает изображение, можно представить как пиксель, работающий в двух режимах: 0 или 1, да или нет, белый или черный цвет. Эта характеристика максимально точно описывает 1 бит. Добавив еще один мы получим уже 4 оттенка изображения, в котором будет не только белый или черный, а еще светло-серый или темно-серый. Добавив еще один, мы получим уже восемь оттенков, включая изначальные черный и белый. Такая логика будет прослеживаться и с дальнейшим увеличением количества бит по формуле: цифра «2» возводится в степень значения битности.

Но пока это всего-лишь оттенки серого, а мы привыкли видеть цветное изображение, за которое отвечают так называемые RGB-пиксели. Они построены на основе трех субпикселей: красный, синий или зеленый. Сочетание различной интенсивности свечения этих элементов и создают все нужные оттенки.

Здесь уже понятие 1 бита несколько меняется и превращается в термин — бит на канал или оттенок. Но ведь получается, что мы уже имеем три бита — по одному на цвет, а это равнозначно восьми отображаемым оттенкам. Следовательно, можно вывести зависимость:

1 бит — 2 цвета;
2 — 4;
3 — 8;
4 — 16;

…

8 — 256;
16 — 65 536.

Она отображает количество оттенков на канал, то есть 8-битное изображение может хранить 256 оттенков красного, 256 зеленого и 256 синего.

Как определяются параметры глубины цвета?

Здесь стоит отметить сразу несколько факторов:

Производитель может указывать битность изображения по-разному. Некоторые дисплеи в своих характеристиках могут отображать, как 8, так и 48 бит. В этом случае нужно внимательно изучить подробные данные о покупаемом продукте, ведь 48 — это 16 на поток. Но конкретно тут указана сумма этих потоков, что может несколько сбить с толку потенциального покупателя.
Бытует некое мнение о том, что человеческий глаз может различить определённое количество оттенков, а все, что находится за этими пределами уже не несет полезной информации. Следовательно, кто-то может утверждать, что все, что выше 8-ми бит попросту бесполезно, ведь количество отображаемых оттенков при глубине 16 bit составляет невероятные 65530 цветов на канал.

А теперь разберемся по порядку: как правильно определяется цветовая глубина и почему, чем больше, тем лучше.

Во-первых, если по какой-либо причине информации о поддерживаемой битности устройства нет, то ее можно узнать из настроек компьютера или другого устройства, с которого выводится изображение. Достаточно зайти в настройки дисплея и проверить максимально доступные значения. Как правило, система указывает значение битов на канал, а не их сумму.

Также правильно определить битность может помочь максимальное отображаемое количество цветов. Метод не самый удобный, но некоторые производители часто указывают именно это. Большинство современных мониторов или телевизоров среднего ценового сегмента поддерживают изображение 8 бит. А подсчитать количество цветов нам поможет информация выше, а именно: 8 бит на канал — это 256 цветов, следовательно, три канала по 256 оттенков смогут вместе отобразить 256х256х256=16 777 216 оттенков. Именно цифра в 16,7 миллионов цветов часто фигурирует в характеристиках различных дисплеев, что соответствует как раз для 8-битной передачи изображения.

И, во-вторых, ученые пока не могут точно подсчитать количество видимых человеческим глазом оттенков. Тут много факторов, начиная с того, что женщины воспринимают и видят цвета немного иначе, чем мужчины, заканчивая генетическими мутациями, которые позволяют глазу видеть около 100 000 000 различных оттенков. Следовательно, увидеть разницу между 8 и 10-битной передачей получится довольно успешно.

Развитие технологий можно наблюдать, если на экран с глубиной 8 бит вывести изображение на 10. Это возможно благодаря все большему распространению видеокарт и оборудования, способного выводить картинку на качественно другом уровне. В этот момент используется так называемая технология FRC или процесс сглаживания, что позволяет сгладить видимые недостатки 8-битного экрана. Результирующее изображение будет смотреться приятнее, чем 8-битное, но до 10-битного ему еще далеко. Но следует помнить, что это всего-лишь программная обработка, которая путем частого мигания пикселей накладывает оттенки таким образом, чтобы вывести контент, находящийся на порядок выше.

В чем разница между 8 и 16 бит

Вот мы и подобрались к сути проблемы, возникающей перед выбором современного экрана. Новые форматы изображения часто используют такие технологии, как HDR или Dolby Vision, которые не смогут раскрыться в полной мере при использовании глубины всего 8 бит. Для этих целей нужно выбирать экраны, способные передать куда более широкую палитру.

Также нужно отметить, что материал, созданный на основе цветовой глубины 16 бит не будет отображаться на 8-битном экране так, как его задумал автор, что может сильно повлиять на конечный результат. 16-битный экран способен отобразить максимально плавные переходы между оттенками и глубже передать контрастные участки в динамических сценах. Это именно то, чего добиться в 8-битном экране попросту не получится.

Так на что же обратить внимание при выборе LED-экрана?

На этот вопрос выйдет ответить лишь тщательно разобравшись в параметрах, которые стоят перед экраном.

Выбрав размер и разрешение, следует обратить внимание на то, какой именно контент будет отображаться на устройстве. Если взять во внимание сказанное выше, то при выведении статичных картинок или текстовой информации вполне будет достаточно и экрана с глубиной 8 бит. Это будет логичный выбор в пользу сэкономленного бюджета.

Но при необходимости донести до зрителя глубокий и качественный материал, следует обратить внимание именно на экраны с глубиной цвета 16 бит, ведь их возможности куда шире и способны передать мелочи, способные зацепить и отпечататься в памяти зрителя.

Глубина цвета / Просто о фото / G-Foto.

Просто о фото

Глубина цвета — количество оттенков серого, присвоенных каждому пикселу. Чем больше этих оттенков присвоено, тем больше глубина цвета.

Глубину цвета принято обозначать в битах. Для 8-ми битного JPEG каждому пикселю присвоено 28 оттенков, или 256. Где 0 — это чёрный цвет, а 256 — белый. Каждый пиксель имеет информацию о трёх цветах (красный, зелёный, синий), значит всего количество доступных цветов будет 2563 = 16 777 216. Человек видит примерно 16 000 000 цветов, а значит 8-битного файла хватает, чтобы покрыть весь диапазон цветов, необходимых для нашего зрения.

Из таблицы видно, что в 8-битном от чёрного до белого всего 256 оттенков, а в 16-битном от чёрного до белого — 65 536 этих оттенков.

Наши глаза видят 16 000 000 цветов, качества в 8 бит нам вполне достаточно (там 16 777 216 цветов), мы не видим разницы между изображениями 8 бит, 12 бит, 14 бит и 16 бит. Они для нас одинаковы. Почему же тогда Среднеформатные камеры, которые снимают с глубиной цвета 16 бит, самые дорогие?

Проблема проявляется ТОЛЬКО, когда мы НАЧИНАЕМ СНИМАТЬ НА КАМЕРУ в этих разных форматах. Фотоаппарат выводит итоговое изображение с огромными различиями, и тут мы уже сможем увидеть РАЗНИЦУ между этими разными по битности файлами. То есть, различия битности видны ПРИ СЪЁМКЕ фото.

Почему? Количество света, попадающее на матрицу, РАЗНОЕ, в светлых местах сцены, что фотографируем, самое большое количество, а в тёмных местах, самое маленькое. То есть, свет на матрицу фотоаппарата поступает неравномерно, а вернее, с каждым стопом вниз уменьшается в два раза.

Что это такое? Динамический диапазон — это диапазон, в котором камера ещё может видеть детали в светах и тенях.

Когда на матрицу попадает в два раза меньше света, то и всё уменьшается в два раза, было 256 оттенков, станет 128. Если количество света ещё уменьшим в два раза, то оттенков станет 64. Это говорит о том, что в самых тёмных местах фото очень маленькое количество оттенков серого, а значит и цветов, а вот в светлых местах фотографии их самое большое количество.

То есть, неравномерность распределения и есть та проблема.

Динамический диапазон (ДД) камеры, снимающей в JPEG равен примерно 8 стопам. Так вот, те максимум 256 оттенков серого на пиксель, для JPEG будет ТОЛЬКО в самой светлой области. Посчитаем сколько будет в тёмных местах фото.

Один стоп — означает, что света на матрицу приходит в два раза меньше, то есть на следующем стопе будет уже 128 оттенков серого, то есть в два раза мешьше, чем в самом светлом месте снимка, на следующем — 64, на следующем — 32, на следующем — 16, на следующем — 8, и на следующем — 4, потом — 2 и, наконец, в самой тёмной области будет один чёрный оттенок. Это и есть предел для JPEG, там в принципе не может быть более 8(EV) стопов, потому как последний восьмой оттенок всего один, и есть тот восьмой стоп.

Для RAW обычных фотокамер мы будем иметь Динамический диапазон примерно 9 стопов, для Среднеформатных — 12. Тогда получим такую таблицу доступных оттенков серого для мест с разным освещением.


JPEG (8bit)	256	128	64	32	16	8	4	2	1
RAW (12bit)	4.096	2.048	1.024	512	256	128	64	32	16	8	4	2	1
RAW (14bit)	16.384	8.192	4.096	2.048	1.024	512	256	128	64	32	16	8	4	2	1
RAW (16bit)	65. 536	32.768	16.384	8.192	4.096	2.048	1.024	512	256	128	64	32	16	8	4

Из таблицы хорошо видно, что:

JPEG (8bit) имеет максимальный ДД (Динамический диапазон) 8(EV)
RAW (12bit) имеет максимальный ДД (Динамический диапазон) 12(EV)
RAW (14bit) имеет максимальный ДД (Динамический диапазон) 14(EV)
RAW (16bit) имеет максимальный ДД (Динамический диапазон) 16(EV)
Максимум будет зависеть от того аппарата, на который делают снимок, и, кончено, Диапазон будет меньше возможного максимума

Детализация

Мы видим, что в самом тёмном месте снимаемой сцены, если будем снимать в 8-битном JPEG файле, то фотоаппарат ВЫДАСТ лишь 1 оттенок (самый чёрный)

если будем снимать в 12-битном RAW — выдаст 16 оттенков в том же месте
если будем снимать в 14-битном RAW — выдаст 64 оттенка в том же месте
а если будем снимать в 16-битном — выдаст 256 оттенков в том же месте

Получается, что при съёмке на фотоаппарат, выводимая детализация в тенях хуже, чем в светах, и намного хуже. Если снимать на фотоаппарат в формате JPEG, то она катастрофическая, оттенка нет, детализация отсутствует, там всего один оттенок.

Проблема усиливается и от зрительной системы человека. Матрица фотаппарата — это линейное устройство (1024/2 = 512 | 512/2 = 256, итд), человеческий глаз нет, он более чувствителен к теням, а не к ярким участкам. Именно поэтому, фотографии снятые в 12-14 битном разрешении, нам кажутся ПЛОСКИМИ, а вот в 16 битном мы видим ОБЪЁМ. Особенно это становится заметно, когда мы снимаем лица людей, где очень много оттенков. Поэтому Среднеформатные камеры самые дорогие, они могут передавать детали в тенях, фотографируя в RAW (16bit). Про камеры, снимающие в JPEG, вообще говорить нечего, детали в тенях там просто отсутствуют.

Вывод: чтобы получить более менее приемлемый по детализации снимок, нужно снимать на фотоаппарат, как можно с более глубоким цветом, и стараться снимок чуть пересвечивать, этим осветляя тёмные участки сцены, в них будет появляться больше деталей, затем в пост обработке мы уменьшим экспозицию и тем вернём снимок к нормальному состоянию, но уже с дополнительными деталями в тенях.

Постеризация

Глаз человека не может уловить, где заканчивается цвет и начинается новый, но там где детализация мала, появляются видимые полосы. Эта проблема называется постеризацией (бандингом) и крайне нежелательна. В тенях она является особенно большой проблемой.

Цвета = колличество оттенков в третьей степени.

Это значит, в самом тёмном месте снимаемой сцены, фотоаппарат ВЫДАСТ

снимаем в 8-битном JPEG 13= 3 цвета
снимаем в 12-битном RAW 163= 4096 цветов
снимаем в 14-битном RAW 643= 262 144 цвета
снимаем в 16-битном RAW 2563= 16 777 216 цвета

Вспоминаем, что человек видит 16 000 000 цветов, а значит проблема возможной Постеризации снимается ТОЛЬКО, когды мы начинаем снимать в 16-битном файле, в котором 16 777 216 цветов.

Черно-белое изображение

Здесь нет цветов, а вернее их количество равно количеству оттенков.

Это значит, в самом тёмном месте снимаемой сцены, фотоаппарат ВЫДАСТ

снимаем в 8-битном JPEG [1 оттенок]
снимаем в 12-битном RAW [16 оттенков]
снимаем в 14-битном RAW [64 оттенков]
снимаем в 16-битном RAW [256 оттенков]

Разница видна невооружённым взглядом.

Вывод из всего сказанного прост:

снимайте с самой большой глубиной цвета, доступной на вашем фотоаппарате
фото чуть пересвечивайте
И последнее, при увеличении ИСО, динамический диапазон сокращается, отсюда, старайтесь снимать с ИСО=100

P.S. снимать с ИСО=50 нежелательно, так как ДД обрезается самим фотоаппаратом в этом случае.

Посмотреть лучшие фотаппараты по критерию Глубина цвета.

Предыдущая Следующая

Добавить сообщение

Глубина цвета. Цифровая фотография. Трюки и эффекты

ВикиЧтение

Цифровая фотография. Трюки и эффекты
Гурский Юрий Анатольевич

Содержание

Глубина цвета

Вся информация на компьютере представлена в виде битов. Количество битов, которым описывается цвет одного пиксела, называется глубиной цвета.

Один бит передает только два состояния: «ноль-единица», «выключено-включено». Если компьютер имеет дело с черно-белым изображением, то для описания каждого пиксела хватит одного бита: состоянию «выключен» будет соответствовать черный цвет, а состоянию «включен» – белый. Получается, что черно-белое изображение имеет однобитную глубину цвета. Двумя битами можно описать четыре цвета, а тремя – восемь цветов.

Важно!

Чем больше глубина цвета, то есть количество битов, описывающих один пиксел, тем больше цветов и оттенков может передать устройство.

Мы помним, что цветовая модель RGB состоит из трех основных цветов. Все цвета в цифровом фотоаппарате создаются с помощью комбинации трех основных цветов: красного, зеленого и синего. Эти три главных цвета также называются каналами, а битовые значения цветов – их интенсивностью. Если цифровая камера отводит каждому каналу по 8 бит, то получается, что один пиксел представлен 24 битами.

Кстати

В данной ситуации многие путаются, забывая, что, если речь идет, скажем, о 36-битном цвете, это означает лишь то, что для записи каждого цветового канала отводится 12 бит.

24-битный цвет (его иногда называют True Color, потому что он первым в цифровом мире по количеству цветов приблизился к уровню восприятия человеческого глаза) отводит по 8 бит на каждый канал. Если камера записывает каждый канал 8 битами, то это значит, что она способна передать более 16 млн оттенков. Чем больше битовая глубина цвета, тем более детальным получается изображение, а переходы оттенков более плавными. Особенно это касается затененных и ярко освещенных объектов. Поэтому, в дополнение к лучшей оптике и большим возможностям, профессиональные цифровые камеры отличаются большей глубиной цвета.

Кстати

Программа Photoshop позволяет преобразовывать глубину цвета изображения. Вот одна из «хитростей» этой программы: если снимок с глубиной цвета 8 бит преобразовать в 16-битный, настроить его цвет, яркость и контраст, а потом «перегнать» обратно, в 8-битный режим, то качество изображения заметно повысится. Для этого следует выполнить команду Image ? Mode ? 16 Bits/Channel (Изображение ? Режим ? 16 бит/канал), а затем, задав нужные настройки, аналогичным образом снова преобразовать изображение в 8-битный режим.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Выбор цвета

Выбор цвета Пожалуй, самый амбициозный элемент в HTML5, заменяющий JavaScript-виджет, – тип ввода color. Он принимает значение в знакомом шестнадцатеричном формате: #000000 – черный, #FFFFFF – белый.<label for=»bgcolor»>Цвет фона</label><input name=»bgcolor» type=»color»>План таков, что браузеры

Цвета по правилам

Цвета по правилам Девяносто процентов информации мы воспринимаем с помощью глаз, визуально. Поток данных, обрушивающийся на нас с экранов мониторов, огромен. Среди тысяч цифр немудрено пропустить тот или иной важный тренд, намечающуюся проблему, аварийное отклонение!

24.2.9. Использование цвета

24.2.9. Использование цвета Библиотека S-Lang упрощает процесс добавления цветов в приложения. Она позволяет использовать палитру, состоящую из 256 элементов[171], каждый из которых определяет цвет переднего плана и фона. В большинстве приложений используется элемент палитры

Цвета

Цвета Помимо манипуляций с текстом, HTML позволяет изменять цвета элементов вебстраницы. Цвета в HTML обозначаются в шестнадцатеричном виде.Для справки: если в десятичной системе каждая цифра числа находится в пределах от 0 до 9, то в шестнадцатеричной – от 0 до F (после 9 идет

Наложение цвета

Наложение цвета Данный стиль просто заливает изображение слоя сплошным цветом. Цвет слоя, а также режим наложения цвета можно

Настройка цвета

Настройка цвета Если вы собираетесь работать с цветными фотографиями и распечатывать их, то без настройки цвета (калибровки) не обойтись. Профессионалы очень серьезно относятся к этой операции, используют дорогостоящее оборудование, особое программное обеспечение, но

Глава 9. Глубина цвета

Глава 9. Глубина цвета Для определения числа цветовых оттенков, которые способен различить сканер, часто используют два взаимосвязанных параметра — глубину цвета и собственно количество цветов.Первый из них — это число разрядов, отводимых для кодирования цвета каждой

Цвета

От изготовителя fb2. Данная книга (кроме всего прочего) содержит таблицы, к сожалению не все читалки могут их воспроизводить. Давайте, протестируем вашу читалку. 1 строка, 1 столбец 1 строка, 2 столбец 1 строка, 3 столбец 2 строка 1 столбец 2 строка 2 столбец спорю, что не

Все цвета радуги

Все цвета радуги Автор: Юрий РевичОдной из главных особенностей почти всех придуманных человеком электронных устройств для визуального отображения информации (чаще называемых дисплеями) является то, что они излучают свет. В природе сами по себе светятся только звезды (в

ГОЛУБЯТНЯ: Глубина падения

ГОЛУБЯТНЯ: Глубина падения Автор: Сергей ГолубицкийПобрюзжу малёк в продолжение начатой на прошлой неделе темы, а затем плавно — в патриотически оптимистической коде — перейду к делам эмоционально ненапряжным, то бишь софтяным.В Голубятне «На обочине» мы расковыряли

Глубина резкости и эффект боке: изменение взгляда на проблему во времени и пространстве Василий Щепетнёв

Глубина резкости и эффект боке: изменение взгляда на проблему во времени и пространстве Василий Щепетнёв Опубликовано 02 декабря 2013 Всякий раз, бывая в Санкт-Петербурге, стараюсь заглянуть в Русский музей, а в Русском музее — посидеть минут

Глубина резкости и диафрагма

Глубина резкости и диафрагма Диафрагма управляет не только количеством света, проходящим через объектив, но и глубиной резкости. Определение Расстояние между передней и задней границами резко изображаемого пространства называется глубиной резкости. Не все объекты в

Глубина резкости снимка

Глубина резкости снимка Для портретной съемки глубина резкости имеет очень большое, можно сказать, ключевое значение (рис. 8.9). Только портрет во весь рост должен быть целиком резким, и то не всегда. Для этого диафрагма может быть установлена на f5.6-f11 и даже выше, если

Глубина обработки

Глубина обработки Более 40 лет раздел «Психология обучения и памяти» изучает глубину обработки получаемой человеком информации. Чем глубже эта информация обрабатывается, тем лучше она закрепляется в памяти. При этом речь идет не о том, что правильно учиться можно только

Понимание глубина цвета

Вольный перевод статьи Understanding Color Processing.
Автор: Дмитрий Чайник

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

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

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

Как известно, во время записи камера обрабатывает свет, пропущенный через объектив, так, что каждому цвету присваивается число, тем самым, формируя цифровые данные. 10 = 1024 числовых значений. – Прим.переводчика)! Это совсем не значит, что 10-битный синий цвет стал более насыщенным. Это означает, что число положений ручки, между минимально и максимально насыщенным синим цветом, увеличилось. Цвета, полученные установкой ручки на значение 255 в первом случае и установкой ручки на значение 1023 во втором случае, будут одинаковыми. Точно так, одинаковым будет и «умеренный» синий, при установке ручки на значение 128 и 512 для первого и второго случая соответственно. Просто на ручке для 10-битного цвета можно выбрать ГОРАЗДО больше оттенков синего. Опять же, как и в случае с 8-битным цветом, возможна установка только целых чисел. Доступно 1024 дискретных значения.

Хохмы ради, представим 12-битный регулятор цвета:

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

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

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

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

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

Для более точной цветокоррекции используется 16-битный цвет. 16-битный цвет используется в After Effects и Photoshop^{, но, к сожалению, в Premiere Pro CS5 он не доступен. Работа с 16-битным цветом такая же, как и с 8-битным, за исключением того, что каждый канал имеет 32768 значений.}

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

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

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

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

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

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

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

32-битное значение цвета записывается в виде десятичной дроби. Стандартный диапазон цветов масштабируется от 0,0000 и до 1,0000. Так, нуль 8-битного режима, в 32-битном станет 0,0000, а 255 – 1,00000. В середине диапазона используется значение 0,5000^{. Благодаря запятой, имеется возможность задать практически бесконечное количество значений, но при этом важно помнить, что можно выйти за границы диапазона и указать значение, которое визуально не приведет к изменению цвета.}

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

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

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

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

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

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

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

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

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

DV-файл с размытием (blur) и цветокоррекцией, экспортируемый в DV-файл при отключенной опции максимальной глубины.
Импортируем 8-битный DV-файл в проект, применяем 8-битное размытие, осуществляем корректировку 8-битного кадра с получением иного 8 битного кадра, а затем записываем в 8-битный DV-файл.
DV-файл с размытием и цветокоррекцией, экспортируемый в DV-файл при включенной опции максимальной глубины.
Импортируем 8-битный DV-файл в проект, применяем 32-битное размытие, осуществляем корректировку 32-битного кадра с получением иного 32-битного кадра, а затем записываем в 8-битный DV-файл. Цветокоррекция в 32-битном режиме даст более высокое качество, чем в предыдущем примере.
DV-файл с размытием и цветокоррекцией, экспортируемый в формат DPX при включенной опции максимальной глубины.
Импортируем 8-битный DV-файл в проект, применяем 32-битное размытие, осуществляем корректировку 32-битного кадра с получением иного 32 битного кадра, а затем записываем в 10-битный DPX-файл. В результате получим материал более высокого качества, поскольку окончательный файл поддерживает высокую цветовую точностью.
DPX-файл с размытием и цветокоррекцией, экспортируемый в формат DPX при отключенной опции максимальной глубины.
Импортируем 10-битный DPX-файл в проект, понижаем точность с 10 бит до 8, применяем 8-битное размытие, осуществляем цветкор 8-битного кадра с получением иного 8 битного кадра, а затем записываем 10-битный DPX-файл на основе 8-битной информации.
DPX-файл с размытием и цветокоррекцией, экспортируемый в формат DPX при включенной опции максимальной глубины.
Импортируем 10-битный DPX-файл в проект, применяем 32-битное размытие, осуществляем цветкор 32-битного кадра с получением иного 32-битного кадра, а затем записываем в DPX-файл с 10-битной точностью. При этом сохранится полная цветовая точность всей цепочки операций.
Титры с градиентом и размытием на 8-битном мониторе.
Изображение будет 8-битным, может проявиться т.н. «бэндинг» (т.е., дискретность или ступенчатость градиента).
Титры с градиентом и размытием на 10-битном мониторе (с включенным аппаратным ускорением).
Размытие будет просчитано в режиме 32 бита, затем будет выведено 10-битное изображение. Градиент должен быть плавным.

¹⁾ Premiere Pro не поддерживает работу с 16-битным цветом. — Прим. переводчика.

²⁾ При работе с 16-битным цветом продукты Adobe реально используют 15 бит (диапазон от 0 до 32768). Такой функционал, по всей видимости, был унаследован еще от Aldus. Скорее всего, это объясняется тем, что при работе с 15-битным цветом можно однозначно получить середину диапазона, т. е. 16384, и вероятность переполнение буфера стека меньше, чем при 16 битах. Учитывая возможности современных компьютеров, последний довод весьма спорный. Тем не менее, код, используемый в Photoshop, благополучно используется и в After Effects и переписывать его никто не собирается. – Прим. переводчика.

³⁾ Внимательный читатель мог заметить неточность: ранее в статье говорилось о размещении нуля в середине диапазона, то сейчас автор говорит о прямом масштабировании для всего диапазона. К сожалению, информации, подтверждающей утверждение о размещении нуля в середине диапазона для 32-битного цвета, найти не удалось. Скорее всего, имеется в виду то, что в 32-битном режиме для собственно информации о цвете используется только часть диапазона (24 бита), в то время как оставшийся диапазон используется для хранения информации о значениях ниже минимального и выше максимального, дабы они не утрачивались безвозвратно во время обработки. Подробности см. на сайте Wikipedia. – Прим. переводчика.

Глубина цвета

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

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

Что такое глубина цвета?

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

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

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

Цифровая съемка

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

Файлы JPEG

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

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

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

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

RAW файлы

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

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

Обработка внутри камеры

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

Постобработка

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

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

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

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

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

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

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

16-битные TIFFфайлы

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

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

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

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

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

Почему фотографы используют JPEG?

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

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

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

Глубина цвета на компьютерных экранах

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

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

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

Файлы HDR

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

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

Заключение

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

Автор статьи: Andrew Gibson

27/01/2012 Просмотров : 80818 Источник: photo.tutsplus.com Перевод: Анна Смолина

Глубина цвета, пиксели, компьютерные мониторы, видеомонтаж

Глубина цвета, также известная как глубина цвета или глубина пикселя, относится к количеству битов на пиксель на мониторе компьютера и используется для представления определенного цвета. Чем больше бит на пиксель, тем выше цветовое разнообразие и, соответственно, качество монитора. В то время как первоначальные мониторы и графические карты поддерживали только 1 бит черного и белого цветов, большинство компьютерных предложений на текущем рынке предлагают как минимум 32 бита или 16,7 миллиона цветов. Благодаря более высокой глубине цвета пользователям доступны более визуально и эстетически привлекательные параметры, такие как тени, прозрачность и градиенты. Более того, многие люди сообщают о менее напряженных впечатлениях от просмотра фотографий с более высокой глубиной цвета, чем с более низкой.

Что такое пиксель?

В цифровом изображении слово пиксель является сокращением от элемента изображения. Это наименьший возможный элемент во всех точках изображения на устройстве отображения. Другими словами, это наименьший управляемый элемент изображения, отображаемый на экране. Если увеличить изображение, можно увидеть отдельные пиксели или маленькие цветные квадратики.

Как считать пиксели?

Знание того, как рассчитать количество пикселей на дисплее, необходимо по целому ряду причин. Одна из причин — понять разрешение экрана. Видеоредакторы часто обращают внимание на разрешение экрана. Поиск разрешения экрана для изображений и видео — это тот же способ расчета разрешения экрана, когда вы в следующий раз будете искать телевизор с большим экраном.

Количество пикселей на любом экране зависит от размера дисплея. Например, дисплей на устройстве может отображать 1080X1920. Это уравнение означает, что дисплей или монитор представляет собой сетку высотой 1080 пикселей и шириной 1920 пикселей. Если вы пытаетесь подсчитать количество пикселей на данном устройстве, вы просто умножаете высоту на ширину. Если учесть указанное выше разрешение экрана 1080X1920, это означает, что всего на экране 2 073 600 пикселей.

Как квадратные пиксели создают бесшовный цвет?

В связи с тем, что многие люди представляют цифровое изображение как набор маленьких квадратов, можно предположить, что пиксели будут представлены в виде блоков. Есть две основные причины, почему этого не происходит. Одной из таких причин является ваше зрение. Наши глаза обладают фантастической способностью смешивать цвета за нас, потому что пиксели очень маленькие. Вторая причина заключается в том, что принцип работы пикселей заключается в том, что каждая отдельная точка смешивается с точками вокруг нее, создавая иллюзию плавного перехода цвета.

Почему биты имеют значение?

Даже при покупке новых мониторов и телевизоров с большим экраном потребители часто обращают внимание на четкость изображения. Легко определить, сколько цветов может быть индивидуально отображено на одном экране. Количество бит указывает на разрешение, а биты определяют, сколько цветов может отображать экран.

На некоторых этикетках ваших экранов указано количество отображаемых цветов. Этот стандарт верен для большинства устройств, будь то монитор, телевизор или мобильный телефон. Если дисплей указан для 8-битных пикселей, то мы знаем, что экран будет отображать только 256 цветов. Для сравнения, 24-битный экран отображает 16 777 216 цветов. Представьте себе разницу!

Как пиксели влияют на разрешение экрана?

Пиксели влияют на разрешение экрана. Чем плотнее пиксели на данном экране, тем четче и красочнее изображение. Разрешение измеряется в пикселях на дюйм или PPI. Чем выше число PPI, тем выше разрешение.

Что такое глубина цвета?

Глубина цвета эквивалентна битовой глубине или глубине пикселей, и эти термины часто используются взаимозаменяемо. Глубина цвета относится к количеству цвета, которое может отображать каждый пиксель. Он измеряется количеством цветов, которые может отображать каждый пиксель изображения. Чем выше глубина цвета, тем больше цветов может отображать изображение. Пиксели хранят информацию о цвете в определенном количестве компьютерных битов, в диапазоне от одного бита до 48 бит. Пиксель с одним битом может отображать только один из двух цветов — черный или белый. По мере увеличения битовой глубины увеличивается и количество цветов, доступных для отображения.

Для оптимальной глубины цвета рекомендуется использовать высококачественную цифровую камеру и сохранять изображение в формате RAW. Это также потребует больше места на жестком диске. Если вы собираетесь редактировать их, потребуется больше системной памяти для отображения или редактирования. Многие программы для редактирования фотографий предлагают следующие цвета:

1 бит – 2 цвета
4 бита – 16 цветов
8 бит – 256 цветов
8 бит на канал RGB – 93 = 16,777. Всего 216 цветов.

8 бит на канал Серый — здесь есть черный и белый, а также все оттенки серого между ними. При этом доступно 256 оттенков значений интенсивности или цветов. Если мы посмотрим на 8-битное изображение в градациях серого, то, несмотря на то, что нет других цветов, кроме черного и белого, существует 28 = 256 возможных оттенков серого, другими словами, 256 различных значений интенсивности каждого из этих цветов, которые могут использоваться в изображении.

16 бит на канал RGB — использование 16 бит на цветовой канал дает 48 бит, 281 474 976 710 656 цветов.
16 бит на канал. Серый. Как и в предыдущем случае, позволяет использовать 281 474 976 710 656 оттенков черного и белого.

Почему важна глубина цвета?

Глубина цвета очень важна для качества изображения. Определенные форматы файлов будут ограничивать количество поддерживаемых цветов. Изображения GIF, например, поддерживают 8-битную глубину или 256 цветов. Вы не можете получить изображение лучшего качества в формате gif. Конкретные мониторы имеют глубину цвета, которая предопределена возможностями монитора. Ваша фотография может быть высокого качества и иметь 16-битный цветовой формат RGB на канал, но экран мобильного телефона, на котором она просматривается, может отображать только 8-битный уровень.

Все это необходимо учитывать при форматировании изображений для веб-приложений. Еще одна проблема, с которой могут столкнуться редакторы изображений и видео, заключается в том, что многие команды эффектов и коррекции, доступные в таких приложениях, как Photoshop, работают только с изображениями с большей глубиной цвета. После того, как вы закончите вносить изменения, можно сохранить изображение в другом формате.

Глубина цвета важна, потому что она описывает количество данных, которые могут быть сохранены в отдельном квадрате или пикселе. Информация в нескольких битах представляет, сколько цветов может отображать пиксель. Чем больше цветов может отображать пиксель, тем лучше тон и четкость фотографии. Он будет казаться более ярким и реалистичным с более высокими числами. Качество изображения определяется не только глубиной цвета, но и количеством пикселей в изображении. True Color известен как 24-битный цвет. Это уровень, необходимый для фотореалистичных изображений и видео. Многие современные видеокарты способны поддерживать такую глубину.

Как эти факторы влияют на разрешение видео?

Поскольку человеческий глаз улавливает широкий спектр и множество цветов при просмотре видео или изображения, очень желательно иметь фотографию с самым высоким уровнем глубины цвета или видео с максимальным уровнем битов. Хотя эти факторы играют огромную роль в создании самых ярких и привлекательных визуальных медиа, существует множество других факторов. Наши статьи, посвященные битрейту, разрешению видео и частоте кадров, предоставят вам дополнительную информацию, необходимую для более глубокого и тонкого понимания качества видео и изображения.

Что такое глубина цвета? | Определение глубины цвета

Содержание_

Какое значение имеет глубина цвета?
Как глубина цвета влияет на разрешение видео?
Что нужно знать перед изменением настроек цвета изображения
Часто задаваемые вопросы.

Что такое глубина цвета? Это количество битов на пиксель на экране дисплея. Когда у вас больше битов в пикселе, ваше изображение будет обладать большим разнообразием цветов. Таким образом, современный игровой экран с большим количеством битов на пиксель является эталоном качества.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ:

Доступность битовой глубины зависит от формата файла. Например, стандартный JPEG использует только 8 бит на канал.
Каждый пиксель изображения с большей глубиной цвета может отображать вариации определенного цвета.
Использование камеры, которая сохраняет изображения в формате RAW, требует больше места и системной памяти для хранения всех цветовых вариаций.

Первые разработанные мониторы и графические карты поддерживали только 1 бит — белый и черный цвета. Большинство мониторов на рынке сегодня предлагают не менее 16,7 миллионов цветов, которые представляют 32-битные цвета. Мониторы с высокой глубиной пикселей предоставляют специалистам по цифровым технологиям достаточно места для работы над проектами, включая игры и продуктивную работу. Кроме того, эти профессионалы могут использовать эстетически привлекательные параметры, такие как прозрачность, тени и градиенты, для редактирования своего контента. Чтобы понять больше, вот все, что вам нужно знать об игровых мониторах.

Внутренний совет

Если ваш монитор имеет более высокую глубину цвета, вы сможете увидеть изображение с большей четкостью и тоном.

Какое значение имеет глубина цвета?

Глубина цвета очень важна для качества изображения. К сожалению, некоторые форматы файлов, такие как GIF, поддерживают только 8-битную глубину. Поэтому ограничение на количество цветов в определенных форматах файлов не может позволить вам получить наилучшее качество изображения; это верно для формата gif.

Некоторые мониторы могут поддерживать глубину цвета до определенного предела, например sRGB. Например, у вас может быть высококачественное изображение в 16-битном формате RGB на канал, но экран, который вы используете для просмотра фотографии, отображает только 8-битный уровень. Итак, как вы можете видеть, перед форматированием изображений нужно учесть многое.

Битовая глубина обязательна, поскольку она представляет количество цветов, которые вы можете видеть на пиксель. Если ваш монитор имеет более высокую глубину цвета, вы сможете увидеть изображение с большей четкостью и тоном. Многое определяет качество фотографии, от глубины цвета до количества пикселей в изображении. Итак, если вы хотите создавать фотореалистичные изображения и видео, вам нужно использовать 24-битный цвет. Вы можете получить такой уровень глубины цвета, используя современные видеокарты. Вы также можете рассмотреть технологию Nano IPS, которая отлично подходит для профессиональных аниматоров.

Как глубина цвета влияет на разрешение видео?

Когда вы смотрите на изображение или видео, ваш глаз улавливает множество цветов. Это означает, что если вы хотите получить желаемое видео, вам нужно работать с максимальным битрейтом. Кроме того, вам необходимо учитывать другие факторы, влияющие на качество видео, такие как разрешение видео, частота кадров и битрейт.

Совет инсайдеров

Глубина цвета — это параметр, представляющий количество цветов, которые может отображать пиксель изображения.

Что нужно знать перед изменением настроек цвета изображения

Ниже приведено то, что вам необходимо учитывать:

Многие команды коррекции и эффекты применимы только к изображениям с большей глубиной цвета. Вы можете уменьшить глубину цвета изображения и сохранить работу в другом формате после завершения работы.
Форматы файлов, такие как .GIF, ограничивают количество цветов в изображении для правильного отображения на любом мониторе.
Настройки и возможности монитора определяют глубину цвета. Например, предположим, что вы проецируете изображение с большей глубиной цвета на монитор с меньшей глубиной цвета. В этом случае изображение будет иметь некоторые цветовые искажения.

Часто задаваемые вопросы
В чем разница между глубиной цвета и цветовым пространством?
Предположим, вы хотите придумать правильное затенение. В этом случае цветовое пространство будет комбинировать интенсивности каждого основного цвета для получения правильного цвета. Затем глубина цвета будет определять градацию цветового пространства для каждого канала.
Влияет ли глубина цвета на цветовое пространство?
Глубина цвета — это измерение, которое представляет количество цветов, которые может отображать пиксель изображения. Например, 1-битный пиксель может отображать только два цвета — белый или черный. Следовательно, когда битовая глубина увеличивается, количество цветов, доступных для отображения, также увеличивается.
В чем существенная разница между 8-битными и 16-битными изображениями?
Если вы снимаете сцену в формате JPEG, у вас будет ограничение на работу с 8-битным режимом, где вы можете играть с тоном и 256 уровнями цвета. Чтобы понять разницу, представьте высоту здания высотой 256 футов (8 бит) и здания высотой 12 миль (16 бит).
STAT: Человеческий глаз различает около 10 миллионов цветов. Следовательно, что-либо более значимое, чем 24bpp, слишком много, если изображение предназначено для просмотра. Но изображения с битрейтом выше 24 бит на пиксель идеально подходят для постобработки. (источник)
ССЫЛКИ:
https://en.wikipedia.org/wiki/Color_depth
https://www.computerhope. com/jargon/c/colordep.htm
http://help.corel .com/paintshop-pro/v20/main/en/documentation/index.html#page/Corel_PaintShop_Pro/Understanding_color_depth.htmlr
https://www.cambridgeincolour.com/tutorials/bit-depth.htm
https:/ /www.howtogeek.com/729893/what-is-color-depth/
Что такое 8-бит, 10-бит, 12-бит, 4:4:4, 4:2:2 и 4:2: 0 | Датавидео
Что такое 8-бит, 10-бит, 12-бит, 4:4:4, 4:2:2 и 4:2:0
07 января 2020 г.
Когда дело доходит до производства цифрового видео, мы часто видим 8-битную, 10-битную или даже 12-битную спецификацию обработки изображений. Иногда на записывающих устройствах также можно встретить такие числа, как 4:4:4, 4:2:2 и 4:2:0. Что именно означают эти цифры и как они влияют на качество изображения и цвета? Мы ответим на все ваши вопросы в этой статье.
Что такое 8-битная, 10-битная и 12-битная глубина цвета?
Глубина цвета также известна как битовая глубина, которая относится к количеству битов, используемых для определения цветовых каналов, красного, зеленого или синего, для каждого пикселя.
В большинстве систем RGB имеется 256 оттенков на цветовой канал. Если вы достаточно хорошо знаете двоичную систему, это число 256 должно показаться вам очень знакомым. Число 256 равно 2 в 8-й степени или 8-битной глубине цвета. Это означает, что каждый из каналов RGB имеет 256 оттенков, поэтому всего в этой 8-битной системе RGB имеется 256x256x256 или 16 777 216 цветов.
8-битная цветовая система способна воспроизводить более 16 миллионов цветов. Это может выглядеть огромным, но по сравнению с 10-битным это на самом деле ничто. В 10-битной системе вы можете воспроизвести 1024 x 1024 x 1024 = 1 073 741 824 цвета, что в 64 раза больше, чем в 8-битной системе. Что еще более шокирует, так это то, что 12-битная система способна воспроизводить колоссальные 4096 x 4096 x 4096 = 68 719 476 736 цветов! В результате увеличение глубины цвета позволит вам лучше представить свои цвета.
Что такое выборка цветности и числа 4:4:4, 4:2:2 и 4:2:0?
Мы часто видим числа 4:4:4, 4:2:2 и 4:2:0 на записывающих устройствах, и они известны как субдискретизация цветности. Вы когда-нибудь задумывались, как субдискретизация цветности влияет на цвета изображения? И что именно означают эти числа 4:4:4, 4:2:2 и 4:2:0?
Прежде чем мы углубимся в субдискретизацию цветности, давайте сначала поговорим о пикселе изображения. Пиксель изображения определяется компонентами яркости и цветности. Без компонентов цветности яркость каждого пикселя создает представление изображения в оттенках серого. Кроме того, исследования показывают, что человеческие глаза более чувствительны к свету или яркости, чем к цветам.
YCbCr — это семейство цветовых пространств, используемых как часть конвейера цветных изображений в видеосистемах и системах цифровой фотографии. Y относится к яркости пикселя и разделяет 1/3 количества сигнала. Сигнал яркости всегда сохраняется без сжатия. Cb и Cr — это два сигнала цветности, которые делят 2/3 количества сигнала. Сигналы цветности могут быть сжаты для уменьшения количества загружаемых данных.
Возьмем для примера 4:4:4. Первые 4 представляют собой количество пикселей, которые мы подвергаем субдискретизации. Вторые 4 означают, что 4 цвета дают в первой строке выборки цветности, а третьи 4, опять же, означают, что 4 цвета дают во второй строке выборки цветности. С технической точки зрения, 4:4:4 означает, что каждый пиксель имеет свое собственное значение цвета, которое включает в себя всю информацию о цветности, поэтому это не субдискретизация цветности. Теперь давайте посмотрим на 4:2:2. Вторые 2 означают две субдискретизации цветности в первой строке. А третья 2 означает тоже два подвыборки цветности во втором ряду. Таким образом, изображение 4:2:2 сохраняет только половину выборок цветности, что и изображение 4:4:4. Что касается 4:2:0, это указывает на две подвыборки цветности в первой строке и отсутствие подвыборки цветности во второй строке, поэтому пиксели во второй строке копируют то же значение цветности, что и в первой строке. В результате изображение 4:2:0 сохраняет только четверть цветовой подвыборки по сравнению с изображением 4:4:4.

Почему видеокамера вещательного уровня такая мощная?
Пиксели представляют собой очень маленькие цветные точки, поэтому очень сложно обнаружить заметную визуальную разницу в том, записано ли видео в формате 4:4:4, 4:2:2 или 4:2:0. Однако 4:4:4 может записывать больше информации о цвете, чем 4:2:2 и 4:2:0, поэтому модель субдискретизации цветности 4:4:4 по-прежнему имеет преимущества перед 4:2:0 и 4:2. :2 с точки зрения качества цвета.
В большинстве имеющихся на рынке цифровых зеркальных и беззеркальных камер для сжатия видеофайлов используется модель субдискретизации цветности 4:2:0. Несмотря на то, что вы можете получить хорошее качество изображения из видео 4:2:0, вы все равно можете столкнуться с проблемами при выполнении хроматического кеинга или постредактирования из-за низкого разрешения для информации о цветности. По сравнению с изображениями 4:4:4 будет сложнее и труднее добиться чистого результата хромакея с видео 4:2:0. Вот почему профессиональные видеопроизводители по-прежнему предпочитают работать с видео формата 4:4:4 или 4:2:2, которое содержит больше информации о цветности, что облегчает постредактирование, только финальное видео сжимается в формате 4:2:0 для сохранения размера. файла. Эта производственная процедура похожа на то, что профессиональный фотограф всегда снимает фотографии с файлами RAW, а затем выводит изображения после редактирования в формате JPG для последующих приложений.
Зная теорию субдискретизации цветности, зрители уже должны знать, почему только профессиональное видеооборудование вещательного уровня способно воспроизводить изображение очень высокого качества и почему оно дороже потребительских цифровых камер и мобильных телефонов. Возьмем в качестве примера видеокамеру со сменными объективами BC-100 компании Datavideo. BC-100 — это видеокамера вещательного уровня, предназначенная для виртуальной студии. Камера оснащена 12-битным датчиком обработки изображений, способным захватывать огромное количество информации о цвете и отображать мельчайшие цветовые различия. Насыщенные цвета и четкое качество изображения нужны не только для визуального удовольствия, но и для получения четких и чистых объектов на фоне с помощью хромакея. С помощью продвинутой техники вы можете легко выполнить цветовой ключ сложных объектов, таких как стекло или волосы, представляя мельчайшие детали в сочетании с виртуальным фоном. Кроме того, технология расширенного динамического диапазона (HDR) позволяет видеокамере записывать детали ярких и темных частей изображения в условиях высокой контрастности, делая изображения более реальными для человеческого глаза.

Что такое битовая глубина цвета?
Во многих крупнобюджетных шоу и фильмах, таких как «Субботним вечером в прямом эфире», «Доктор Хаус» и «Капитан Америка», в течение многих лет использовались 8-битные кадры из серии Canon 5D, и их преимущества оказались более убедительными, чем недостатки. Пока у вас есть разумные ожидания в отношении оценки отснятого материала в постобработке, 8-битное видео может быть абсолютно приемлемым вариантом.
Битовая глубина — это часть технического жаргона, пришедшая к нам в эпоху цифрового кино. Это часть того облака технических спецификаций, которые кажутся очень важными на бумаге и которые раздуваются в каждом пресс-релизе: «Теперь с 10-битной внутренней записью!» Весь этот маркетинг действительно исказил и затуманил наше понимание этого слова. Это позор, потому что по своей сути битовая глубина не должна быть ужасно сложной или пугающей. 98 уникальных цветов на канал, всего 256 цветов. 256 оттенков зеленого, 256 оттенков синего и 256 оттенков красного, смешанные вместе, чтобы сформировать изображение.
Важно отметить, что каждый пиксель выбирает все три цвета. Датчик по-прежнему получает полный видимый спектр, но процессор пытается эффективно сжать этот избыток информации в пригодный для использования формат изображения, который по-прежнему сохраняет детали изображения — непростая задача. 10-битное изображение дает 1024 уникальных цвета на канал, а 12-битное — 409. 6. У вас может быть гораздо больше тонкостей и нюансов при работе с 10 или 12 битами, но сложность кодирования возрастает экспоненциально. Есть причина, по которой небольшие, более ориентированные на потребителя камеры снимают только 8-битное изображение.
Это не совсем точно, но вы можете представить себе набор мелков. 8-битный цвет был бы похож на здоровый 64-пакет: у вас более чем достаточно вариантов на первый взгляд, но время от времени вы находите потребность, которую просто не можете удовлетворить. Может быть, просто нет правильного оттенка синего, или вы обнаружите, что по какой-то причине есть только два фиолетовых цвета. 10-битный цвет похож на пакет из 120. На данный момент вы достаточно хорошо подготовлены для удовлетворения всех ваших повседневных потребностей. Редко бывают ситуации, когда вам понадобится больше цветов, чем у вас есть. 12-, 14- или даже 16-битный цвет похож на машину для плавления цветных карандашей, которая позволяет создавать бесконечное количество цветовых комбинаций.
‍
AVS Forum
8-битное видео — это наименьшая битовая глубина, которая, как можно разумно ожидать, будет выглядеть «реалистично» и не будет заметно искажать цвета странным образом. Он не выдержит сильного процесса цветокоррекции, оставляет меньше возможностей для коррекции и не передает богатство полного цветового спектра так же хорошо, как 10- или 12-битный. Из-за этого он далеко не идеальный кандидат для съемки журналов и лучше всего работает, когда окончательный вид можно зафиксировать в камере. Это примерно настолько урезано, насколько может быть видеосигнал, оставаясь при этом жизнеспособным.
Хотя сегодня мы думаем о нем как о низкокачественном формате, стоит помнить, что ранние художественные фильмы, снятые в цифровом формате, были 8-битными. Джордж Лукас лихо продвинул цифровое кино в мейнстрим своей трилогией-приквелом «Звездных войн», снятой на HDCAM с 8-битным сигналом 1080p. Многие высокобюджетные шоу и фильмы, такие как «Субботним вечером в прямом эфире», «Доктор Хаус» и «Капитан Америка», годами использовали 8-битные кадры из серии Canon 5D и убедились, что их преимущества более убедительны, чем недостатки. Пока у вас есть разумные ожидания в отношении оценки отснятого материала в постобработке, 8-битное видео может быть абсолютно приемлемым вариантом.
• MiniDV/HDV cameras
• All Canon DSLRs
• Canon C100 MK II
• Sony A7s, A7r, A6500
• h.264
• AVCHD
В последние несколько лет 10-битное видео все чаще и дешевеет в камерах, совсем недавно в Panasonic Lumix GH5. Это, несомненно, более «сильное» изображение, которое более точно передает цвета и гораздо более восприимчиво к изменениям в посте. Это стандартная битовая глубина для профессиональных камер нижнего уровня, таких как Sony FS7, Canon C300 Mark II и Panasonic EVA-1. Но это не означает, что высококачественные кинокамеры, такие как ARRI или RED, не поддерживают 10-битную запись, просто они способны на гораздо большее.
10-битная запись является стандартом вещания во многих экосистемах и является обязательным минимумом во многих продюсерских компаниях, таких как Netflix. Это необходимо как для удовлетворения требований к HDR-дисплеям, так и для защиты отснятых изображений в будущем.
Sony FS7 от Spekulor
• Panasonic GH5
• Canon C300 Mark II
• Sony FS7

• PRORS 422 HQ7

• PRORS 422 HQ

. -бит или выше Используется?

Камера, которая может снимать 12-, 14- или 16-битное видео, — действительно редкое удовольствие. Эти цветовые пространства делают акцент на гибкости постобработки и насыщенных, точных цветах. Они гарантируют заметно более высокое качество движущегося изображения, которое будет гораздо более податливым в рабочем процессе постобработки. Чтобы максимально использовать преимущества такой высокой битовой глубины, они часто записываются в форматах RAW, которые в значительной степени сохраняют информацию, сообщаемую датчиком, практически без сжатия или потери. Огромные требования к хранению этих форматов делают их гораздо более доступными для больших студийных фильмов, но такие камеры, как Canon C200 с кодеком RAW-Light, начинают предлагать даже 12-битный RAW в ценовом диапазоне, доступном для независимых владельцев-операторов. и кинематографистов.

Непрерывная или даже довольно стабильная съемка в таких больших форматах требует определенного количества инфраструктуры, места для хранения и вычислительной мощности, что, естественно, ограничивает доступность для «среднего» пользователя. Подобные рабочие процессы в основном зарезервированы для студийных фильмов, а в последнее время и для очень крупных создателей YouTube.

Стоит отметить, что даже эти чрезвычайно высококачественные форматы просачиваются на потребительский уровень. Компания Blackmagic произвела фурор, представив 12-битный формат RAW по смехотворно доступной цене с помощью своей камеры Pocket Cinema Camera, а теперь Canon представила более сжатый 12-битный вариант RAW с C200. Возможно, пройдет совсем немного времени, прежде чем 12-бит станет новым стандартом вещания, а 10-бит будет считаться просто приемлемым.

• Sony F55/Венеция

• Arri Alexa Mini/Amira

• Canon C200/C700

• Red Gueaon Helium

• RED AREAN Helium

• RED AREAN HELUIUM

• RED AREAN HELIUM

• RED Raw

• Cinema DNG

Битовая глубина, с которой вы записываете , не определяет ценность вашего производства. Хорошо освещенная, хорошо снятая сцена будет выглядеть великолепно независимо от формата записи. Но мы живем в мире, где цветокоррекция становится все более доступной и популярной, так что ваша камера лучше успевает. 8-битные камеры справятся со своей задачей, но все, что снимается в 10-битном режиме, будет держаться намного лучше, если вы возьмете его в студию постпродакшна. А если вам посчастливится, не говоря уже о емкости накопителя, снимать с более высокой разрядностью, то ваши горизонты откроются гораздо шире.

Распутать | Что такое битовая глубина

Битовая глубина или глубина цвета — важный показатель качества видео. Читайте дальше, чтобы узнать, что такое битовая глубина и почему это важно учитывать при работе с фильмами и видео.

Бит/Глубина цвета:

Если цветовое пространство определяет диапазон доступных интенсивностей цвета (гамму), то глубина в битах определяет, насколько точным мы можем быть с этими спецификациями. Иными словами, битовая глубина определяет, насколько точно можно указать разницу между одним цветом и другим. К счастью, это одна из тех тем, которые имеют гораздо больше смысла в сочетании с изображениями, поэтому давайте углубимся и посмотрим, не сможем ли мы найти какой-то смысл в этой теме.

В чем разница между низкой и высокой битовой глубиной?

Как видно выше, низкая битовая глубина ограничивает возможные значения, которые можно использовать при представлении изображения. В случае 3-битного изображения в оттенках серого существует только 8 возможных значений. Это потому, что 3 бита — это еще один способ сказать, что 2x2x2 = 8. С другой стороны, если нам разрешено использовать 8 бит, у нас есть до 256 значений, которые мы можем использовать для воспроизведения одного и того же изображения (2 = 256). Это приводит к более гладкому изображению, потому что мы можем более точно определять тонкие различия между оттенками.

Изображения RGB

Теперь, когда у нас есть идея с изображениями в оттенках серого, давайте применим эти знания к цветным изображениям. Цветные изображения создаются путем смешивания трех цветовых каналов, а именно красного, зеленого и синего — RGB.

Поскольку у нас есть 3 канала, это означает, что теперь у нас в 3 раза больше данных.

При просмотре 8-битного сигнала RGB на канал у нас есть 256 возможных значений для каждого из каналов/цветов. В сочетании это означает, что возможно 16,7 миллионов цветовых комбинаций (256 x 256 x 256). Это может показаться огромным количеством, но на самом деле это то, что почти каждый экран, который мы просматриваем ежедневно, способен воспроизводить, и есть много вариантов использования, которые требуют еще более высокой битовой глубины, чтобы избежать заметных проблем с качеством изображения.

RGB + Alpha

В дополнение к трем цветовым каналам изображения иногда могут также иметь четвертый канал, называемый альфа-каналом. Альфа-канал содержит информацию о прозрачности и обычно имеет ту же битовую глубину, что и другие цветовые каналы.

Это означает, что цветному изображению в компьютерной системе будет назначено 8 бит на цветовой канал, а иногда еще 8 бит на альфа-канал, что дает нам в общей сложности 32 бита на пиксель (4×8 бит).

Битовая глубина на пиксель и битовая глубина на канал

Одной из областей, сбивающих меня с толку в течение длительного времени, были кажущиеся непоследовательными способы, которыми я видел ссылки на битовую глубину. Например, если вы когда-либо использовали Adobe After Effects, вы, возможно, знаете, что вы можете переключить приложение на работу в 8-битном, 16-битном или 32-битном цвете. По умолчанию используется 8 бит, но, как мы только что видели в предыдущем примере, разве стандартное изображение не использует 32 бита на пиксель? Почему 8-бит вообще может быть вариантом?

Путаница заключается в том, что After Effects ссылается на то, как биты назначаются каждому цветовому каналу, а 32-битное измерение ссылается на то, сколько бит требуется, когда все каналы объединяются вместе. Технически это различие подтверждается аббревиатурой «bpc» (бит на канал), но чаще при случайном преобразовании люди предполагают, что вы знаете, на что они ссылаются, исходя из контекста.

Например, если кто-то сказал, что рендеринг был выполнен в 12-битном цвете, весьма вероятно, что он имел в виду, что он был экспортирован с 12-битным цветом на канал. Это потому, что альтернатива означала бы, что у них было только 4 бита на канал (12 бит, разделенных на красный, зеленый и синий каналы), что намного ниже профессиональных стандартов.

Для справки, вот разбивка того, как биты на канал воспроизводятся при вычислении битов на пиксель.

В приведенных выше таблицах глубина цвета в битах вычисляется для каждого канала в соответствии с количеством битов, необходимых для каждого пикселя.

Зачем использовать большую битовую глубину?

Существует множество причин и вариантов использования, которые требуют перехода на более высокую разрядность. Среди них – отказ от цветных полос + постеризация, изображения с высоким динамическим диапазоном, а также сохранение качества во время постпродакшна.

Полосатость

Полосатость возникает, когда битовая глубина слишком мала, и глаз может видеть, где происходят изменения цвета, а не видеть плавный градуированный переход между оттенками. Часто эти различия выглядят как полосы, проходящие через изображение — отсюда и название. Вот пример фотографии, воспроизведенной с битовой глубиной, слишком низкой для точного воспроизведения градиента оттенков синего в небе:

На изображении выше видны полосы на небе из-за недостаточной битовой глубины, используемой для рендеринга.

Полосы — это проблема, которая может регулярно появляться для изображений с 8 битами на канал или меньше, и по этой причине камеры высокого класса снимают с более высокой битовой глубиной, а мастер-файлы также создаются с более высокой битовой глубиной. Например, цифровое кино использует проекцию 12 бит на канал, что позволяет отображать до 68,3 миллиардов различных цветовых комбинаций и точно отображать даже самые тонкие различия в цветах и оттенках.

Постеризация

Постеризация — это, по сути, та же проблема, что и полосатость, но у нее другое название, потому что некоторые изображения не имеют больших градиентов, которые в конечном итоге распадаются на аккуратные «полосы». Вместо этого некоторые образы разобьются на более абстрактные узоры. Однако проблема все та же — вместо того, чтобы иметь хорошие смешанные оттенки цвета, глаз может определить, где заканчивается один цвет и начинается следующий.

Пример постеризации, когда на фоне листвы видно нарушение цвета.

На приведенном выше изображении отчетливо видна постеризация в области фона, где резкость снижается. Одно интересное явление, связанное с постеризацией, заключается в том, что области с высокой детализацией и контрастом (высокая пространственная частота) воспринимаются не так сильно. Возьмем, к примеру, дерево в правой трети, которое находится в фокусе. Без фона было бы трудно сказать, что низкая битовая глубина отрицательно влияет на это изображение. Это связано с тем, что в областях с высокой пространственной частотой используемые ограниченные цвета чередуются и распадаются гораздо быстрее, что означает, что наш глаз не может обнаружить области, которые выглядят так, как будто они должны иметь более плавные градиенты.

С другой стороны, области с низкой пространственной частотой (например, области вне фокуса или низкоконтрастные сцены) гораздо чаще демонстрируют артефакты постеризации. Это связано с тем, что гораздо более вероятно, что большие пятна будут преобразованы в один цвет, что, в свою очередь, сделает их намного легче для наших глаз.

HDR (расширенный динамический диапазон) + широкая цветовая гамма

Еще одна область, вызвавшая необходимость перехода к высокой битовой глубине, — это появление расширенного динамического диапазона и более широкой цветовой гаммы, которые сейчас выходят на потребительский рынок. Как HDR, так и широкие цветовые гаммы могут усугубить проблемы с полосами и постеризацией, поскольку они требуют немного глубины для представления большего количества цветов, а также для представления гораздо более яркого диапазона цветов и оттенков. По сути, это означает, что битовая глубина должна быть увеличена больше, чем это было бы в противном случае, и начнет создавать полосы в областях, где они могли быть не видны в стандартном динамическом диапазоне.

Соответственно, телевизоры сверхвысокой четкости, перешедшие на поддержку HDR, должны воспроизводить не менее 10 бит на канал, чтобы избежать появления полос в контенте. Dolby Vision (стандарт Dolby для HDR) идет еще дальше и требует, чтобы контент Dolby Vision кодировался с разрядностью 12 бит на канал, чтобы защитить будущее и смягчить любые потенциальные проблемы.

Процессы постобработки

Так с какой стати нам может понадобиться больше 12 бит на канал, если он способен без проблем обрабатывать контент с расширенным динамическим диапазоном и широкой цветовой гаммой? Несмотря на то, что этот уровень глубины цвета близок к тому, чтобы превысить человеческое зрение для мониторинга, более высокая битовая глубина очень часто требуется при постобработке. Это связано с тем, что постобработка часто включает в себя сильное перемещение цветов, что эквивалентно растягиванию битовой глубины, закодированной в изображении. Когда вы начинаете видеть полосы или постеризацию, вы достигли предела информации о глубине цвета, что, в свою очередь, ограничивает количество творческой свободы, которой обладают цветокорректоры, композиторы и специалисты по визуальным эффектам.

Еще одним способом использования высокой битовой глубины является кодирование дополнительной информации об экспозиции, которую можно получить позже. Например, работа с визуальными эффектами (VFX) часто визуализируется с 32 битами на канал с использованием значений линейного освещения. Это позволяет сохранять сверхяркие оттенки белого (значения белого за пределами обычной точки кодирования), а затем обрабатывать их позже. Например, композитор, объединяющий взрывы, визуализированные в 32-битном режиме, может начать регулировать экспозицию, чтобы она соответствовала их кадру, и начать извлекать детали обратно из белых участков, которые ранее казались обрезанными и потерянными.

Подведение итогов:

В этой статье мы рассмотрели, что такое глубина бит/цвет, а именно, это мера точности, с которой можно указать различия в оттенках цвета. Чем выше разрядность, тем больше возможных цветовых оттенков. Мы рассмотрели, как вычисляется битовая глубина, и разницу между количеством битов, необходимых для каждого пикселя, и количеством битов, необходимых для каждого канала изображения. Наконец, мы рассмотрели, что такое полосатость и постеризация, почему они возникают и почему в некоторых областях постобработки может использоваться чрезвычайно высокая битовая глубина.

Нужна дополнительная помощь?

Unravel создает и обрабатывает контент, который просматривается на различных устройствах. Мы любим мастерить контент для кино, телевидения и Интернета. Работа с различной битовой глубиной — это то, с чем мы сталкиваемся ежедневно, поэтому, если вам нужна помощь или совет по вашему следующему проекту, не стесняйтесь обращаться к нам.

Глубина цвета — DXOMARK

Датчики цвета обычно имеют три разных типа фотоэлементов, чувствительных к свету в разных диапазонах длин волн. Хотя существуют и другие технологии, в подавляющем большинстве датчиков цвета используется массив цветовых фильтров Байера. Каждый блок из 4 смежных фотосайтов содержит один фотосайт, чувствительный к низким длинам волн (синий), один фотосайт, чувствительный к высоким длинам волн (красный), и два идентичных фотосайта, чувствительных к средним длинам волн (зеленый).

Типичная байеровская матрица на датчике RGB

После аналого-цифрового преобразования сигнал для каждого канала представляется определенным количеством бит, обычно 14 или 12 для зеркальной камеры и 10 для камерофона; таким образом, чип может кодировать цвета на 42 битах, 36 битах или 30 битах в формате RAW.

Поскольку каждый канал имеет свой собственный уровень шума, он фактически различает гораздо меньше, чем теоретические 10, 12 или 14 бит данных RAW. Сумма тонального диапазона на каждом канале дает приблизительное представление о цветовой чувствительности сенсора, и эксперименты показывают, что эта сумма уже меньше 24 бит.

Более того, каналы R, G и B датчика являются следствием его конструкции. Они характеризуются своей спектральной чувствительностью, которая дает долю падающих фотонов, которые в конечном итоге достигают датчика для данной длины волны (называется квантовой эффективностью ). На рисунке ниже приведен пример спектральной чувствительности датчика. Обратите внимание, что фотосайты часто чувствительны к ближнему инфракрасному излучению, поэтому в систему необходимо добавить инфракрасный фильтр, чтобы отфильтровать эти длины волн. В частности, обратите внимание, что эти кривые не являются функциями согласования цветов .

Спектральная чувствительность датчика RGB

Значения RAW в каналах R, G и B на однородной поверхности (на данный момент игнорируя шум) не являются значениями sRGB этой поверхности. Другими словами, цветовое пространство датчика не является цветовым пространством sRGB или любым другим обычным цветовым пространством. Первым следствием этой спектральной чувствительности является то, что теоретический постоянный спектр (каждая длина волны теоретического постоянного спектра имеет одинаковую интенсивность) дает три значения R, G и B, которые обычно различны. Поскольку кремний слабо чувствителен к низким длинам волн, B часто намного меньше, чем G (в 2 раза и более не является необычным).

Определения

Цветовая чувствительность – это количество надежно различимых цветов вплоть до шума. Грубо говоря, два цвета считаются различимыми, если их разница больше шума. В этом отношении цветовая чувствительность — это обобщение цвета до понятия тонового диапазона.

Чтобы расширить эту идею для цветовых данных, определяющих цветовую чувствительность:

Пусть будет матрица ковариации шума при значении ( r, g, b ).
Для , пусть будут собственными значениями этой ковариационной матрицы.

Мы называем Цветовая чувствительность числом, производным от

Приведенная выше формула показывает, что определителем ковариационной матрицы шума является объем эллипсоида неопределенности, в котором различие двух цветов, скорее всего, обусловлено шумом. Однако, поскольку цифровые изображения кодируются с использованием целочисленных значений, размеры эллипсоида неопределенности квантуются. Следовательно, подынтегральное выражение в приведенном выше уравнении можно рассматривать как плотность различимых цветов вокруг точки ( r, g, b ), и учитывает квантование. Тогда сам интеграл можно интерпретировать как общее количество цветов, которые может различить датчик.

Как и в случае с тональным диапазоном, цветовая чувствительность — это число без единиц измерения, поэтому вместо этого мы рассматриваем , которое представляет количество битов, необходимых для кодирования всех различимых значений цвета.

SMI: Индекс метамеризма чувствительности

Индекс метамеризма чувствительности (SMI) определен в стандарте ISO 17321 и описывает способность камеры точно воспроизводить цвета. Цифровая обработка позволяет изменять цветопередачу по желанию, но то, может ли камера точно и точно воспроизводить цвета сцены, зависит от отклика сенсора и не зависит от необработанного преобразователя.

Лежащая в основе физика заключается в том, что сенсор может различать точно такие же цвета, как и средний человеческий глаз, если и только если спектральные отклики сенсора могут быть получены линейной комбинацией откликов глазного конуса. Эти условия называются условиями Лютера-Айвза, и на практике они никогда не встречаются. Есть объекты, которые сенсор видит как имеющие определенные цвета, в то время как глаз видит одни и те же объекты по-разному, и обратное тоже верно.

SMI является индексом, определяющим это свойство, и представлен числом меньше 100 (возможны отрицательные значения). Значение, равное 100, представляет собой идеальную точность цветопередачи и достигается только при соблюдении условий Лютера-Айвза (что, как говорилось ранее, никогда не происходит на практике). Значение 50 — это разница в цвете между источником дневного света и источником света, создаваемым люминесцентными лампами, что считается умеренной ошибкой.

Точнее, SMI определяется как

, где это средняя ошибка CIELAB, наблюдаемая для набора различных цветов. В наших экспериментах мы использовали 18 цветных участков программы проверки цвета Gretag McBeth, как рекомендует ISO 17321. SMI варьируется в зависимости от источника света.

На практике SMI для цифровых зеркальных фотокамер находится в диапазоне от 75 до 85, что не очень точно. Для недорогих камер (таких как телефоны с камерами), которые обычно имеют SMI около 40, все по-другому. По этой причине мы приводим это измерение в качестве ориентира, но не интегрируем его в DxO Mark.

Относительная чувствительность и шкала баланса белого

Все стандартные цветовые пространства RGB (такие как sRGB, Adobe RGB, Prophoto) предполагают, что объект с нейтральной отражательной способностью (т. е. объект, одинаково отражающий каждую длину волны) имеет одинаковые значения по трем каналам . Однако значения RAW на датчике зависят от спектра света, освещающего нейтральный объект, и от спектральных характеристик датчика. Три канала обычно отличаются. Относительная чувствительность как красного, так и синего каналов представляет собой отношение между значениями красного (или синего) канала и зеленого канала.

SMI зависит как от источника света, так и от спектральных характеристик датчика. Как правило, с вольфрамовым источником света чувствительность к синему очень низкая из-за слабой чувствительности кремния к коротким длинам волн и отсутствия коротких волн в вольфрамовом свете.

По конструктивным причинам относительная чувствительность почти всегда меньше 1.

Шкалы баланса белого — это цифровое усиление, применяемое к каждому каналу для компенсации недостаточной чувствительности в красном и синем каналах. После применения баланса белого красный, зеленый и синий должны быть равными на нейтральном объекте.

Шкалы баланса белого просто обратны относительной чувствительности. Однако нам кажется, что избыточность интересна и выражает два различных фактора: с одной стороны, относительная чувствительность является объективной характеристикой датчика; с другой стороны, шкала баланса белого — это то, что инженеры по обработке изображений применяют для компенсации различий в чувствительности.

Большие шкалы баланса белого сильно влияют на качество изображения, поскольку они напрямую влияют на шум, и это учитывается при измерении цветовой чувствительности.

Разложение каналов и цветовая матрица

Предположим, что все три канала сенсора имеют одинаковую чувствительность (или, что то же самое, применен баланс белого). На практике основные цвета цветового пространства sRGB не соответствуют основным цветам сенсора. (См. объяснение условия Лютера-Айвса в разделе SMI выше.) Для каждого сенсорного канала разложение канала описывает линейную комбинацию основных цветов цветового пространства sRGB, которая лучше всего соответствует сенсорному каналу. Обычно ожидается, что красный канал датчика содержит в основном красный цвет, немного зеленого и почти не содержит синего. Разложение красного канала, близкого к (1,0,0), показывает, что красный канал датчика очень «чистый».

Цветовая матрица дает коэффициенты линейной комбинации каналов датчиков, которые необходимо применять для компенсации недостаточной чистоты каналов датчиков по сравнению с основными цветами sRGB. Как и в случае со шкалами баланса белого и относительной чувствительностью, разложение каналов и цветовая матрица дают точно такую же информацию, но взаимодополняющим образом. Коэффициент разложения канала можно изобразить как матрицу 3×3, что означает, что цветовая матрица тогда является просто обратной матрицей коэффициентов разложения канала.

Декомпозиция канала — это низкоуровневое описание спектральной характеристики сенсора, а цветовая матрица — это то, что инженеры используют, чтобы сенсор реагировал так, как если бы он имел основные цвета sRGB.

Цветовая матрица с большими сингулярными значениями приводит к резкому усилению шума, и это учитывается при измерении цветовой чувствительности.

Полноцветная чувствительность

Шум на датчике обрабатывается преобразователем RAW для получения конечного изображения. В частности, преобразователи RAW применяют цветопередачу, которая сопоставляет значения RAW со значениями RGB в конечном изображении (например, значения sRGB). Цветопередача включает по меньшей мере балансировку белого и цветовую матрицу, как описано выше. Эти шаги приводят к усилению шума. Для каждого тройного RGB в финальном изображении шум можно предсказать по характеристикам шума RAW, шкалам баланса белого и коэффициентам цветовой матрицы.

Глубина цвета. 8, 12, 14 или 16-бит: что вам действительно нужно?

Что такое битовая глубина?

Как понимать битовую глубину?

Сколько бит вы можете увидеть?

Зачем использовать больше бит, чем вы можете увидеть?

Почему 8-битные изображения выглядят так же, как 16-битные?

Так сколько бит действительно нужно в камере?

Сколько бит стоит использовать в Photoshop?

Сколько бит нужно для интернета?

Сколько бит нужно для печати?

В чем разница между битовой глубиной и цветовым пространством?

Как цветовое пространство влияет на битовую глубину?

Рекомендуемые настройки, чтобы избежать полосатости

Взгляд в будущее

Как удалить полосатость

О глубине цвета: 8 или 16 бит?

Определение битовой глубины цвета

Как определяются параметры глубины цвета?

Так на что же обратить внимание при выборе LED-экрана?

Глубина цвета / Просто о фото / G-Foto.

Просто о фото

Детализация

Постеризация

Черно-белое изображение

Глубина цвета. Цифровая фотография. Трюки и эффекты

Выбор цвета

Цвета по правилам

24.2.9. Использование цвета

Цвета

Наложение цвета

Настройка цвета

Глава 9. Глубина цвета

Цвета

Все цвета радуги

ГОЛУБЯТНЯ: Глубина падения

Глубина резкости и эффект боке: изменение взгляда на проблему во времени и пространстве Василий Щепетнёв

Глубина резкости и диафрагма

Глубина резкости снимка

Глубина обработки

Понимание глубина цвета

Глубина цвета

Что такое глубина цвета?

Цифровая съемка

Файлы JPEG

RAW файлы

Обработка внутри камеры

Постобработка

16-битные TIFFфайлы

Почему фотографы используют JPEG?

Глубина цвета на компьютерных экранах

Файлы HDR

Заключение

Глубина цвета, пиксели, компьютерные мониторы, видеомонтаж

Что такое пиксель?

Как считать пиксели?

Как квадратные пиксели создают бесшовный цвет?

Почему биты имеют значение?

Как пиксели влияют на разрешение экрана?

Что такое глубина цвета?

Почему важна глубина цвета?

Как эти факторы влияют на разрешение видео?

Что такое глубина цвета? | Определение глубины цвета

Какое значение имеет глубина цвета?

Как глубина цвета влияет на разрешение видео?

Что нужно знать перед изменением настроек цвета изображения

Что такое 8-бит, 10-бит, 12-бит, 4:4:4, 4:2:2 и 4:2: 0 | Датавидео

Что такое 8-бит, 10-бит, 12-бит, 4:4:4, 4:2:2 и 4:2:0

Что такое битовая глубина цвета?

Распутать | Что такое битовая глубина

Бит/Глубина цвета:

В чем разница между низкой и высокой битовой глубиной?

Изображения RGB

RGB + Alpha

Битовая глубина на пиксель и битовая глубина на канал

Зачем использовать большую битовую глубину?

Полосатость

Постеризация

HDR (расширенный динамический диапазон) + широкая цветовая гамма

Процессы постобработки

Подведение итогов: