Что такое глубина цвета, как связаны глубина цвета и размер файла

Обновлено: 21.11.2024

Битовая глубина — это информация о цвете, хранящаяся в изображении. Чем выше разрядность изображения, тем больше цветов оно может сохранить. Самое простое изображение, 1-битное изображение, может отображать только два цвета, черный и белый. Это потому, что бит 1 может хранить только одно из двух значений: 0 (белый) и 1 (черный). 8-битное изображение может хранить 256 возможных цветов, а 24-битное изображение может отображать более 16 миллионов цветов. По мере увеличения битовой глубины размер файла изображения также увеличивается, поскольку для каждого пикселя изображения необходимо хранить больше информации о цвете.

При сохранении (или экспорте) изображения в формате GIF или PNG можно выбрать разрядность результирующего файла. С некоторыми типами изображений, которые обычно содержат мало цветов, например, с логотипами или простыми рисунками, вы можете значительно уменьшить размер файла изображения без ухудшения качества изображения. Для других изображений (особенно с градиентами) уменьшение количества цветов в изображении серьезно ухудшит качество изображения.

Примеры ниже демонстрируют взаимосвязь между битовой глубиной и качеством изображения. Мы взяли небольшую деталь нашей любимой иллюстрации робота-жонглера и экспортировали ее с различной глубиной цвета. Изменения будут наиболее заметны в цветовых градациях шляпы.

24-битный цвет: 2 24 = 16 777 216 цветов, 45 КБ

7-битный цвет: 2 7 = 128 цветов, 13 КБ

6-битный цвет: 2 6 = 64 цвета, 10 КБ

5-битный цвет: 2 5 = 32 цвета, 8 КБ

4-битный цвет: 2 4 = 16 цветов, 6 КБ

3-битный цвет: 2 3 = 8 цветов, 5 КБ

2-битный цвет: 2 2 = 4 цвета, 4 КБ

1-битный цвет: 2 1 = 2 цвета, 3 КБ

Пример изображения из коллекции иллюстраций роботов FCIT на веб-сайте TIM.

Разрядность
и
оценка размера файла

(с намеком на цифровые камеры)

Клайв Р. Хейнс FRPS

Размер файла и качество изображения напрямую связаны.
Цифровые камеры быстро стали «нормой» в фотографии. В связи с этим необходимо «эмпирическое правило», чтобы указать, насколько хорошим может быть изображение для предполагаемой цели.

Установлено, что для «фотореалистичного» цветного изображения выставочного качества формата A3 для просмотра с «нормального расстояния просмотра» требуется файл размером от 20 до 25 МБ. Такое изображение будет содержать от 7 до 9 миллионов пикселей.
«Фотореалистичное» изображение формата A4 имеет размер около 11 МБ и содержит от 3,5 до 4 миллионов пикселей для воспроизведения изображения аналогичного качества на обычном расстоянии просмотра.

Полезно иметь четкое рабочее представление о том, какое конкретное соотношение пикселей даст размер файла. Часто мы видим цитируемые цифры, такие как 640 x 480 пикселей или 1200 x 800 пикселей и так далее. Количество пикселей в изображении является абсолютным, поэтому, по сути, чем больше, тем лучше. Изменение количества пикселей путем «повторной выборки» нежелательно, так как это связано либо с «созданием/изобретением» пикселей, либо с их отбрасыванием. На рынке есть несколько очень умных программ передискретизации, однако нет ничего лучше, чем иметь нужное количество пикселей для начала.

В изображении в оттенках серого (т. е. монохромном/черно-белом) используется один «байт» на пиксель («байт» равен 8 «битам»).
Восьмибитный блок, или, как его еще называют, «байт», может хранить до 256 уровней информации. Таким образом, мы можем хранить до 256 уровней яркости на пиксель, что дает нам «8-битную шкалу серого».

Цветное изображение создается, когда каждый элемент ПЗС-матрицы в камере или сканере измеряет уровень определенного основного цвета — красного, зеленого или синего (RGB). Результирующая выборка объединяет информацию для создания одного полноцветного пикселя. Этот полноцветный пиксель содержит три байта (каждый размером 8 МБ). Требуется три байта на пиксель (RGB), поэтому 8 x 3 = 24 бита. Таким образом, для данной области цветному изображению требуется в три раза больше байтов, чем его эквиваленту в оттенках серого.

Итак, по одному байту на цвет (помните, что 8 бит x 3 = 24 бита) мы имеем то, что называется "24-битный цвет" и является типичной "битовой глубиной" для реалистичных изображений.

Иногда это называется «Глубина пикселей» или «Глубина цвета».

Пиксель с «битовой глубиной» 1 имеет два возможных значения: черный или белый.
Пиксель с «битовой глубиной» 8 имеет 2 8 , или 256 возможных значений.
Пиксель с битовой глубиной 24 имеет 2 24 , или прибл. 16 миллионов возможных значений.

Чем больше «битовая глубина», тем мельче уровни изменений, которые можно записать, и тем выше точность градаций изображения.Естественно оборудование для выполнения этой задачи стоит дороже и размер результирующего файла соответственно больше. Как следствие, в компьютерной системе требуется больше места для обработки и хранения изображения. В зависимости от параметров сканирования глубина цвета может быть 24, 30, 36, 48 или даже 64.

Расчет размера файла:
простой расчет.

Умножьте общее количество пикселей на количество "битов" цвета (обычно 24) и разделите результат на 8 (поскольку в "байте" 8 "бит").

Изображение размером 1200 x 800 пикс.

1200 x 800 = 960 000

= 960 000 пикселей x 24 (обычная «24-битная глубина» для цифровой камеры)

= 2 880 000 или, как мы говорим, 2,88 МБ

Вышеприведенная формула поможет быстро оценить размер файла (и, следовательно, руководство по разрешению).

Примечание: формат файла, используемый для сохранения информации об изображении, может изменить рассчитанную цифру, но не сильно. Файлы, конечно, могут быть «сжаты».
Поэтому действительно важен "расширенный" или несжатый размер файла.

Как эту информацию можно использовать в качестве руководства?

Для примера: та же формула применяется к цветному слайду (или негативу), отсканированному в мой Nikon Coolscan V. При значении 2700 ppi получается около 8 000 000 пикселей (8 мегапикселей), умножить на 24 и разделить на 8. ответ: 24 МБ, что подходит для изображения, приемлемого для печати в формате A3.

В настоящее время доступно множество отличных цифровых камер, но будьте осторожны и помните о разрешении/размере файла для отпечатков, превышающих, скажем, A4 (многое зависит от контента, ваших требований и потребностей). Некоторые камеры используют хитроумные методы интерполяции для повышения уровня пикселей — внимательно изучите характеристики.

Приблизительно, камеры с реалистичной ценой и разрешением от 6 до 7 мегапикселей в секунду можно считать нижним пределом приемлемых отпечатков формата A3. Изображение 6 или 7mgpxl в «несжатом» состоянии расширяется примерно до 18 МБ.
Для распечаток формата A4 достаточно 3,5 мегапикселей, так как при «несжатии» размер увеличивается примерно до 10 МБ.
Однако помните, что если изображение «обрезается» для удаления посторонних материалов, пиксели также «обрезаются», и размер результирующего файла уменьшается.

Сегодня лучшие потребительские цифровые камеры показывают превосходные результаты.

Высококачественные потребительские (зеркальные) модели, такие как Nikon D70, Canon EOS 300 и Fuji S3 Pro, дадут превосходные результаты при использовании сжатого файла размером 6 МБ, расширяемого примерно до 18 МБ, что обеспечивает очень приемлемые отпечатки формата A3.
Однако многим «потребительским» «мегапиксельным» моделям будет сложно создавать качественные изображения размером больше A4 (многое зависит от контента, ваших требований и потребностей). Тем не менее, я видел отличные изображения, сделанные моделями с разрешением около 4 мегапикселей и выше.
Кроме того, существует большая разница в качестве (и стоимости!) между «бытовыми чипами» и «профессиональными чипами».

Цифровые камеры создают текстурно гладкие изображения без зернистости, результат которых часто выглядит лучше, чем отсканированные слайды или неги с присущей им зернистой структурой и дефектами поверхности.

Профессиональные камеры, такие как «полнокадровые» мегапиксельные зеркальные фотокамеры, просто фантастические, но по цене, превышающей бюджет большинства увлеченных техникой любителей (мы говорим о цене от 3000 до 7000 фунтов стерлингов!) Они в конце концов, предназначены для «профессиональных фотографов».

То, что является приемлемым, конечно, субъективно и зависит от содержания и цели, для которой предназначено изображение.

Качественные цифровые камеры (обычно типа SLR) снимают файлы в формате RAW, что позволяет использовать 16-битную обработку в Photoshop. Для получения дополнительной информации о «RAW» нажмите на ссылку ниже.

Недавно, прочитав статью, в которой объясняются основы мультимедиа с расширенным динамическим диапазоном и иллюстрируется влияние различных кодеков и форматов на размер файла, Сэм Рассел возмутился тем, как я вычислил изменение размера файла при увеличении разрядности изображения. .

Хотя Сэм согласился с тем, что размер файла увеличивается с увеличением разрядности, он чувствовал, что я преувеличиваю результаты. Так что, столкнувшись с необходимостью доказать свою точку зрения, я провел дополнительные исследования и обнаружил, что Сэм был прав.

ЧТО ТАКОЕ БИТОВАЯ ГЛУБИНА

Глубина цвета для фото или видео определяет количество цветовых или полутоновых значений в изображении. Битовая глубина выражается как степень двойки:

Разрядность 1 = 2 в степени 1 = 2 цвета
Разрядность 2 = 2 в степени 2 = 4 цвета
Разрядность 3 = 2 в степени 3 = 8 цветов
Разрядность 8 = 2 в степени 8 = 256 цветов
Разрядность 16 = 2 в степени 16 = 65 536 цветов

Tech-Ease из Университета Южной Флориды предоставил несколько замечательных примеров этого.

(Изображение предоставлено Университетом Южной Флориды.)

Вот изображение с глубиной цвета 1; то есть, показывая только два цвета. (Помните, что белый — это цвет.)

(Изображение предоставлено Университетом Южной Флориды.)

Вот изображение с глубиной цвета 2; всего четыре цвета (черный, серый, золотой и белый).

(Изображение предоставлено Университетом Южной Флориды.)

Вот изображение с глубиной цвета 8 бит; всего 256 цветов. Обратите внимание на более плавное затенение градиентов.

РАСЧЕТ РАЗМЕРА ФАЙЛА

Би-би-си в серии статей, объясняющих технологии подросткам, определяет формулу для расчета размера файла как изменения битовой глубины:

Горизонтальные пиксели * вертикальные пиксели * битовая глубина = размер файла

Это предполагает, что медиаданные не сжаты, а размер и частота кадров остаются прежними. Когда я вычисляю это для разных битовых разрядностей, я получаю постоянное увеличение размера файла.

При увеличении разрядности на 2 размер файла увеличивается на 25 %. И, к счастью, для объема памяти, который им потребуется, видеофайлов выше 16 бит пока не существует.

ПРИМЕЧАНИЕ. Имейте в виду, что ваши результаты будут различаться в зависимости от того, насколько сильно кодек, который вы используете, сжимает файл. На этой диаграмме предполагается несжатый носитель, чтобы лучше показать соотношение размеров файлов.

Если вам интересно, вот математика, стоящая за диаграммой. Не стесняйтесь проверить это самостоятельно.

Спасибо, Сэм, за то, что предложил еще раз просмотреть это. И да, я исправил исходную статью.

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 видеокарты поддерживали только 1-битные или черно-белые цвета, большинство компьютерных предложений на текущем рынке предлагают по крайней мере 32-битные или 16,7 миллионов 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 напряженном просмотре 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 рассчитать пиксели?

Знать, как рассчитать количество пикселей на дисплее, необходимо по целому ряду причин. Одна из причин — понять разрешение экрана. Видеоредакторы часто обращают внимание на разрешение экрана. Определение разрешения экрана для изображений и видео — это тот же способ расчета разрешения дисплея, 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 приведенное выше разрешение экрана 1080 x 1920, это означает, что на экране всего 2 073 600 пикселей.

Как квадратные пиксели создают бесшовный цвет?

Из-за того, 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 важны биты?

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 количество бит определяет, сколько цветов может отображать экран.

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 PPI. Чем выше значение 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 разрядности 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. Наличие 8 бит RGB означает, что у вас есть 8 бит на каждый цветовой канал (красный, зеленый и синий).
8 бит позволяют закодировать 256 различных состояний; это означает, что у вас может быть 256 различных оттенков каждого цвета или 256 ^ 3 = 16,777. Всего 216 цветов.

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, это позволяет использовать 281 474 976 710 656 оттенков черного и белого.

Почему важна глубина цвета?

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 внесения изменений можно сохранить изображение в другом формате.

Глубина цвета имеет большое значение, поскольку она описывает объем данных, которые могут храниться 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 поддерживают эту разрядность.

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 наиболее ярких и привлекающих внимание 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.

Читайте также: