Сколько бит памяти занимает черно-белое изображение
Обновлено: 03.07.2024
для серии Making Fine
печатная серия
На этой странице представлены основные концепции цифровых изображений: что они собой представляют, как задаются их размер и разрешение и как они хранятся.
Пиксели и изображения
Цифровые изображения существуют в виде массива байтов в оперативной памяти компьютера или в виде файлов на картах памяти, жестких дисках, компакт-дисках или DVD-дисках. Ниже описаны несколько популярных форматов файлов.
Цифровые изображения получаются с цифровых камер или путем сканирования пленки или отпечатков. Сканеры определяются своим разрешением в точках на дюйм или в точках на дюйм — точках (фактически, пикселях) на дюйм, которые они могут получить от источника. Сканирование оригинала — негатива или слайда — всегда дает лучшее качество, чем сканирование отпечатка. Принтеры определяются их «разрешением» в dpi (точек на дюйм), обычно 720, 1440 или 2880 для Epson. Это число представляет собой шаг шагового двигателя, а не фактическое визуальное разрешение. Обычно для представления одного пикселя изображения требуется несколько точек принтера. Вам не нужно беспокоиться о соответствии между пикселями изображения и точками принтера; это обрабатывается редактором изображений и программным обеспечением драйвера принтера.
Разрешение изображения и размер печати
Изображение слева было снято на камеру Canon EOS-10D, конвертировано из RAW с помощью утилиты Canon File Viewer Utility (которую я позже заменил на Capture One DSLR LE), скорректировано по цвету (хотя и далеко не до конца). затем изменил размер до 260 x 175 пикселей в ширину в моем любимом графическом редакторе Picture Window Pro.
Справа показано диалоговое окно, используемое для изменения размера изображения. Исходное (текущее) изображение имеет ширину 3072 пикселя и высоту 2048 пикселов — прямо из EOS-10D. "Разрешение" 180 dpi (строго говоря, оно должно быть ppi -- пикселей на дюйм) устанавливается при преобразовании изображения из формата RAW. Это число является произвольным и не влияет на качество изображения. Оно носит информационный характер. То же самое относится к ширине 17,07 дюйма и высоте 11,38 дюйма. Он рассчитывается по уравнению,
Не имеет значения, будет ли изображение иметь разрешение 3437 dpi, 22,7 x 15,1 мм (фактический размер цифрового сенсора EOS-10D) или 17,07 dpi, 15 x 10 футов (рекламный щит); каждый из 3072 x 2048 (6,3 миллиона) пикселей (6,3 мегапикселя) совершенно одинаков. Я не менял разрешение (настройку dpi) при изменении размера изображения, поэтому «размер» нового изображения размером 200 x 133 пикселей крошечный: 1,11 x 0,74 дюйма. Этот «размер» совершенно не связан с размером, который вы видите на своем мониторе.
Чтобы добавить путаницы, слово "Резолюция" имеет несколько значений. Это может быть самая высокая пространственная частота, при которой виден линейный узор: см. серию статей о резкости изображения и ЧКХ. Часто это относится к общему количеству пикселей изображения, например, 3072 x 2048 пикселей для EOS-10D. Я предпочитаю любое из этих определений настройке dpi/ppi, которая не имеет ничего общего с общей детализацией изображения и которую можно изменить, не изменяя ни одного пикселя. Но мы застряли с ним в программах редактирования изображений.
Вы можете легко изменить Разрешение (т/д) , а значит, Ширину и Высоту , без изменения количества пикселей, т. е. вы можете изменить масштаб изображения без изменения размера (т. е. >пересэмплинг ) его. В Picture Window Pro откройте диалоговое окно «Изменить размер» (выше), щелкните стрелку справа от «Сохранить», затем выберите «Размер файла и пропорции». Когда вы можете изменить Width , Height или Resolution (dpi), остальные два следуют за ними. В Photoshop откройте диалоговое окно «Размер изображения», показанное ниже, и не устанавливайте флажок «Пересэмплировать изображение». Установите флажок Resample Image, если вы хотите изменить количество пикселей, чтобы изменить размер изображения.
Если щелкнуть правой кнопкой мыши изображение в Picture Window Pro, а затем щелкнуть «Информация об окне», появится окно «Информация об окне». Свойства измененного изображения размером 200 x 133 пикселей показаны слева. Числа размера такие же, как в столбце «Новый» в диалоговом окне «Изменить размер» выше. Но размер файла, 8305 пикселей, намного меньше, чем размер изображения 79800 байт (200x133 пикселей x 3 байта/пиксель). Это результат сжатия JPEG. Файлы GIF и PNG также сжимаются, а файлы TIFF — нет: размеры изображения и файла совпадают. Обычно я повышаю резкость изображения (используя простое преобразование Sharpen со значением Amount около 70%) после уменьшения его размера.
В Picture Window Pro вы выбираете размер отпечатка при печати. Атрибуты ширины и высоты игнорируются. Это не совсем относится к Photoshop.
- Вы можете изменить масштаб изображения с помощью диалогового окна "Размер изображения" в соответствии с приведенными выше инструкциями. Вам редко нужно изменить его размер.
- Нажмите «Параметры печати». вместо Печати. в Photoshop 6 (Печать с предварительным просмотром в Photoshop CS). При первом открытии этого поля для изображения масштаб устанавливается равным 100%, а флажок «Масштабировать по размеру носителя» снят.Если вы установите флажок «Масштабировать по размеру носителя», масштаб будет настроен таким образом, чтобы изображение соответствовало размеру страницы. Возможно, вам придется нажать кнопку «Параметры страницы». для настройки границ и ориентации (книжная или альбомная). Или вы можете оставить Scale to Fit Media не отмеченным флажком и вручную установить Scale . Небольшой предварительный просмотр страницы в окне «Параметры печати» помогает с настройками, которые будут запоминаться до тех пор, пока изображение остается открытым.
Сколько пикселей вам нужно для четкой печати?
300 пикселей на дюйм (ppi) — это примерно такое же резкое изображение, какое может видеть глаз на струйном отпечатке; он может быть очень впечатляющим при печати из файла с четким изображением. Помните, что эти числа представляют собой фактические пиксели на дюйм на отпечатке, а не значение ppi файла изображения.
Когда изображение отправляется на принтер, редактор изображений или драйвер принтера изменяет его размер до исходного разрешения принтера: 720 dpi для принтеров Epson Photo; 600 dpi для HP и Canon. Ручное изменение размера не требуется. Есть некоторые разногласия по поводу того, насколько хорошо работают редакторы изображений (особенно Photoshop). Прочтите Qimage Print Quality Challenge, чтобы узнать больше. Я доволен результатами, которые получаю от Picture Window Pro.
Большинство цифровых изображений должны быть уменьшены для отображения на мониторе — для веб-страниц или электронной почты. Многие люди стараются масштабировать изображения с измененным размером до 72 точек на дюйм. Абсолютно не нужно. Я не знаю ни одного веб-браузера или программного обеспечения для просмотра, которое обращало бы внимание на настройку dpi. Во всяком случае, большинство мониторов на самом деле отображают 80–100 пикселей на дюйм.
Форматы файлов изображений
- Сжатие без потерь сохраняет все детали изображения побитно. Типичные коэффициенты сжатия составляют 30-50%, в зависимости от детализации изображения. Чем мельче детали, тем меньше сжатие. Сжатие без потерь используется форматом PNG. Он доступен, хотя и редко используется, в формате TIFF.
- Сжатие с потерями приносит в жертву детализацию для достижения более высокого коэффициента сжатия. Степень сжатия зависит от детализации изображения и уровня качества, выбранного при сохранении изображения. JPEG и GIF используют разные типы сжатия с потерями.
Веб-браузеры поддерживают форматы JPEG, GIF и PNG, но не TIFF.
Каждая программа имеет собственные настройки качества JPEG; нет универсального стандарта. Photoshop имеет настройки от 0 до 12. IrfanView (удобная небольшая утилита для редактирования) имеет настройки от 0 до 100. Связь между настройками в разных программах совсем не линейная. Качество PW Pro = 70% (8,9 КБ) примерно эквивалентно качеству Irfanview = 50% (7,9 КБ) и качеству Photoshop = 3 (33 КБ в Photoshop CS; 13,8 КБ в Photoshop 6). Файлы Photoshop значительно больше, хотя и не имеют встроенных профилей ICC, возможно, потому, что в них есть дополнительное пространство, зарезервированное для данных Exif (настройки цифровой камеры). Это может быть недостатком для небольших изображений, используемых для отображения в Интернете.
Многие цифровые камеры сохраняют изображения в формате JPEG. Это может привести к проблемам, поскольку качество изображения может ухудшиться при сохранении и повторной загрузке изображений в формате JPEG. Ухудшение незначительно, когда файлы сохраняются с максимально возможным качеством JPEG, но оно может стать серьезным, если выбрано качество JPEG ниже максимального. JPEG следует использовать с осторожностью для изображений, предназначенных для высококачественной печати. Если вы планируете много редактировать изображение JPEG, лучше всего преобразовать его в TIFF. При сохранении и повторной загрузке изображений в формате TIFF качество не теряется.
Дополнительные форматы файлов Вы можете иногда сталкиваться с ними, но они не рекомендуются для общего использования.
Пользователям Macintosh следует добавлять соответствующие трехбуквенные суффиксы (JPG, TIF, PNG и т. д.) к именам файлов, чтобы пользователям Windows было легче их читать.
Растровое изображение сохраняется так же, как содержимое монитора компьютера хранится в видеопамяти. Изображение на экране монитора состоит из пикселей, подобно точкам на фотографии в газете. Количество пикселей, составляющих изображение на мониторе, определяет качество изображения (разрешение). Чем больше пикселей (например, 640 X 480; указано как число по горизонтали X по вертикали), тем выше разрешение. Пиксели изображения на экране представлены по-разному в зависимости от типа изображения/дисплея монитора.
Растровые монохромные изображения
В монохромном (черно-белом) изображении (как в примере слева) обычно требуется, чтобы каждый пиксель сохранялся как значение от 0 до 255 (байт). Где значение представляет оттенок серого пикселя. Для изображения в градациях серого 640 x 480 потребуется 307,2 КБ дискового пространства.
Артефакты растрового изображения
Одна из главных проблем представления растрового изображения заключается в том, что изображение нельзя легко масштабировать без появления артефактов изображения. Наиболее заметным артефактом является зубчатый эффект «вырезания печенья» или «ступенчатости» по краям объектов на изображениях.Этот побочный эффект, возникающий при масштабировании растровых изображений, называется алиасингом или ступенчатостью.
Чтобы увидеть применение этих эффектов (ступеньки, сглаживание и сглаживание), щелкните правой кнопкой мыши изображение в градациях серого выше и выберите "Сохранить изображение как" из всплывающее меню для сохранения изображения на жесткий диск.
[Загрузите и установите условно-бесплатную программу Paint Shop Pro, если она у вас еще не установлена.] Найдите приложение для обработки изображений Paint Shop Pro в меню Программа. Откройте сохраненный файл изображения в градациях серого в Paint Shop Pro. В меню Масштаб (расположенном под меню Файл) выберите коэффициент масштабирования 3:1. Изучите края, чтобы увидеть влияние неровностей, сглаживания и дизеринга, которое произошло из-за масштабирования. (Если вы не можете найти Paint Shop Pro, нажмите здесь, чтобы просмотреть изображение в масштабе 250% в новом окне браузера.)
Растровые изображения в градациях серого
В цветном изображении каждый пиксель представлен тремя значениями, по одному для каждого из основных цветов (красного, зеленого и синего — R G B ). На самом деле это аддитивные основные цвета; в то время как другие системы представления цветов существуют, это обсуждение будет касаться только системы RGB.> Размер цветного изображения зависит от количества сохраненных оттенков каждого основного цвета.
24-битные растровые цветные изображения
Еще один полустандарт, обеспечивающий фотографическое качество цвета, — это 24-битный цвет. Каждое значение пикселя представлено тремя байтами (по одному для каждого основного цвета RGB). Таким образом, для каждого пикселя возможно 256 различных оттенков красного, зеленого и синего; что дает 256 X 256 X 256 возможных комбинированных цветов (16 777 216). Для 24-битного цветного изображения с разрешением 640 X 480 потребуется 921,6 КБ памяти. (На самом деле большинство 24-битных изображений являются 32-битными. Дополнительный байт данных для каждого пикселя используется для хранения значения альфа-канала, представляющего информацию о специальном эффекте.)
 |
| 24-битный бит цвета -Пример изображения карты |
Bpp или бит на пиксель обозначает количество бит на пиксель. Количество различных цветов в изображении зависит от глубины цвета или количества битов на пиксель.
Кратко о математике:
Это похоже на игру с двоичными битами.
Сколько чисел может быть представлено одним битом.
Сколько двухбитовых комбинаций можно составить.
Если мы придумаем формулу для расчета общего количества комбинаций, которые можно составить из бит, она будет такой.
Где bpp обозначает количество бит на пиксель. Подставьте 1 в формулу, получите 2, подставьте 2 в формулу, получите 4. Она растет экспоненциально.
Количество разных цветов:
Теперь, как мы сказали в начале, количество различных цветов зависит от количества битов на пиксель.
Таблица некоторых битов и их цвета приведены ниже.
| Бит на пиксель | Количество цветов |
|---|---|
| 1 бит на пиксель | 2 цвета |
| 2 бита на пиксель | 4 цвета |
| 3 бита на пиксель | 8 цветов |
| 4 бита на пиксель | 16 цветов |
| 5 бит на пиксель | 32 цвета |
| 6 бит на пиксель | 64 цвета |
| 7 бит на пиксель | 128 цветов |
| 8 бит на пиксель | 256 цветов |
| 10 бит на пиксель | 1024 цвета |
| 16 бит на пиксель | 65536 цветов |
| 24 бит на пиксель | 16777216 цветов (16,7 миллиона цветов) |
| 32 бита на пиксель | 4294967296 цветов (4294 миллиона цветов) |
