Сколько цветов содержится в растровой палитре, если для кодирования каждого пикселя используется 9 бит
Обновлено: 21.11.2024
Растровое изображение – это массив битов, определяющий цвет каждого пикселя в прямоугольном массиве пикселей. Количество битов, выделенных для отдельного пикселя, определяет количество цветов, которые можно назначить этому пикселю. Например, если каждый пиксель представлен 4 битами, то данному пикселю можно присвоить один из 16 различных цветов (2^4 = 16). В следующей таблице показано несколько примеров количества цветов, которое может быть назначено пикселю, представленному заданным количеством битов.
| Бит на пиксель | Количество цветов, которые можно назначить пикселю |
|---|---|
| 1 | 2^1 = 2 |
| 2 | 2^2 = 4 |
| 4 | 2^4 = 16 |
| 8 | 2^8 = 256 |
| 16 | 2^16 = 65 536 |
| 24 | 2^24 = 16, 777, 216 |
Файлы на диске, в которых хранятся растровые изображения, обычно содержат один или несколько информационных блоков, в которых хранится такая информация, как количество битов на пиксель, количество пикселей в каждой строке и количество строк в массиве. Такой файл может также содержать таблицу цветов (иногда называемую цветовой палитрой). Таблица цветов сопоставляет числа в растровом изображении с определенными цветами. На следующем рисунке показано увеличенное изображение вместе с его растровым изображением и таблицей цветов. Каждый пиксель представлен 4-битным числом, поэтому в таблице цветов 2^4 = 16 цветов. Каждый цвет в таблице представлен 24-битным числом: 8 бит для красного, 8 бит для зеленого и 8 бит для синего. Числа представлены в шестнадцатеричном формате (с основанием 16): A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14, F = 15.
Посмотрите на пиксель в строке 3 столбца 5 изображения. Соответствующее число в растровом изображении — 1. Таблица цветов говорит нам, что 1 представляет красный цвет, поэтому пиксель красный. Все элементы в верхней строке растрового изображения равны 3. Таблица цветов говорит нам, что 3 представляет синий цвет, поэтому все пиксели в верхней строке изображения синие.
Некоторые растровые изображения хранятся в восходящем формате; числа в первой строке растрового изображения соответствуют пикселям в нижней строке изображения.
Растровое изображение, в котором индексы хранятся в таблице цветов, называется растровым изображением индексированного палитрой. Некоторые растровые изображения не нуждаются в таблице цветов. Например, если растровое изображение использует 24 бита на пиксель, это растровое изображение может хранить сами цвета, а не индексировать их в таблице цветов. На следующем рисунке показано растровое изображение, в котором цвета хранятся напрямую (24 бита на пиксель), а не с использованием таблицы цветов. На иллюстрации также показано увеличенное изображение соответствующего изображения. В растровом изображении FFFFFF соответствует белому цвету, FF0000 — красному, 00FF00 — зеленому, а 0000FF — синему.
Форматы графических файлов
Существует множество стандартных форматов для сохранения растровых изображений в файлах. Windows GDI+ поддерживает форматы графических файлов, описанные в следующих абзацах.
Растровое изображение (BMP)
BMP – это стандартный формат, используемый Windows для хранения изображений, не зависящих от устройств и приложений. Количество битов на пиксель (1, 4, 8, 15, 24, 32 или 64) для данного файла BMP указывается в заголовке файла. Распространены файлы BMP с 24 битами на пиксель.
Формат обмена графикой (GIF)
GIF – это распространенный формат изображений, отображаемых на веб-страницах. GIF хорошо подходят для линейных рисунков, изображений с блоками сплошного цвета и изображений с четкими границами между цветами. GIF-файлы сжимаются, но в процессе сжатия информация не теряется; распакованный образ точно такой же, как и оригинал. Один цвет в GIF может быть обозначен как прозрачный, так что изображение будет иметь цвет фона любой веб-страницы, на которой оно отображается. Последовательность изображений GIF может быть сохранена в одном файле для создания анимированного GIF. GIF-файлы хранят не более 8 бит на пиксель, поэтому они ограничены 256 цветами.
Объединенная группа экспертов по фотографии (JPEG)
JPEG – это схема сжатия, которая хорошо подходит для естественных сцен, таких как отсканированные фотографии. Некоторая информация теряется в процессе сжатия, но часто эта потеря незаметна человеческому глазу. Цветные изображения JPEG хранят 24 бита на пиксель, поэтому они способны отображать более 16 миллионов цветов. Существует также формат JPEG в градациях серого, который хранит 8 бит на пиксель. Файлы JPEG не поддерживают прозрачность или анимацию.
Уровень сжатия изображений JPEG можно настроить, но более высокие уровни сжатия (файлы меньшего размера) приводят к большей потере информации. Коэффициент сжатия 20:1 часто создает изображение, которое человеческому глазу трудно отличить от оригинала. На следующем рисунке показано изображение BMP и два изображения JPEG, сжатые из этого изображения BMP. Первый JPEG имеет коэффициент сжатия 4:1, а второй JPEG имеет коэффициент сжатия около 8:1.
Сжатие JPEG плохо работает для штриховых рисунков, блоков сплошного цвета и резких границ. На следующем рисунке показан файл BMP, а также два файла JPEG и GIF. JPEG и GIF были сжаты из BMP. Коэффициент сжатия составляет 4:1 для GIF, 4:1 для меньшего JPEG и 8:3 для большего JPEG. Обратите внимание, что GIF сохраняет четкие границы вдоль линий, но JPEG имеет тенденцию размывать границы.
JPEG — это схема сжатия, а не формат файла. Формат обмена файлами JPEG (JFIF) — это формат файлов, обычно используемый для хранения и передачи изображений, сжатых в соответствии со схемой JPEG. Файлы JFIF, отображаемые веб-браузерами, имеют расширение .jpg.
Заменяемый файл изображения (Exif)
Exif — это формат файлов, используемый для фотографий, сделанных цифровыми камерами. Файл Exif содержит изображение, сжатое в соответствии со спецификацией JPEG. Файл Exif также содержит информацию о фотографии (дата съемки, выдержка, время экспозиции и т. д.) и информацию о камере (производитель, модель и т. д.).
Переносимая сетевая графика (PNG)
Формат PNG сохраняет многие преимущества формата GIF, но также предоставляет возможности, превосходящие возможности GIF. Как и файлы GIF, файлы PNG сжимаются без потери информации. Файлы PNG могут хранить цвета с 8, 24 или 48 битами на пиксель и оттенки серого с 1, 2, 4, 8 или 16 битами на пиксель. Напротив, файлы GIF могут использовать только 1, 2, 4 или 8 бит на пиксель. В файле PNG также может храниться значение альфа-канала для каждого пикселя, указывающее, в какой степени цвет этого пикселя смешивается с цветом фона.
PNG лучше, чем GIF, в возможности прогрессивного отображения изображения; то есть для отображения все более и более точных приближений изображения по мере его поступления по сетевому соединению. Файлы PNG могут содержать информацию о коррекции гаммы и цветокоррекции, чтобы изображения можно было точно отображать на различных устройствах отображения.
Тегировать формат файла изображения (TIFF)
TIFF – это гибкий и расширяемый формат, поддерживаемый множеством платформ и приложений для обработки изображений. Файлы TIFF могут хранить изображения с произвольным количеством битов на пиксель и могут использовать различные алгоритмы сжатия. Несколько изображений могут храниться в одном многостраничном файле TIFF. Информация, относящаяся к изображению (производитель сканера, хост-компьютер, тип сжатия, ориентация, выборка на пиксель и т. д.), может храниться в файле и систематизироваться с помощью тегов. При необходимости формат TIFF можно расширить путем утверждения и добавления новых тегов.
Растровое изображение – это массив битов, определяющий цвет каждого пикселя в прямоугольном массиве пикселей. Количество битов, выделенных для отдельного пикселя, определяет количество цветов, которые можно назначить этому пикселю. Например, если каждый пиксель представлен 4 битами, то данному пикселю можно присвоить один из 16 различных цветов (2^4 = 16). В следующей таблице показано несколько примеров количества цветов, которое может быть назначено пикселю, представленному заданным количеством битов.
| Бит на пиксель | Количество цветов, которые можно назначить пикселю |
|---|---|
| 1 | 2^1 = 2 |
| 2 | 2^2 = 4 |
| 4 | 2^4 = 16 |
| 8 | 2^8 = 256 |
| 16 | 2^16 = 65 536 |
| 24 | 2^24 = 16, 777, 216 |
Файлы на диске, в которых хранятся растровые изображения, обычно содержат один или несколько информационных блоков, в которых хранится такая информация, как количество битов на пиксель, количество пикселей в каждой строке и количество строк в массиве. Такой файл может также содержать таблицу цветов (иногда называемую цветовой палитрой). Таблица цветов сопоставляет числа в растровом изображении с определенными цветами. На следующем рисунке показано увеличенное изображение вместе с его растровым изображением и таблицей цветов.Каждый пиксель представлен 4-битным числом, поэтому в таблице цветов 2^4 = 16 цветов. Каждый цвет в таблице представлен 24-битным числом: 8 бит для красного, 8 бит для зеленого и 8 бит для синего. Числа представлены в шестнадцатеричном формате (с основанием 16): A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14, F = 15.
Посмотрите на пиксель в строке 3 столбца 5 изображения. Соответствующее число в растровом изображении — 1. Таблица цветов говорит нам, что 1 представляет красный цвет, поэтому пиксель красный. Все элементы в верхней строке растрового изображения равны 3. Таблица цветов говорит нам, что 3 представляет синий цвет, поэтому все пиксели в верхней строке изображения синие.
Некоторые растровые изображения хранятся в восходящем формате; числа в первой строке растрового изображения соответствуют пикселям в нижней строке изображения.
Растровое изображение, в котором индексы хранятся в таблице цветов, называется растровым изображением индексированного палитрой. Некоторые растровые изображения не нуждаются в таблице цветов. Например, если растровое изображение использует 24 бита на пиксель, это растровое изображение может хранить сами цвета, а не индексировать их в таблице цветов. На следующем рисунке показано растровое изображение, в котором цвета хранятся напрямую (24 бита на пиксель), а не с использованием таблицы цветов. На иллюстрации также показано увеличенное изображение соответствующего изображения. В растровом изображении FFFFFF соответствует белому цвету, FF0000 — красному, 00FF00 — зеленому, а 0000FF — синему.
Форматы графических файлов
Существует множество стандартных форматов для сохранения растровых изображений в файлах. Windows GDI+ поддерживает форматы графических файлов, описанные в следующих абзацах.
Растровое изображение (BMP)
BMP – это стандартный формат, используемый Windows для хранения изображений, не зависящих от устройств и приложений. Количество битов на пиксель (1, 4, 8, 15, 24, 32 или 64) для данного файла BMP указывается в заголовке файла. Распространены файлы BMP с 24 битами на пиксель.
Формат обмена графикой (GIF)
GIF – это распространенный формат изображений, отображаемых на веб-страницах. GIF хорошо подходят для линейных рисунков, изображений с блоками сплошного цвета и изображений с четкими границами между цветами. GIF-файлы сжимаются, но в процессе сжатия информация не теряется; распакованный образ точно такой же, как и оригинал. Один цвет в GIF может быть обозначен как прозрачный, так что изображение будет иметь цвет фона любой веб-страницы, на которой оно отображается. Последовательность изображений GIF может быть сохранена в одном файле для создания анимированного GIF. GIF-файлы хранят не более 8 бит на пиксель, поэтому они ограничены 256 цветами.
Объединенная группа экспертов по фотографии (JPEG)
JPEG – это схема сжатия, которая хорошо подходит для естественных сцен, таких как отсканированные фотографии. Некоторая информация теряется в процессе сжатия, но часто эта потеря незаметна человеческому глазу. Цветные изображения JPEG хранят 24 бита на пиксель, поэтому они способны отображать более 16 миллионов цветов. Существует также формат JPEG в градациях серого, который хранит 8 бит на пиксель. Файлы JPEG не поддерживают прозрачность или анимацию.
Уровень сжатия изображений JPEG можно настроить, но более высокие уровни сжатия (файлы меньшего размера) приводят к большей потере информации. Коэффициент сжатия 20:1 часто создает изображение, которое человеческому глазу трудно отличить от оригинала. На следующем рисунке показано изображение BMP и два изображения JPEG, сжатые из этого изображения BMP. Первый JPEG имеет коэффициент сжатия 4:1, а второй JPEG имеет коэффициент сжатия около 8:1.
Сжатие JPEG плохо работает для штриховых рисунков, блоков сплошного цвета и резких границ. На следующем рисунке показан файл BMP, а также два файла JPEG и GIF. JPEG и GIF были сжаты из BMP. Коэффициент сжатия составляет 4:1 для GIF, 4:1 для меньшего JPEG и 8:3 для большего JPEG. Обратите внимание, что GIF сохраняет четкие границы вдоль линий, но JPEG имеет тенденцию размывать границы.
JPEG — это схема сжатия, а не формат файла. Формат обмена файлами JPEG (JFIF) — это формат файлов, обычно используемый для хранения и передачи изображений, сжатых в соответствии со схемой JPEG. Файлы JFIF, отображаемые веб-браузерами, имеют расширение .jpg.
Заменяемый файл изображения (Exif)
Exif — это формат файлов, используемый для фотографий, сделанных цифровыми камерами. Файл Exif содержит изображение, сжатое в соответствии со спецификацией JPEG. Файл Exif также содержит информацию о фотографии (дата съемки, выдержка, время экспозиции и т. д.) и информацию о камере (производитель, модель и т. д.).
Переносимая сетевая графика (PNG)
Формат PNG сохраняет многие преимущества формата GIF, но также предоставляет возможности, превосходящие возможности GIF. Как и файлы GIF, файлы PNG сжимаются без потери информации. Файлы PNG могут хранить цвета с 8, 24 или 48 битами на пиксель и оттенки серого с 1, 2, 4, 8 или 16 битами на пиксель. Напротив, файлы GIF могут использовать только 1, 2, 4 или 8 бит на пиксель. В файле PNG также может храниться значение альфа-канала для каждого пикселя, указывающее, в какой степени цвет этого пикселя смешивается с цветом фона.
PNG лучше, чем GIF, в возможности прогрессивного отображения изображения; то есть для отображения все более и более точных приближений изображения по мере его поступления по сетевому соединению. Файлы PNG могут содержать информацию о коррекции гаммы и цветокоррекции, чтобы изображения можно было точно отображать на различных устройствах отображения.
Тегировать формат файла изображения (TIFF)
TIFF – это гибкий и расширяемый формат, поддерживаемый множеством платформ и приложений для обработки изображений. Файлы TIFF могут хранить изображения с произвольным количеством битов на пиксель и могут использовать различные алгоритмы сжатия. Несколько изображений могут храниться в одном многостраничном файле TIFF. Информация, относящаяся к изображению (производитель сканера, хост-компьютер, тип сжатия, ориентация, выборка на пиксель и т. д.), может храниться в файле и систематизироваться с помощью тегов. При необходимости формат TIFF можно расширить путем утверждения и добавления новых тегов.
Битовая глубина определяет количество уникальных цветов, доступных в цветовой палитре изображения, с точки зрения количества нулей и единиц, или «битов», которые используются для указания каждого цвета. Это не означает, что изображение обязательно использует все эти цвета, но вместо этого оно может задавать цвета с таким уровнем точности. Для изображения в градациях серого глубина цвета определяет количество доступных уникальных оттенков. Изображения с более высокой битовой глубиной могут кодировать больше оттенков или цветов, так как доступно больше комбинаций 0 и 1.
ТЕРМИНОЛОГИЯ
Каждый цветной пиксель цифрового изображения создается комбинацией трех основных цветов: красного, зеленого и синего. Каждый основной цвет часто называют «цветовым каналом» и может иметь любой диапазон значений интенсивности, определяемый его битовой глубиной. Битовая глубина для каждого основного цвета называется «бит на канал». «Бит на пиксель» (bpp) относится к сумме битов во всех трех цветовых каналах и представляет общее количество цветов, доступных для каждого пикселя. С цветными изображениями часто возникает путаница, потому что может быть неясно, относится ли указанное число к битам на пиксель или к битам на канал. Использование суффикса "bpp" помогает различать эти два термина.
ПРИМЕР
СРАВНЕНИЕ
В следующей таблице показаны различные типы изображений с точки зрения разрядности (разрядности), общего количества доступных цветов и распространенных имен.
| Бит на пиксель | Доступное количество цветов | Общие имена |
|---|---|---|
| 1 | 2 | Монохромный |
| 2 | 4 | CGA |
| 4 | 16 | EGA |
| 8 | 256 | VGA |
| 16 | 65536 | XGA, High Color |
| 24 | 16777216 | SVGA, True Color |
| 32 | 16777216 + прозрачность | |
| 48 | 281 трлн |
ВИЗУАЛИЗАЦИЯ БИТОВОЙ ГЛУБИНЫ
Если навести указатель мыши на любой из ярлыков ниже, изображение будет повторно отображаться с использованием выбранного количества цветов. Разница между 24 и 16 битами на пиксель незначительна, но будет хорошо заметна, если ваш дисплей настроен на истинный цвет или выше (24 или 32 бита на пиксель).
| 24 бит на пиксель | 16 бит на пиксель | 12 бит на пиксель | 10 бит на пиксель | 8 бит на пиксель |
ПОЛЕЗНЫЕ СОВЕТЫ
Хотите узнать больше? Обсудите эту и другие статьи на наших форумах по цифровой фотографии.
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) |