Τι είναι το Χρωματικό Bάθος;




Κάθε pixel εμφανίζεται οθόνη χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό από τρία διαφορετικά σήματα χρωμάτων, κόκκινο, πράσινο και μπλε. Είναι κάτι παρόμοιο (αλλά όχι ταυτόσημο) με το πως οι εικόνες εμφανίζονται στην τηλεόραση. Κάθε pixel ελέγχεται από την ένταση αυτών των τριών δεσμών φωτός. Όταν αυτές είναι ρυθμισμένες στο μεγαλύτερο επίπεδο το αποτέλεσμα είναι άσπρο, ενώ όταν είναι στο χαμηλότερο το pixel γίνεται μαύρο.


Παραδείγματος χάριν, σε μια εικόνα οκτώ δυαδικών ψηφίων (bits), η μέγιστη τιμή που μπορεί να αναπαρασταθεί από αυτά είναι το 255 για το λευκό και η τιμή 0 για το μαύρο.
Σε μια έγχρωμη εικόνα, κάθε εικονοστοιχείο αντιπροσωπεύεται συνήθως από τιμές για το κόκκινο, πράσινο, και μπλε (RGB) αλλά μπορεί να περιγραφεί χρησιμοποιώντας την απόχρωση, τον κορεσμό της, και τη φωτεινότητα του (hue, saturation, and value: HSV).
 
Το ποσό της πληροφορίας που αποθηκεύεται σε ένα pixel καθορίζει το βάθος του χρώματός του, που ελέγχει την ακρίβεια, με την οποία το χρώμα του pixel μπορεί να καθοριστεί. Ορισμένες φορές αποκαλείται και βάθος bit, καθώς η ακρίβεια του βάθους χρώματος καθορίζεται σε bits. Όσο περισσότερα bits χρησιμοποιούνται ανά κάθε pixel, τόσο καλύτερη είναι η λεπτομέρεια του χρώματος της εικόνας. Ωστόσο, η αύξηση του βάθους χρώματος απαιτεί επίσης και μεγαλύτερη μνήμη για την αποθήκευση της εικόνας, καθώς και περισσότερα δεδομένα για να επεξεργαστεί η κάρτα γραφικών, πράγμα που μειώνει τον πιθανό μέγιστο ρυθμό ανανέωσης.

Βάθος χρώματος είναι το εύρος των δυαδικών ψηφίων που θα χρησιμοποιήσει ένας υπολογιστής για να αναπαραστήσει το χρώμα κάθε pixel (εικονοστοιχείο) μιας εικόνας. Το εύρος αυτό εκφράζεται ως δύναμη του 2 (επειδή η αναπαράσταση στον υπολογιστή είναι δυαδική) και κατά συνέπεια, μια εικόνα μπορεί να έχει βάθος χρώματος:



Οι εικόνες που αποτελούνται από 256 χρώματα (ή λιγότερα) αποθηκεύονται συνήθως στην μνήμη του υπολογιστή υπό μορφή μιας παλέτας χρωμάτων. Για βάθη μεγαλύτερα από 8 bit, το κάθε pixel αναπαρίσταται από ανάλογες διαβαθμίσεις των τριών χρωμάτων RGB (κόκκινο, πράσινο και μπλε). 

Διαχείριση βάθους χρώματος στα Windows

Το βάθος χρώματος των 16 bits "διαιρείται", συνήθως, σε πέντε bits για κάθε ένα από τα χρώματα κόκκινο και μπλε, και έξι bits για το πράσινο, δεδομένου ότι το ανθρώπινο μάτι είναι πιο ευαίσθητο στην διάκριση διαβαθμίσεων του πράσινου σε σχέση με τα άλλα δύο χρώματα. Άλλες φορές το δέκατο έκτο bit αναπαριστά τυχόν διαφάνεια του χρώματος.

Στα βάθος χρώματος των 24 bits υπάρχουν 8 bits ανά βασικό χρώμα, δηλαδή 28 = 256 διαβαθμίσεις κάθε βασικού χρώματος. Μερικές φορές μπορεί να χρησιμοποιηθεί και βάθος χρώματος των 32 bits. Σε αυτήν την περίπτωση τα 8 επιπλέον bits χρησιμοποιούνται για να δηλωθεί η συνοχή του χρώματος.

Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τα βάθη χρωμάτων που χρησιμοποιούνται στους υπολογιστές σήμερα: 





Αποθηκευτικός χώρος (μνήμη)
 
Το πόση μνήμη χρησιμοποιείται από μια ασυμπίεστη εικόνα υπολογίζεται από τον αριθμό των pixels στην εικόνα και από το βάθος χρώματος κάθε pixel. Σε μια εικόνα 24-bit, κάθε pixel χρησιμοποιεί 24 bits μνήμης, έτσι το μέγεθος μνήμης που απαιτείται σε bit είναι 24 Χ τον αριθμό των pixels. Για να υπολογισθεί η μνήμη που απαιτείται σε bytes, ο αριθμός που προκύπτει πρέπει να διαιρεθεί με 8 (8 bits σε ένα byte)

Αναπαράσταση στα 16 bits
 
Στα "256 χρώματα" ο υπολογιστής χρησιμοποιεί μόνο 8-bits. Αυτό σημαίνει 2 bits για το μπλε και τρία bits για κάθε ένα από τα πράσινο και κόκκινο. Επιλέγοντας μεταξύ 4 ή 8 διαφορετικών τιμών για κάθε χρώμα το αποτέλεσμα δεν είναι και τόσο καλό και για αυτό το λόγο χρησιμοποιείται μια άλλη τεχνική: η χρήση της παλέτας. Μια παλέτα είναι δημιουργημένη περιέχοντας 256 διαφορετικά χρώματα. Κάθε ένα είναι ορισμένο χρησιμοποιώντας τον 3-byte χρωματικό προσδιορισμό που χρησιμοποιείται στο true color: 256 πιθανές εντάσεις για κάθε ένα από τα κόκκινο, πράσινο, μπλε. Μετά κάθε pixel μπορεί να διαλέξει ένα από τα 256 χρώματα στην παλέτα. Συνεπώς, όλη η ποικιλία των χρωμάτων μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κάθε εικόνα, αλλά κάθε εικόνα μπορεί να περιέχει μόνο 256 από τα 16 εκατομμύρια διαθέσιμα διαφορετικά χρώματα. 


Η παλέτα είναι ένας πολύ καλός συμβιβασμός: επιτρέπει μόνο 8 bits να χρησιμοποιηθούν για να καθοριστεί κάθε χρώμα σε μια εικόνα, αλλά συγχρόνως επιτρέπει στο δημιουργό της εικόνας, να αποφασίσει ποια θα είναι αυτά τα 256 χρώματα. Καθώς ουσιαστικά καμία εικόνα δεν έχει μια ομαλή κατανομή χρωμάτων, αυτή η τεχνική επιτρέπει μεγαλύτερη ακρίβεια σε μια εικόνα, χρησιμοποιώντας περισσότερα χρώματα από όσα θα υπήρχαν αν αντιστοιχούσε κάθε pixel σε μια 2-bit τιμή για το μπλε και 3-bit για κάθε ένα από τα πράσινο και κόκκινο. Για παράδειγμα, μια εικόνα με τον ουρανό και τα σύννεφα θα έχει πολλές αποχρώσεις του μπλε, του άσπρου και του γκρι και ουσιαστικά καθόλου κόκκινο, πράσινο και κίτρινο. 

Αναπαράσταση στα 16 bits. Highcolor
 
Το high color (πολλά χρώματα) χρησιμοποιεί δύο bytes (16 bits) πληροφορίας για να αποθηκεύσει την ένταση των τριών χρωμάτων. Αυτό γίνεται σπάζοντας τα 16 bits σε 5 bits για το μπλε, 5 bits για το κόκκινο και 6 bits για το πράσινο. Αυτό σημαίνει 32 διαφορετικές εντάσεις για το μπλε, 32 για το κόκκινο και 64 για το πράσινο. Έτσι παράγεται ακρίβεια χρώματος λίγο χειρότερη από αυτή που βλέπουμε, αλλά η διαφορά είναι στην πραγματικότητα πολύ μικρή, πολλοί άνθρωποι δεν μπορούν να καταλάβουν τη διαφορά μεταξύ μιας "φυσικών χρωμάτων" και μιας "πολλών χρωμάτων" εικόνας, εκτός και αν κοιτάξουν την οθόνη για αυτό ακριβώς το λόγο. Για αυτό το λόγο η ρύθμιση των "πολλών χρωμάτων" χρησιμοποιείται συχνά αντί αυτής των "φυσικών χρωμάτων", καθώς χρειάζεται 33% λιγότερη μνήμη στην κάρτα γραφικών και είναι επίσης ταχύτερο για αυτό το λόγο. 

Το σύστημα αυτό είναι γνωστό ως 555, είτε ένα πρόσθετο bit για πράσινο (επειδή το μάτι μπορεί να διακρίνει περισσότερες σκιές πράσινου απ' ό,τι άλλων χρωμάτων), γνωστό ως σύστημα 565. 


Αναπαράσταση στα 24 bits. Truecolor 
Η αναπαράσταση RGB με τιμές στα 24 bits ανά pixel (bpp) είναι, επίσης, γνωστή ως Truecolor. Αυτό γίνεται συνήθως με τη χρήση τριών ακέραιων αριθμών, μεταξύ 0 και 255, κάθε ένας από τους οποίους αντιπροσωπεύει την ένταση για τις κόκκινες, πράσινες και μπλε αποχρώσεις. 


To όνομα "φυσικά χρώματα" (true color) δόθηκε γιατί χρησιμοποιούνται 3 bytes πληροφορίας, ένα για κάθε ένα από τα τρία βασικά χρώματα. Καθώς ένα byte έχει 256 διαφορετικές τιμές αυτό σημαίνει ότι κάθε χρώμα έχει 256 διαφορετικές εντάσεις, επιτρέποντας τη δημιουργία περισσοτέρων από 16 εκατομμύρια χρωμάτων. Έτσι μπορούμε να έχουμε μια πραγματική αναπαράσταση του χρώματος της εικόνας, χωρίς αναγκαίους συμβιβασμούς και περιορισμούς στον αριθμό των χρωμάτων, που μια εικόνα μπορεί να περιέχει. Στην πραγματικότητα, τα 16 εκατομμύρια χρώματα είναι πολλά σε σχέση με αυτά που το ανθρώπινο μάτι μπορεί να διακρίνει. Το "true color" είναι αναγκαίο για αυτούς που κάνουν σχεδίαση γραφικών, επεξεργασία εικόνας (φωτογραφιών) και άλλες παρόμοιες εργασίες. 

Αναπαράσταση στα 32 bits 

Το χρωματικό βάθος 32 bpp (γνωστό και ως deep color) είναι σχεδόν πάντα ίδιο σε ακρίβεια με τον 24bpp, με την διαφορά ότι υπάρχουν ακόμα 8 bits ανά pixel, και αυτά τα οκτώ πρόσθετα bits συχνά δεν χρησιμοποιούνται καθόλου. Ο λόγος για την ύπαρξη του βάθους 32 bpp είναι η υψηλότερη ταχύτητα, με την οποία τα σύγχρονα συστήματα μπορούν να έχουν πρόσβαση στα δεδομένα. Αυτό συμβαίνει επειδή η τεχνολογία των 32 bits των σύγχρονων επεξεργαστών, ταυτίζεται σε μέγεθος με τον χρωματικό χώρο των 32bits. Μερικές κάρτες γραφικών χρησιμοποιούν το επιπλέον byte για να επιταχύνουν ορισμένες διαδικασίες όπως για παράδειγμα την αναπαράσταση του δρομέα: Όταν η τιμή αυτού του byte είναι ίση με 0, αναπαρίσταται το pixel, όταν είναι 255 το pixel θεωρείται διάφανο, και οποιαδήποτε άλλη τιμή είναι, ουσιαστικά, μία αναφορά σε κάποια συγκεκριμένη παλέτα χρωμάτων. Έτσι, για παράδειγμα, όταν το ποντίκι περάσει πάνω από ένα pixel, αυτό το byte παίρνει την τιμή, π.χ., 43, και αναπαρίσταται σε εκείνο το σημείο το χρώμα παλέτας που αντιστοιχεί στο χρώμα του δρομέα. Όταν το ποντίκι μετακινηθεί, το byte αυτό παίρνει ξανά την τιμή 0 και έτσι αναπαρίσταται ξανά το αρχικό χρώμα του συγκεκριμένου pixel. 

Αναπαράσταση στα 48 bits
 
Επίσης γνωστό και ως deep color. Εδώ έχουμε 16 bits ανά βασικό χρώμα. Αυτά το καθιστούν ικανό να αντιπροσωπεύσει 65536 αποχρώσεις κάθε χρώματος αντί για 256. Αυτό χρησιμοποιείται κατά κύριο λόγο στην επαγγελματική επεξεργασία εικόνας, για τη διατήρηση μεγαλύτερης ακρίβειας, όταν στην εικόνα χρησιμοποιηθούν μια σειρά φίλτρων. Με μόνο 8 bits ανά χρώμα, καθώς αυτό στρογγυλοποιείται με κάθε πέρασμα φίλτρου, τα σφάλματα έχουν σωρευτικό αποτέλεσμα, διαστρεβλώνοντας τις πραγματικές χρωματικές αποχρώσεις της εικόνας.

Σχετικά άρθρα

Σχόλια

  1. Υπέροχος λόγος, πολυ κατανοητός και ό,τι ακριβώς ζητά κάποιος να μάθει!!!
    Ευχαριστώ!!!

    ΑπάντησηΔιαγραφή

Δημοσίευση σχολίου