Profondità del colore: cos'è la computer grafica?

La profondità bit o la profondità del colore è il numero di bit utilizzati per indicare il colore di un pixel in un bitmap o un buffer del frame video. Inoltre, questo concetto indica spesso il numero di bit utilizzati per ciascun componente di colore di un pixel. La profondità dei caratteri binari determina il numero di colori univoci nella tavolozza dell'immagine in termini di numero 0 e 1 o di "bit" utilizzati per indicare ciascun colore.

Qual è la profondità di bit

La profondità del colore è il numero di caratteri binari usati per memorizzare un pixel dello schermo. In altre parole, è il numero di colori diversi che possono essere rappresentati da hardware o software. Ma questo non significa che l'immagine usi necessariamente tutti i colori. Quando si tratta di un pixel, il concetto di profondità del colore è qualcosa che può essere definito come un bit per pixel (bpp). Determina il numero di caratteri binari usati per un pixel. Quindi la profondità del colore dell'immagine si riferisce al numero di bit per pixel sul monitor del computer per rappresentare un colore particolare.

Il numero di sfumature uniche

Quando si tratta del componente di colore, il concetto può significare il numero di caratteri binari per componente - bit per canale o per colore. Una profondità di colore con un valore elevato può indicare un colore con un livello di precisione così elevato. In alternativa, si parla anche di profondità di pixel.

Le immagini con una profondità di bit più elevata possono codificare più tonalità o colori, poiché esistono più combinazioni di 0 e 1. La profondità dei colori è il numero di tali combinazioni. Maggiore è il numero di bit per pixel, migliore è il colore e la qualità del monitor. La risoluzione spaziale dello schermo del monitor può essere calcolata con la seguente formula: il prodotto del numero di linee di immagine per la quantità totale di punti in una linea.

Risoluzione dello schermo e profondità di pixel

I concetti relativi al numero di colori e alla profondità del colore sono associati al concetto di risoluzione del monitor. Il monitor può visualizzare la grafica in varie qualità. La profondità e la risoluzione del colore caratterizzano la qualità dell'immagine.

Tra le risoluzioni più comuni sono 800 x 600, 1024 x 768, 1280 x 1024 pixel per pollice. Anche la modalità schermo e la profondità del colore dipendono l'una dall'altra. Conoscendo uno dei parametri, è possibile calcolare l'altro. Per le immagini in scala di grigi, la profondità di bit determina il numero di sfumature uniche. Il numero di colori visualizzati varia su un ampio intervallo. Sui monitor e display moderni, la profondità del colore è un parametro che può assumere un valore compreso tra 256 a una profondità di 8 bit e oltre 16 milioni a una profondità di 24.

Colori primari e loro codifica

Ogni pixel di colore in un'immagine digitale viene creato utilizzando una combinazione di tre colori primari: rosso, verde e blu. Ogni colore primario viene spesso chiamato canale di colore. Può avere qualsiasi intervallo di valori di intensità dato dalla sua profondità di bit. La profondità di bit per ciascun colore di base è chiamata bit per canale. Bit per pixel (bpp) si riferisce alla somma di caratteri binari in tutti e tre i canali di colore e rappresenta i colori comuni disponibili per ciascun pixel. Spesso c'è confusione con le immagini a colori e potrebbe non essere chiaro se il numero assegnato si riferisce a bit per pixel o per canale. L'uso di bpp come suffisso aiuta a distinguere questi due termini.

Esempi di profondità del colore del punto

La maggior parte delle immagini a colori di fotocamere digitali hanno una profondità di 8 caratteri binari per canale. Pertanto, possono utilizzare un totale di otto 0 e 1. La profondità del colore e il numero di colori sono 28 o 256 combinazioni diverse, o 256 diversi valori di intensità per ciascun colore primario. Quando tutti e tre i colori primari vengono combinati in ciascun pixel, consente fino a 16.777.216 colori diversi, o "true color". Questa profondità è chiamata 24 bit, poiché ogni pixel è costituito da tre canali con una profondità di colore di 8 bit. Il numero di colori disponibili per qualsiasi immagine X-bit è 2X se X si riferisce a bit per pixel e 23X se X fa riferimento a bit per canale.

Visualizzazione profondità bit

L'occhio umano può distinguere solo circa 10 milioni di colori diversi. Pertanto, il salvataggio dell'immagine, in cui la profondità del colore è superiore a 24 bit, è eccessiva se l'unico scopo è una vista normale. D'altra parte, le immagini con più di 24 bpp sono ancora abbastanza utili, in quanto sono meglio conservate durante la post-elaborazione. Perché questa opzione può essere utile per i fotografi. Le gradazioni di colore e una tavolozza di profondità del colore nelle immagini con meno di 8 bit per canale di colore possono essere chiaramente visualizzate sull'istogramma dell'immagine. Le impostazioni della profondità di bit disponibili variano in base al tipo di file. I file JPEG e TIFF standard possono utilizzare solo 8 e 16 bit per canale, rispettivamente.

Precisione del colore e gamma

La profondità del colore è solo un aspetto della rappresentazione del colore che determina il modo in cui i sottili livelli di colore possono essere espressi. Un altro aspetto è come si può esprimere una vasta gamma di colori o gamma. Sia la precisione del colore sia la gamma vengono determinate utilizzando una specifica di codifica a colori, che assegna un valore di codice digitale a una posizione in uno spazio colore.

Differenza di chip grafici nei sistemi VGA e Macintosh

I chip grafici meno recenti, in particolare quelli utilizzati nei computer di casa e nelle console di gioco, spesso sanno come utilizzare una tavolozza diversa per aumentare il numero massimo di colori visualizzati simultaneamente. Allo stesso tempo, l'utilizzo della memoria è ridotto al minimo. Questo è importante per i primi computer, dove la memoria era costosa e non troppo grande. Mentre i migliori sistemi VGA offrivano solo una tavolozza a 18 bit da cui scegliere i colori, tutte le apparecchiature video a colori Macintosh fornivano 24 bit. Tali palette erano universali e potevano essere utilizzate in qualsiasi hardware o formato di file recenti.

Colore diretto

Se i pixel contengono più di 12 bit, per le dimensioni e le tavolozze dello schermo tipiche, la tavolozza indicizzata occupa più memoria dei pixel, quindi alcuni sistemi cercano di specificare direttamente il colore direttamente nel pixel. Ad esempio, un colore a 8 bit è un sistema di colori diritti molto limitato ma vero. Per ciascuno dei componenti R (rosso e G (verde), ci sono 3 bit, 8 livelli possibili.I due bit rimanenti nel pixel del byte sono il componente B (blu), che occupa quattro livelli, che consente di utilizzare 256 diversi colori. l'occhio umano è meno sensibile al componente blu rispetto al rosso o al verde perché due terzi dei recettori dell'occhio elaborano lunghezze d'onda maggiori, quindi viene assegnato un segno binario in meno rispetto agli altri.Il colore a 8 bit può essere confuso con la profondità di colore indicizzata 8bpp. Informazioni su questo parametro possono anche essere modellate in tali sistemi selezionando la tabella appropriata.

Colore alto

Il rendering dei colori di alta qualità, o la modalità High color, supporta 15/16-bit per tre colori in un sistema RGB. Il colore a 16 bit può avere 4 bit, ovvero 16 livelli possibili per ciascuno dei componenti R, G e B. E 4 ulteriori cifre binarie per il parametro alpha, che significa trasparenza, che consente di utilizzare 4.096 colori diversi con 16 livelli. trasparenza. Recentemente, il termine è usato per riferirsi a profondità di colore maggiori di 24 bit. È stato progettato per rappresentare e trasmettere tonalità "reali" percepite dall'occhio umano. Quasi tutti gli LCD meno costosi forniscono colori a 18 bit per ottenere rapidi tempi di transizione dei colori e utilizzare l'anti-aliasing o la regolazione della frequenza dei fotogrammi per avvicinarsi ai colori a 24 bit o scartare completamente 6 bit di informazioni sui colori. Display LCD più costosi possono visualizzare profondità di colore 24 bit o superiore.

Vero colore

Il rendering a colori a 24 bit utilizza quasi sempre 8 bit di ciascun R, G, B. A partire dal 2018, la profondità del colore a 24 bit viene utilizzata per quasi tutti i computer e i telefoni, nonché per la maggior parte dei formati di archiviazione delle immagini. In quasi tutti i casi, quando 32 bit per pixel significano che 24 sono usati per il colore, i restanti 8 sono canali alfa o non usati. 224 dà 16.777.216 variazioni di colore.

Caratteristiche della percezione del colore umano

L'occhio umano può distinguere fino a dieci milioni di colori, e poiché la gamma del display è inferiore all'intervallo della visione umana, ciò significa che questa gamma contiene più sfumature di quanto una persona possa percepire. Tuttavia, i display distribuiscono in modo non uniforme i colori nello spazio per facilitare la percezione umana, in modo che le persone possano vedere i cambiamenti tra i colori adiacenti nella gamma di colori. Le immagini monocromatiche impostano tutti e tre i canali sullo stesso valore. Il risultato è un totale di 256 colori diversi e, quindi, una banda di differenze più evidente. Alcuni software cercano di appianare il livello di grigio nei canali di colore per aumentarlo, sebbene nel software moderno questo sia molto più utilizzato per la visualizzazione sotto pixel. Permette di aumentare la risoluzione dello spazio sugli schermi LCD, dove i colori hanno posizioni leggermente diverse.

Colore profondo

Gli standard DVD-Video e Blu-ray Disc supportano bit a 8 bit per colore in YCbCr con sottocampione chroma 4: 2: 0. I sistemi Macintosh si riferiscono a colori a 24 bit come "milioni di colori". È anche spesso usato per riferirsi a tutte le profondità di colore maggiori o uguali a 24. Un colore profondo, o Colore profondo, consiste di un miliardo o più colori. Vengono utilizzate profondità di colore di 30, 36 e 48 bit per pixel, chiamate anche 10, 12 o 16 bit per canale.

Utilizzo della profondità del colore in vari sistemi

Alcuni sistemi SGI avevano 10 o più bit per il segnale video e potevano essere configurati per interpretare i dati memorizzati in questo modo per la visualizzazione. Spesso viene aggiunto un canale alfa della stessa dimensione, risultando in 40, 48 o 64 bit per ciascun pixel. Alcuni sistemi precedenti collocavano tre canali a 10 bit in una parola a 32 bit, con 2 bit non usati o usati come canale alfa a 4 livelli. Il formato di file Cineon, che era popolare per lo spostamento di immagini, utilizzava questa profondità di colore. Le fotocamere digitali potevano produrre 10 o 12 bit per canale nei loro dati originali e 16 bit era la più piccola unità indirizzabile che consentisse l'elaborazione dei dati.

Alla fine degli anni '90, le schede video con 10 bit per componente iniziarono ad entrare nel mercato. Questi sistemi non utilizzavano 16 bit per l'alta gamma dinamica e alcuni assegnavano possibilità quasi mistiche a 16 bit, che in realtà non sono corretti. Il software di modifica delle immagini, come Photoshop, ha iniziato a utilizzare 16 bit per canale abbastanza presto. Lo scopo principale di questo era ridurre la quantizzazione dei risultati intermedi. Se l'operazione è stata divisa per 4 e quindi moltiplicata per 4, perderebbe i 2 bit inferiori dei dati a 8 bit, ma se fossero utilizzati 16 bit, non perderebbe nessuno dei dati a 8 bit. Nel 2008, Microsoft ha annunciato che Windows 7 supporta i colori a 30 bit e 48 bit e l'ampia gamma di colori scRGB.

È provato, perché le persone sono principalmente tricromate, sebbene ci siano tetracromati che percepiscono non tre colori primari, ma quattro. Per archiviare e lavorare con le immagini, puoi usare i colori primari "immaginari", ma solitamente il loro numero è tre, come nel sistema RGB.