Was bedeuten die Maße für die Farbtiefe?

Was ist ein bisschen?

Computer speichern Werte als Binärzahlen. Jede Ziffer einer Binärzahl wird als Bit bezeichnet. 2^N, wobei N die Anzahl der Bits ist, ist die maximale Anzahl von Dingen, die eine Binärzahl darstellen kann.

Beispiel bitte

Ein Schwarz-Weiß-Bild (hier kein Grau, nur Schwarz-Weiß) kann mit einer Farbtiefe von 1 Bit dargestellt werden. 2^1 = 2. Diese beiden Farben sind Schwarz und Weiß.

Auf älteren Mac-Computern konnten Sie die Farbtiefe einstellen: 16 Farben, 256 Farben, Tausende von Farben, Millionen von Farben. Diese Optionen entsprechen unterschiedlichen Bittiefenwerten: 4, 8, 16 und 24 Bit. Die Bittiefe auf Computermonitoren bezieht sich immer auf die Summe der Bittiefe der roten, grünen und blauen Pixel. Wenn die Summe nicht durch 3 teilbar ist, erhält Grün normalerweise das zusätzliche Bit, da Ihr Auge am empfindlichsten für Grün ist.

Was sind einige Zahlen aus der realen Welt?

Nikon d7000: 14 Bit pro Pixel.

Die meisten Computermonitore zeigen Farben mit 8 Bit pro Farbe an, also insgesamt 24 Bit pro Pixel.

Skala

Bildsensoren sind linear, was bedeutet, dass die Hälfte der Werte die hellste Lichtblende darstellt, dann das nächste Viertel die nächste Blende und so weiter. Dies bedeutet, dass dunkle Werte schnell auf eine kleine Anzahl möglicher Werte komprimiert werden. Je höher die Bittiefe, desto bessere Qualität dunkler Pixel.

Wie wirkt es sich auf ein Foto aus?

Mehr Bits bedeuten mehr Daten. Das kann man nicht fälschen. Mehr Bits können auch mehr Qualität beim Verarbeiten der Bilder bedeuten.

Höhere Werte sind jedoch nicht immer besser. Das Entwerfen von ADCs (Analog-Digital-Wandlern) mit hoher Bittiefe ist sehr schwierig. Dies liegt daran, dass der Rauschpegel des Konverters unter (V)/2^N liegen muss, wobei V die Spannung des Eingangssignals und N die Bittiefe ist. Diese Spannung V/2^N wird als niedrigstwertige Bitspannung bezeichnet (häufig als „ein LSB“ bezeichnet). Es ist die Spannung, die jedes Bit darstellt. Wenn der Rauschpegel größer als ein LSB ist, speichert das LSB keine nützlichen Daten und sollte entfernt werden.

Beispiel: Ein 5-Volt-Signal wird von einem 10-Bit-ADC digitalisiert. Unter welcher Spannung sollte Rauschen gehalten werden?

Unter Verwendung der Gleichung für die LSB-Spannung: 5/(2^10) = (5/1024) V, 4,88 mV.

Farb- oder Tonpegel werden in "Wörtern" gespeichert, wobei jedes Wort N "Bits" enthält.
Jedes Bit kann entweder aus oder ein (oder hoch oder niedrig oder 0 oder 1) sein.
Da also ein binäres "Bit" zwei Zustände hat, kann es einen von zwei "Zuständen" oder Pegeln speichern.
Das Kombinieren von Bits zu einem "Wort" ermöglicht es dem Wort, einen beliebigen einer größeren Anzahl von Zuständen zu speichern.
2 Bits können einen von 2 x 2 = 4 Zuständen speichern.
8 Bits können einen von 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 = 256 Zustände speichern.

Die Anzahl der für N Bits verfügbaren Pegel oder Töne ist gegeben durch
2 x 2 x 2 ... N Töne oder 2^N Pegel.

2^16 = 16 Bit = 65536
2^14 = 14 Bit = 16.384
2^12 = 12 Bit = 4.096
2^10 = 10 Bit = 1024
2^8 = 8 Bit = 256
1 Bit = Ein/Aus = Schwarz und Weiß ODER 2 beliebige Farben nach Wahl.

Wo sehr wenige Ton- oder Farbpegel verfügbar sind, müssen die vorhandenen "realen" Farben als der nächste verfügbare Wert gespeichert werden. So "klumpen" verschiedene Grüntöne zusammen, genauso wie Rot oder Braun oder Aquamarin oder Mandarine oder Oktarin oder ... .

16 Bit = 65.536 Stufen (siehe unten) sind mehr als genug, um Farben gemäß den meisten menschlichen Augen-Gehirn-Systemen kontinuierlich variabel zu machen. 14 Bit sind für die meisten Normalsterblichen gut genug und sogar 12 Bit sind für die meisten Zwecke gut genug. Gehen Sie auf 10 Bit herunter und die Leute beginnen, Streifenbildung und den Verlust glatter Farbänderungen zu sehen.

Das folgende Bild zeigt ein Bild mit Auflösungen von "16", 8, 4 und 1 Bit.
Ich sage "16", weil ich, obwohl die Farbdaten in 16 Bit gespeichert sind, das Originalbild passend gewählt habe und es zufällig 2004 mit einer Minolta 7Hi "Bridge" -Kamera mit einem 12-Bit-ADC (Analog-Digital-Konverter) aufgenommen wurde ).

Bei 500 mm oder mehr von den meisten Monitoren erscheinen die beiden linken Bilder wahrscheinlich ähnlich - und noch mehr bei 1 Meter oder mehr. Aber ein genauerer Blick zeigt einen großen Unterschied. Wenn Sie das Originalbild untersuchen, werden die Unterschiede deutlicher. (Rechtsklick und in neuem Tab oder in einem Bildbetrachter öffnen). Die weißeren Teile der Blume scheinen hauptsächlich zu defokussieren, aber die Blätter werden in Bänder ähnlicher Farbe zerlegt, anstatt in die nahezu kontinuierlichen Änderungen, die bei 16 Bit auftreten.

Grundsätzlich gilt: Je höher die Farbtiefe, desto weichere Tonabstufungen kann ein Bild darstellen.

Dieses Video vergleicht eine Nikon D800 mit 14 Bit und eine Hasselblad H4D-40 mit 16 Bit.

http://youtu.be/9UBTE4xpvpk