Was bedeuten die Messungen für die Farbtiefe?

Die Farbtiefe wird oft als X-Bit bezeichnet. Was bedeutet das und wie wirkt es sich auf ein Foto aus? Welche Skala wird verwendet, dh ist sie linear, exponentiell, logarithmisch usw.?

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, die maximale Anzahl von Dingen, die die Binärzahl darstellen kann.

Beispiel Bitte

Ein Schwarzweißbild (hier kein Grau, nur Schwarzweiß) kann mit einer Farbtiefe von 1 Bit dargestellt werden. 2 ^ 1 = 2. Diese beiden Farben sind schwarz und weiß.

Zurück 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 reale Zahlen?

Nikon d7000: 14 Bit pro Pixel.

Die meisten Computermonitore zeigen Farbe mit 8 Bit pro Farbe für insgesamt 24 Bit pro Pixel an.

Rahmen

Bildsensoren sind linear, dh die Hälfte der Werte repräsentiert den hellsten Lichtstopp, das nächste Viertel den nächsten Stopp und so weiter. Dies bedeutet, dass dunkle Werte schnell auf eine kleine Anzahl möglicher Werte komprimiert werden. Je höher die Bittiefe, desto besser sind dunkle Pixel.

Wie wirkt es sich auf ein Foto aus?

Mehr Bits bedeuten mehr Daten. Das kann man nicht vortäuschen. Mehr Bits können auch eine höhere Qualität bei der Verarbeitung der Bilder bedeuten.

Höhere Werte sind jedoch nicht immer besser. Das Entwerfen von ADC (analogen Digitalwandlern) mit hoher Bittiefe ist sehr schwierig. Dies liegt daran, dass der Rauschpegel des Wandlers 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 (oft 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 soll 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 sein (oder hoch oder niedrig oder 0 oder 1).
Da ein binäres "Bit" zwei Zustände hat, kann es einen von zwei "Zuständen" oder Ebenen speichern.
Das Kombinieren von Bits zu einem "Wort" ermöglicht es dem Wort, einen von 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 Zuständen speichern.

Die Anzahl der Ebenen oder Töne, die für N Bits verfügbar sind, wird durch
2 x 2 x 2 ... N Töne oder 2 ^ N Ebenen angegeben.

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 = Schwarzweiß ODER 2 beliebige Farben.

Wenn nur sehr wenige Ton- oder Farbstufen verfügbar sind, müssen die vorhandenen "echten" Farben als nächstgelegener verfügbarer Wert gespeichert werden. Also, verschiedene Grüntöne "klumpen zusammen", ebenso wie Rot- oder Brauntöne oder Aquamarine oder Mandarinen oder Oktarinen oder ....

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

Das Bild unten zeigt ein Bild mit Auflösungen von "16", 8, 4 und 1 Bit.
Ich sage "16", da ich, während die Farbdaten in 16 Bit gespeichert sind, das Originalbild ausgewählt habe und es 2004 mit einer Minolta 7Hi "Bridge" -Kamera mit einem 12-Bit-ADC (Analog-Digital-Wandler) aufgenommen wurde ).

Bei 500 mm oder mehr von den meisten Monitoren erscheinen die beiden Bilder auf der linken Seite wahrscheinlich ähnlich - und noch mehr bei 1 Meter oder mehr. Ein genauerer Blick wird jedoch einen großen Unterschied zeigen. Wenn Sie das Originalbild untersuchen, werden die Unterschiede deutlicher. (Klicken Sie mit der rechten Maustaste und öffnen Sie sie in einem neuen Tab oder in einem Bildbetrachter.) Die weißeren Blütenpartien scheinen hauptsächlich zu defokussieren, aber die Blätter sind eher in Bänder ähnlicher Farben zerlegt als in die nahezu kontinuierlichen Veränderungen, die bei 16 Bit auftreten.

Je höher die Farbtiefe, desto glatter sind die Tonabstufungen, die ein Bild anzeigen kann.

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

http://youtu.be/9UBTE4xpvpk