Wiem, że istnieją różne rodzaje przestrzeni kolorów i że sRGB jest najczęstszy. Głębia bitowa określa wariacje kanału koloru, w którym (jak sądzę) 8 i / lub 16 bitów są najbardziej powszechne.
Niektórzy mogą powiedzieć, że są zupełnie inni, a inni mogą powiedzieć, że nie wykluczają się wzajemnie.
Czy ktoś może wyjaśnić różnice? Jeśli zwiększysz głębię bitową, dlaczego również nie zwiększysz przestrzeni kolorów?
Zasadniczo życie informacja kolor jest jak pudełko czekoladek kredki ...
Informacje o kolorze są przechowywane w liczbach całkowitych, a nie w wartościach analogowych - istnieje dyskretna, policzalna liczba kolorów, którą można opisać na określonej głębokości bitowej.
Pomyśl o przestrzeni kolorów jak o pudełku kredek w różnych kolorach. Przestrzeń kolorów opisuje rodzaje dostępnych kredek. Pomyśl o „odważnych kolorach”, „pastelach” lub podobnych. Głębia bitowa opisuje liczbę kredek.
Oto przykład dwóch różnych pudełek kredek:
Obie mają 16 kredek, ale mają inną gamę kolorów - w szczególności dolny zestaw nie rozciąga się aż tak daleko na czerwony. Ponieważ jest 16 kolorów, to 4 bity głębi kolorów (2⁴ = 16).
„Prawdziwa” przestrzeń kolorów jest trójwymiarowa i ma tylko jeden wymiar. (To jest odcień.) Ale tworzy model, który, mam nadzieję, pomaga. Górne „pudełko” ma przestrzeń kolorów, która ma bardzo czerwony „podstawowy” kolor na skrajnych krawędziach, podczas gdy dolny rozciąga się tylko na czerwonawo-pomarańczowy.
Górna przestrzeń kolorów wydaje się początkowo wyraźnie lepsza (nie można nawet narysować czegoś czerwonego dolną!), Ale weź pod uwagę sytuację, w której rysujesz krajobraz z niebem, wodą i drzewami. Dolny zestaw kredek może być znacznie lepszy, ponieważ wykorzystuje więcej swoich „bitów” do reprezentowania subtelnych odcieni zieleni i niebieskiego.
Jeśli zamiast tego. kupiłeś te same zakresy kolorów w zestawach 64-kredkowych, między każdą istniejącą byłyby trzy nowe kredki. Dolny zestaw nadal miałby więcej opcji dla niebieskiego i zielonego, ale z powodu nowych kredek, górny zestaw miałby również znacznie więcej możliwości w tym zakresie niż zestaw 16 kredek. Ponieważ górny zestaw obejmuje również czerwony, z wystarczającą ilością kredek byłoby obiektywnie lepiej.
Można jednak wyobrazić sobie wybór, w którym w obu polach brakuje czegoś. Trochę łatwiej jest zobaczyć, jak to może być, jeśli przejdziemy do nieco bardziej skomplikowanej wizualizacji, tutaj prawdziwego sRGB (jako telewizor lub monitor komputerowy na poziomie konsumenta) i standardowych atramentów CMYK „SWOP”:
Tutaj możesz zobaczyć, że przestrzeń kolorów CMYK SWOP¹ rozciąga się dalej na cyjan, magenta / purpurowy i żółty, niż może być reprezentowany w sRGB. Nawet jeśli dodamy więcej bitów, aby odróżnić dostępne rozróżnialne kroki, przestrzeń kolorów określa granicę . Podobnie dodanie większej liczby bitów do reprezentacji CMYK nie pomaga reprezentować odległych rogów czerwieni, zieleni i niebieskiego objętych sRGB. (I oczywiście wszystkie z nich są słabym odzwierciedleniem gamy ludzkiej wizji, reprezentowanej przez zewnętrzny kształt - jeśli kiedykolwiek zastanawiałeś się, dlaczego tak trudno uzyskać cyfrowe zdjęcia zieleni, aby wyglądały naturalnie, jest to część historii !)
W prawdziwym życiu, 24-bitowe przestrzenie kolorów (8 bitów na kanał), masz 16,8 miliona kolorów do pracy. Zasadniczo jest to w porządku i powszechnie uważa się, że jest więcej kolorów niż ludzkie oko może rozróżnić, ale jeśli twoja przestrzeń kolorów jest naprawdę duża, możesz faktycznie mieć ten sam efekt, w którym przeskok między poszczególnymi kolorami w środku jest większy niż idealny i jest to możliwe że w niektórych sytuacjach będzie to zauważalne.
W rzeczywistości niektóre „szerokie” przestrzenie kolorów, takie jak ProPhoto RGB, mają kolory na krawędzi przestrzeni, które nie odpowiadają niczym w ludzkiej wizji . Są to teoretyczne, „wyobrażone” kolory, które sprawiają, że przestrzeń kolorów działa, ale są skutecznie marnowane. Kiedy używasz takiej przestrzeni kolorów z małą liczbą kredek (mała głębia bitów), masz mniej opcji naprawdę użytecznych kolorów, co sprawia, że pominięcie kroków jest większym problemem. Coś takiego jak sRGB nie może pokryć odległych cyjanów i zieleni (tak jak brakująca czerwień w powyższym zestawie), ale w zamian otrzymujesz bardziej precyzyjne rozróżnienie między błękitem, fioletem i czerwienią (a zielenią, która tam jest).
Jeśli idziemy do 16 bitów na kanał (48 bitów łącznie), istnieje 16,8 mln dodatkowych „kredki” pomiędzy każdym cieniu w pudełku. Jest to całkowita przesada (zarówno w tym, co ludzie mogliby rozróżnić, jak iw praktycznej rzeczywistości reprezentowania tej subtelnej różnicy na ekranie lub w druku), ale ta przesada gwarantuje, że płynne przejścia są zawsze dostępne. A ponieważ w prawdziwym życiu, przestrzenie kolorów są zaprojektowane, aby z grubsza pokrywa ludzkiego wzroku (nawet jeśli nie będą wyrównane dokładnie), tak naprawdę nie napotkasz sytuacji, gdzie nie ma miejsca na kolor czerwony w ogóle - to tylko może nie bądź tak głęboki lub subtelny.
Inną rzeczą, którą warto wziąć pod uwagę, jest to, że sRGB zaprojektowano nie tylko tak, aby pasował do ludzkiej wizji, ale by był reprezentowalny na większości urządzeń konsumenckich , i jest to domyślne założenie dla wyświetlaczy bez zarządzania kolorami. Oznacza to, że kiedy używasz sRGB, masz największą szansę, że używane przez ciebie „kredki” będą odpowiadały „kredkom” używanym przez urządzenia twoich widzów. Dlatego zalecam zapisywanie w sRGB do przeglądania i udostępniania w Internecie- wyższe głębokości bitów nie są powszechną opcją, a większość ludzi nie ma możliwości zamiany na wybrany zestaw kredek. (Mam nadzieję, że w przyszłości poprawi się to, ale tak naprawdę nie wydaje się być priorytetem dla producentów urządzeń konsumenckich. Być może kiedy hoopla 3D i 4K ustabilizują się, możemy położyć większy nacisk na „głęboki kolor” - wyższe głębi bitów dla wyświetlacze konsumenckie.
(Część z tego zapożyczona z mojej wcześniejszej odpowiedzi na pytanie Jak nakładają się przestrzenie kolorów, takie jak sRGB i Adobe RGB? )
Notatka
1. Ten konkretny przykład jest nadmiernym uproszczeniem i nadpisuje rzeczywistą reprezentację obrazów CMYK i niektórych innych szczegółów; jest to jednak dobry przykład, ponieważ większość rzeczywistych przestrzeni kolorów jest tak zaprojektowana, aby jak najbardziej zachodziły na siebie, a to pokazuje coś, co ma niezgodność.
Głębia bitowa i przestrzeń kolorów nie są tym samym i nie wykluczają się wzajemnie. Są to różne rzeczy, które istnieją jednocześnie. Dla szczególnie prostego wyjaśnienia:
Głębia bitowa określa dokładność, z jaką ocenia się każdy odrębny kolor .
Przestrzeń kolorów określa zakres, w jakim kolory te są rozmieszczone .
Weźmy sRGB i AdobeRGB jako przestrzenie kolorów, a 8-bitowe i 16-bitowe kolory jako głębię bitową. sRGB to mała przestrzeń kolorów, podczas gdy AdobeRGB to większa przestrzeń kolorów. Przestrzenie kolorów lub gamy określają zakres, w jakim kolory mogą być wybierane z całej gamy kolorów widocznych dla ludzkiego oka (lub nawet poza tym zakresem, jak w przypadku ProPhotoRGB lub niektórych nowych 10-bpc Gamy telewizyjne). Jeśli odwzorujesz kolor „Pure Green” w sRGB, kolor ten będzie rzeczywiście liczbowo czysty zielony ... jednak może nie być najbardziej percepcyjnie dokładny czysty zielony. Mapowanie tego samego koloru „Pure Green” to AdobeRGB, a chociaż liczbowo jest to ta sama zieleń, mapowane w AdobeRGB jest bardziej nasycone i żywe. (Co więcej, zamapuj ten sam kolor w ProPhotoRGB, i znów będzie on bardziej nasycony niż w AdobeRGB ... zakładając oczywiście, że
Teraz pojawia się nieco głębia. Różnica między Pure Green w wersji 8-bitowej i 16-bitowej wynosi 0,255,0 vs. 0,65535,0. Znacznie większa liczba jest używana do opisania kanału zielonego w czystej zieleni w 16-bitowym kolorze niż w 8-bitowym kolorze. Jeśli przyniesiemy średni zielony, wartość w 8-bitach może wynosić 0,128,0, podczas gdy w 16-bitach będzie to 0,32768,0. Ten sam kolor, ale liczba wyraźnych kolorów w klasie między czystą zielenią a średnią zielenią jest znacznie wyższa w przypadku kolorów 16-bitowych. Masz w sumie 32768 różnych poziomów zieleni między tymi dwoma poziomami w 16-bitowych, a zaledwie 128 różnych poziomów w 8-bitowych. Powiedzmy, że wybieramy jaśniejszą zieleń, powiedzmy 0,192,0 w 8-bitach. Ten sam kolor to 0,49152,0 w 16-bitach. Ten wzrost potencjalnych wyraźnych kolorów oznacza, że gradienty stają się znacznie gładsze i bardziej precyzyjnie wytyczone przy użyciu większej głębokości bitów.
Wreszcie, w jaki sposób głębokości bitów i przestrzenie kolorów działają razem? Przy wąskiej gamie, takiej jak sRGB, masz ograniczoną przestrzeń kolorów, w której można odwzorować wyraźne kolory. Dzięki sRGB i 8-bitowemu kolorowi, każdy kolor będzie naprawdę odrębny, gdy przejdziesz przez wszystkie zielenie od 0,1,0 do 0,128,0 do 0,255,0. Co się stanie, jeśli masz 16-bitowy obraz w przestrzeni sRGB? Liczbowo twój obraz ma zdolność do reprezentowania ponad 280 bilionów różnych kolorów (16 + 16 + 16 bitów to 48 bitów łącznie, 2 ^ 48 to 281,5 bilionów). Percepcyjnie ... kiedy numeryczne wartości RGB są odwzorowane na kolory ograniczone gamutem, znaczna część z tych 280 trylionów kolorów zostanie ostatecznie odwzorowana na dokładnie tę samą „współrzędną koloru” w przestrzeni kolorów. Twój plik obrazu nadal zawiera dane o pełnej precyzji kolorów, jednak gdy jest renderowany na ekran (lub renderowany do wydruku),
Jeśli przejdziemy do AdobeRGB, gamut się powiększy, będzie to większa przestrzeń kolorów i dlatego może obejmować większą liczbę wyraźnych mapowań kolorów. Dzięki 8-bitowej głębi kolorów efektywnie będziesz mapować w tę większą gamę. Technicznie rzecz biorąc, gama jest w stanie opisać więcej kolorów, niż pozwala na to twoja głębia bitowa. Twoje czynniki ograniczające zostały teraz zamienione ... zamiast gamy ograniczającej, głębia bitowa jest ograniczająca. Jeśli zastosujemy 16-bitowy kolor w przestrzeni kolorów AdobeRGB, będzie więcej miejsca dla naszych 280 trylionów potencjalnych kolorów na odniesienie do różnych kolorów. Prawdopodobnie wiele kolorów będzie nadal mapowanych na te same rzeczywiste współrzędne w przestrzeni AdobeRGB, jednak w tej większej przestrzeni będzie znacznie mniej kolizji niż w przypadku sRGB.
Tak więc, chociaż przestrzeń kolorów / gama i głębia bitowa są odrębnymi rzeczami, są ze sobą powiązane. Nie musisz używać większej gamy, gdy używasz większej głębi bitów do przechowywania danych obrazu, jednak wskazane jest, aby jak najlepiej wykorzystać tę większą głębię bitów. I odwrotnie, jeśli zapisujesz obrazy z mniejszą głębią bitową, często renderowanie tych obrazów przy użyciu czegoś więcej niż sRGB jest mniejsze.
Aby w pełni wykorzystać informacje o kolorze o dużej głębi kolorów w pliku obrazu, stają się cenniejsze większe gamy i jednocześnie lepsze ekrany, które mogą wyświetlać te gamy. Aby renderować kolory 10, 12 i 16 bitów na telewizorach lub ekranach komputerowych, gamy większe niż AdobeRGB, a nawet większe niż ProPhotoRGB, są często konieczne, aby w pełni wykorzystać ludzkie postrzeganie. Nasze oczy są niesamowitymi urządzeniami, zdolnymi do niesamowitego zakresu dynamicznego i niezwykle szerokiej czułości kolorów. Współczesne 10-bitowe ekrany z 12-, 14- i 16-bitowymi sprzętowymi LUT (3D Color Look Up Tables) są w stanie wyświetlać 1,07 miliarda współbieżnych kolorów, wybranych spośród łącznie 68,7 miliarda (12-bitów), 4,4 trylionów (14-bitów) lub 281,5 biliona (16-bitów) kolorów, które są bardzo dokładnie opisane przez LUT.
źródło
To są niezależne rzeczy. Przestrzeń barw reprezentuje wszystkie możliwe kolory i jest ciągłą przestrzenią. Urządzenia cyfrowe wymagają dyskretyzacji przestrzeni. Oznacza to, że poszczególne kroki mogą reprezentować kolory mieszczące się w przestrzeni kolorów.
Oto prosta analogia: Rzecz o wysokości między dwoma piętrami jako przestrzeni kolorów. To jest przestrzeń między piętrami. Ile kroków potrzebujesz, aby zbudować schody z niższego piętra na wyższe? Odpowiedź zależy od rozmiaru, jeśli krok. To jest głębia bitowa.
Teraz, gdy mówimy o głębiach bitów używanych w formatach plików, sytuacja jest bardziej złożona, ponieważ nie wszystkie kroki mają rozmiar, ponieważ głębokość bitów nie jest równomiernie rozłożona w sensie liniowym. Czasami kroki przebiegają zgodnie z krzywą opartą na wyobrażeniu, krzywą gamma lub krzywą logarytmiczną.
Zasadniczo, jeśli zwiększysz głębię bitów, uzyskasz większą gradację w przestrzeni kolorów, ale jej granice pozostaną takie same. Istnieją jednak formaty plików HDR, które używają wartości zmiennoprzecinkowych lub stałych, które mogą być nawet ujemne, aby reprezentować kolory poza specjalną przestrzenią kolorów.
źródło
Spróbujmy prostego przykładu. Powiedzmy, że mamy przestrzeń kolorów o nazwie „tęcza”. Zawiera kolory tęczy, więc składa się z czerwonego, pomarańczowego, żółtego, zielonego, niebieskiego i fioletowego. Przestrzeń kolorów opisuje zakres kolorów objętych gamą.
Z drugiej strony głębia bitowa określa, ile różnych kolorów możemy wykonać w tej przestrzeni. Gdybyśmy mieli tylko kilka bitów, bylibyśmy w stanie reprezentować tylko podstawowe kolory tęczy, ale gdybyśmy mieli kilka bitów, moglibyśmy stworzyć ciemnoczerwone i jasne czerwone i średnie czerwienie itp. Przy większej liczbie bitów, możemy zdefiniować bardziej unikalne wartości, a więc mieć więcej kolorów, ale nadal wszystkie są odcieniami czerwonego, pomarańczowego, żółtego, zielonego, niebieskiego i fioletowego.
Dlatego tak naprawdę możliwe jest, aby większa głębia bitowa reprezentowała mniejszy zakres kolorów, po prostu uzyskuje się o wiele większą precyzję w obrębie pokrytych kolorów.
Z technicznego punktu widzenia szybkość transmisji bitów określa ziarnistość kolorów w przestrzeni kolorów, a przestrzeń kolorów określa minimalne i maksymalne wartości kolorów (i ewentualnie także inne rzeczy, w zależności od przestrzeni), ale możesz mieć dowolną liczbę kroki pomiędzy tymi wartościami.
Dodatkowe bity, aby rozszerzyć przestrzeń kolorów, którą pokrywasz, dać lepszą kontrolę kolorów w przestrzeni kolorów lub wykonać kombinację tych dwóch.
źródło
Łatwym sposobem myślenia o takich rzeczach jest to, że przestrzenie kolorów to kontenery. Zawierają wartości kolorów przestrzeni kolorów, dla których zostały utworzone. Jeśli są to przestrzenie kolorów RGB, wartości wynoszą RGB-0-255 na każdym kanale. Jeśli wartości CMYK wynoszą 0-100.
Wartości te nie zmieniają się, jeśli zmieni się objętość przestrzeni kolorów. To, co zmienia objętość przestrzeni kolorów, to wartości CIEXYZ, które ją definiują. Przestrzeń kolorów o większej objętości zazwyczaj może zawierać kolory bardziej nasycone. Przykładem tego jest sRGB mała przestrzeń kolorów według objętości i ProPhoto, duża przestrzeń kolorów według objętości. Otwarcie obrazu sRGB w Photoshopie daje oczekiwany rezultat, ale przypisanie profilu ProPhoto ICC drastycznie zmienia kolor obrazu i sprawia, że jest on bardziej nasycony, ale wartości RGB nie uległy zmianie. Tylko ich związek z CIELabem. Te wartości CIEXYZ, które określają objętość przestrzeni kolorów, są konwertowane na CIELab, a następnie na przestrzeń docelową.
Głębia bitowa to ilość informacji o kolorze dostępna w pikselu. To bardzo dobrze wyjaśniono tutajWiększa głębia bitowa zastosowana do fotografii i obrazów cyfrowych pozwala uzyskać więcej informacji o obrazie w każdym pikselu. Ta większa głębia bitowa zapewnia lepszą regulację podczas otwierania cieni lub przywracania szczegółów podświetlenia. Pamiętaj, że renderowana głębokość bitów w pikselach nie jest przechwytywana. Pamiętaj, że po zmniejszeniu bitów lub przestrzeni kolorów nie można jej rozszerzyć. Zwiększenie 8-bitowego obrazu do 16 bitów nie tworzy więcej bitów na piksel, po prostu podwaja bity w pikselu 8-bitowym. To samo dotyczy przestrzeni kolorów. Jeśli obraz został wyrenderowany w sRGB, a teraz chciałbyś, aby wszystkie te jasne kolory z obrazu oryginalnego wydrukowano na dużej drukarce gamut, przepraszam, że te kolory już nie istnieją w tym obrazie sRGB. Zacznij od nowa i renderuj te piksele w większą przestrzeń kolorów.
źródło