¿Qué significan las medidas de profundidad de color?

La profundidad de color a menudo se denomina X bits. ¿Qué significa esto y cómo afecta a una fotografía? ¿Qué escala se utiliza, es decir, lineal, exponencial, logarítmica, etc.?

Que es un poco

Las computadoras almacenan valores como números binarios. Cada dígito de un número binario se llama bit. 2 ^ N, donde N es el número de bits es el número máximo de cosas que el número binario puede representar.

Ejemplo por favor

Una imagen en blanco y negro (sin gris aquí, solo en blanco y negro) se puede representar con una profundidad de color de 1 bit. 2 ^ 1 = 2. Esos dos colores son blanco y negro.

De vuelta en las computadoras Mac más antiguas, podría establecer la profundidad de color: 16 colores, 256 colores, miles de colores, millones de colores. Estas opciones corresponden a diferentes valores de profundidad de bits: 4, 8, 16 y 24 bits. La profundidad de bits en monitores de computadora siempre se refiere a la suma de la profundidad de bits de los píxeles rojo, verde y azul. Si la suma no es divisible por 3, generalmente el verde obtiene el bit extra ya que su ojo es más sensible al verde.

¿Cuáles son algunos números del mundo real?

Nikon d7000: 14 bits por píxel.

La mayoría de los monitores de computadora muestran color con 8 bits por color para un total de 24 bits por píxel.

Escala

Los sensores de imagen son lineales, lo que significa que la mitad de los valores representan la parada de luz más brillante, luego el cuarto siguiente, la siguiente parada y así sucesivamente. Esto significa que los valores oscuros se comprimen rápidamente en un pequeño número de valores posibles. Cuanto mayor sea la profundidad de bits, mejor será la calidad de los píxeles oscuros.

¿Cómo afecta a una fotografía?

Más bits significa más datos. Eso no puede ser falso. Más bits también pueden significar más calidad para trabajar al procesar las imágenes.

Sin embargo, los valores más altos no siempre son mejores. Diseñar ADC (convertidores digitales analógicos) con alta profundidad de bits es muy difícil. Esto se debe a que el nivel de ruido del convertidor debe estar por debajo de (V) / 2 ^ N donde V es el voltaje de la señal de entrada y N es la profundidad de bits. Este voltaje, V / 2 ^ N se llama el voltaje de bit menos significativo (a menudo llamado 'un LSB'). Es el voltaje que representa cada bit. Si el nivel de ruido es mayor que un LSB, el LSB no almacena datos útiles y debe eliminarse.

Ejemplo: una señal de 5 voltios está siendo digitalizada por un ADC de 10 bits. ¿Bajo qué voltaje se debe mantener el ruido?

Usando la ecuación para el voltaje LSB: 5 / (2 ^ 10) = (5/1024) V, 4.88mV.

Los niveles de color o tono se almacenan en "palabras", y cada palabra contiene N "bits".
Cada bit puede estar apagado o encendido (o alto o bajo, o 0 o 1).
Entonces, como un "bit" binario tiene dos estados, puede almacenar uno de los dos "estados" o niveles.
La combinación de bits en una "palabra" permite que la palabra almacene cualquiera de un mayor número de estados.
2 bits pueden almacenar uno de 2 x 2 = 4 estados.
8 bits pueden almacenar uno de 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 = 256 estados.

El número de niveles o tonos disponibles para N bits viene dado por
2 x 2 x 2 ... N tonos o 2 ^ N niveles.

2 ^ 16 = 16 bits = 65536
2 ^ 14 = 14 bits = 16,384
2 ^ 12 = 12 bits = 4,096
2 ^ 10 = 10 bits = 1024
2 ^ 8 = 8 bits = 256
1 bit = encendido / apagado = blanco y negro O cualquier 2 colores de elección.

Cuando hay muy pocos niveles de tono o color disponibles, los colores "reales" presentes deben almacenarse como el valor disponible más cercano. Por lo tanto, varios tonos de verde "agrupamiento togethjer", al igual que los rojos o marrones o aguamarinas o mandarinas u octarinas o ....

16 bits = 65,536 niveles (ver más abajo) es más que suficiente para hacer que los colores sean continuamente variables de acuerdo con la mayoría de los sistemas ojo-cerebro humano. 14 bits es lo suficientemente bueno para la mayoría de los simples mortales e incluso 12 bits es lo suficientemente bueno para la mayoría de los propósitos. Baje a 10 bits y la gente comenzará a ver bandas y pérdida de cambios suaves de color.

La siguiente imagen muestra una imagen con resoluciones de "16", 8, 4 y 1 bit.
Digo "16" porque, mientras los datos de color se almacenan en 16 bits, elegí la imagen original para que se adaptara y resultó que fue tomada en 2004 con una cámara "puente" Minolta 7Hi con un ADC de 12 bits (convertidor analógico a digital )

A 500 mm o más de la mayoría de los monitores, la mano izquierda probablemente tenga dos imágenes similares, y aún más a 1 metro o más. Pero una mirada más cercana mostrará una gran diferencia. Examinar la imagen original mostrará las diferencias más claramente. (Haga clic derecho y abra en una pestaña nueva o en un visor de imágenes). Las partes más blancas de las flores parecen desenfocarse principalmente, pero las hojas se dividen en bandas de colores similares en lugar de los cambios casi continuos que ocurren a los 16 bits.

En su nivel más básico, cuanto mayor es la profundidad de color, más suaves son las gradaciones tonales que puede mostrar una imagen.

Este video compara una Nikon D800 a 14 bits y una Hasselblad H4D-40 a 16 bits.

http://youtu.be/9UBTE4xpvpk