počítačová grafika III – barevná hloubka Centrum pro virtuální a moderní metody a formy vzdělávání na Obchodní akademii T.G. Masaryka, Kostelec nad Orlicí

počítačová grafika III – barevná hloubka Nalezení hezkého záběru, zvládnuté ostření i expozice - kontrola snímku přes displej, to vše stále není záruka výsledku. Chybně nastavené rozlišení, komprese či formát souboru může ještě pořádně naší snahu zkomplikovat. A i v druhé fázi u PC - jaké formáty a jak používat? Kdy je největší kvalita, kdy nejmenší soubor, co je to Exif a kdy jsou k dispozici speciální vlastnosti jako průhlednost či možnost animace? Barevná hloubka (Color Depth, Bit Depth) V minulé přednášce jsme popsali pixel jako základní jednotku obrazu. Zmínili jsme se i o jeho barevné hloubce čili přesnosti, s jakou je pixel schopen barvu zaznamenat. Nyní popišme tento termín přesněji, protože jeho pochopení bude hrát významnou roli zejména u formátů RAW, TIFF a JPEG. Barevnou hloubku je naprosto přirozené vyjádřit v celkovém množství barev, které jsou v daném případě dosažitelné. Avšak digitální svět je světem jedniček a nul, a tak základní jednotkou je "bit" (bit je nejmenší buňka informace, která je schopná nést právě jen "0" nebo "1"). Proto je zvykem vyjadřovat barevnou hloubku v bitech neboli kolik bitů (buněk) je reservováno na každý pixel. Ve fotografii běžně používaná 24bitová barevná hloubka má reservováno 24 bitů na každý pixel (Bit per Pixel, bpp) a je tedy schopná vytvořit celkem: 2 = 16.777.216 různých barev 24

počítačová grafika III – barevná hloubka V RGB modelu je každý pixel tvořen 3 kanály (Channels), které popisují příspěvek červené (Red), zelené (Green) a modré (Blue) složky do celkové výsledné barvy pixelu. V literatuře se proto často uvádí barevná hloubka vztažená ke každému kanálu (Bit per Channel) a potom např. 8 bitů na každý kanál znamená 3*8=24 bitů na každý pixel. Je tak třeba si vždy všimnout, zda uvedená barevná hloubka je myšlena na pixel nebo kanál. Není však pravidlem, že jednotlivé barevné kanály musí mít stejnou barevnou hloubku. Např. zelený kanál mívá často barevnou hloubku větší, protože oko je na zelenou nejcitlivější. Ve fotografii se ale obvykle používá stejná barevná hloubka na všechny kanály a sice 8, 12 nebo 16 bitů na každý kanál. V RGB modelu s 8bitovou barevnou hloubkou na kanál (běžný JPEG) je každý kanál representován 8 bity, což dává 256 možných barev na každý kanál. Kanály jsou celkem 3, což dává úctyhodných 256*256*256 = 16.777.216 různých barev.

počítačová grafika III – barevná hloubka Porovnání barevné hloubky Následující tabulka uvádí typické a v minulosti nebo i dnes používané barevné hloubky, jejich možnosti a názvy: Bitů/kanál Bitů Počet možných Obvyklý název a použití (R+G+B) /pixel barev/pixel - 1 2 Monochrom 2 4 CGA 4 16 EGA 3+3+2 8 256 VGA 5+6+5 16 65.536 XGA, High Color 8+8+8 24 16.777.216 SVGA, True Color, JPEG 12+12+12 36 68.719.476.736 RAW některých pokročilých fotoaparátů 16+16+16 48 281.474.976.710.656 TIFF, PNG, PSD Přehled různých druhů ukládání barev, jejich barevná hloubka, počet možných barev na pixel a obvyklý název či použití.

počítačová grafika III – barevná hloubka Všechny fotoaparáty bez výjimky používají 24 bitů na pixel (8 bitů na kanál), což je i standard nejpoužívanějšího formátu JPEG. Některé kvalitní fotoaparáty (zejména DSLR) mají 12bitový A/D převodník (myšleno na kanál) a umožňují tak používat i 36bitovou barevnou hloubku na pixel. Pro velmi náročné aplikace, zejména pro editaci obrázků, se používá dokonce 48bitová hloubka, kterou ale umí z běžných formátů jen TIFF, PNG a PSD. Ukázky zobrazují dramatický rozdíl v přesnosti a plynulosti barev u 24 bitové barevné hloubky na pixel (nahoře) a 8bitové (dole).

počítačová grafika III – barevná hloubka Kdy má větší než 24bitová barevná hloubka smysl? Lidské oko je schopno rozlišit kolem 10 milionů barev, a tak 24bitová barevná hloubka na pixel bohatě stačí. Pro náročné fotografy ale nastává problém typicky ve dvou případech: 1. Fotografie vyžaduje editaci (zesvětlení, ztmavení, zvýšení kontrastu, úpravu barev atp.) Tato fotografie kapky vody byla při snímání silně podexponována. To naznačuje i její histogram, kde celá pravá polovina jasů není využita. V důsledku toho polovina barev (těch světlých) v obrázku vůbec neexistuje (cca 8 z 16 milionů !) a celý obrázek je vykreslen jen z tmavé poloviny barev.

počítačová grafika III – barevná hloubka Přechody mezi barvami jsou tedy hrubší, a proto v plynulých a jednobarevných přechodech mohou barvy "dojít". Barevné přechody se stanou flekatými, neplynulými, nehezkými - digitálními. Fotografii není problém v editoru zesvětlit. Zesvětlením se 8 milionů tmavých barev roztáhne na celou plochu histogramu a na histogramu je potom krásně vidět, jak některé barvy jsou díky roztažení vynechány.

počítačová grafika III – barevná hloubka 2. Fotografii vytváříte černobílou Převod barevné fotografie na černobílou znamená, že každý pixel bude mít ve všech třech kanálech stejné hodnoty R=G=B. Tím vzniká pouhopouhých 256 úrovní šedé (od černé po bílou), což může být na plynulé přechody a jemnou kresbu málo. Pokud je fotografie i editována, přistupuje navíc problém ad 1) a počet šedých polotónů se může zredukovat až třeba na pouhých 100! Černobílá fotografie s hloubkou 8 bitů/kanál disponuje jen 256 odstíny šedi. To může být u obrázků plných jemných přechodů málo. Oba případy 1) i 2) často odhalíte na větších zvětšeninách (alespoň A5) a zejména na plynulých a pozvolných přechodech (obloha, rozostřené pozadí atp.) s bohatými polotóny. Ty potom často nejsou plynulé a "sametové", ale flekaté a je na první pohled vidět, že "došly barvy". Tomuto jevu se říká posterizace.

počítačová grafika III – barevná hloubka Proto lepší fotoaparáty nabízejí možnost 12bitové barevné hloubky na kanál (36 bitů/pixel). Pro využití této možnosti je obvykle nutné snímat do RAW formátu a obrázek nejlépe v RAW formátu přímo editovat (ještě před konversí), nebo ho převést do formátu TIFF či PSD (oba umožňují pracovat s 16 bity na kanál) a tím 12bitovou hloubku zachovat. Hotový a upravený obraz je potom klidně možné uložit do JPEG, který umí "jen" 8 bitů na kanál (24 bitů/pixel). Pokud neplánujete již výraznou editaci, tak 8 bitů na kanál stačí, protože monitory i tiskárny mají "co dělat" již s 8 bity. 12 bitů na kanál je tedy důležitých zejména pro editaci. Ne každý editor však editovat v 16 bitech na kanál umí. Asi nepřekvapí, že Adobe Photoshop podporuje práci jak s 8 bity/kanál, tak s 16 bity/kanál. Avšak i v profesionálním Photoshopu pokud zvolíte 16 bitů/kanál se řada funkcí stane nedostupná.

počítačová grafika III – barevná hloubka Centrum pro virtuální a moderní metody a formy vzdělávání na Obchodní akademii T.G. Masaryka, Kostelec nad Orlicí Použité materiály, obrázky a parametry o 2D grafice jsou čerpány z www stránek: „jsi.cz“ „digineff.cz“ „grafika.cz“ „svethardware.cz“ „fotografovani.cz“ „cs.wikipedia.org“