16 битный цвет. Основные сведения об изображениях. Что такое глубина цвета

Цифровые камеры или, по крайней мере, профессиональные цифровые камеры, имеют возможность съемки в формате RAW, вот уже несколько лет, позволяя вам открывать изображения в Photoshop и редактировать их в режиме 16 bit, а не в режиме 8 bit, как вы обычно делали со стандартными JPEG изображениями.

Несмотря на это, многие фотографы, даже профессиональные, по-прежнему делают свои снимки в формате JPEG, даже если их камера поддерживает формат RAW. И хотя есть совсем немного весомых аргументов при выборе JPEG против RAW - высокая скорость съемки и намного меньший размер файлов - первое, что приходит на ум, - многие люди по-прежнему снимают в JPEG просто потому, что они не понимают разницы между редактированием изображений в режиме 16 bit. В этом уроке мы как раз и разберем эту разницу.

Что означает термин «8 бит»?
Вы должно быть ранее слышали термины 8 бит и 16 бит, но что они значат? Когда вы делаете снимок на цифровую камеру и сохраняете его в формате JPEG, вы создаете стандартное 8 битное изображение. Формат JPEG был вокруг нас долгое время с появлением цифровой фотографии и даже во время совершенствования программы Photoshop, но в последнее время его недостатки становятся все больше и больше заметными. Один из них - невозможность сохранить файл JPEG в формате 16 бит, поскольку он попросту его не поддерживает. Если это JPEG изображение (с расширением «.jpeg»), это 8 битное изображение. Но что же все-таки значит «8 бит»?
Если вы читали наш урок «RGB и цветовые каналы», вы знаете, что каждый цвет в цифровом изображении создается из комбинации трех основных ярких цветов - красный (red), зеленый (green) и синий (blue):

Неважно, какой цвет вы видите на экране. Он все равно был сделан из некоторой комбинации этих трех цветов. Вы можете подумать: «Это невозможно! Мое изображение имеет миллионы цветов. Как вы можете создать миллион цветов только из красного (red), зеленого (green) и синего (blue)?»

Хороший вопрос. Ответ заключается в смешении оттенков красного, зеленого и синего! Существует множество оттенков каждого цвета, с которыми вы можете работать и смешивать между собой, даже больше, чем вы себе можете представить. Если бы у вас был чисто красный, чисто зеленый и чисто синий цвет, то все, что вы сможете создать - семь различных цветов, включая белый, если вы смешаете все эти три цвета вместе.

Вы также можете включить сюда же восьмой цвет - черный, - который вы могли бы получить в случае, если полностью удалите красный, зеленый и синий.
Но что, если у вас, скажем, 256 оттенков красного, 256 оттенков зеленого и 256 оттенков синего? Если произвести математические вычисления, 256х256х256=16,8 миллионов. Теперь вы можете создать 16,8 миллионов цветов! И это, конечно же, то, что вы можете получить от 8 битного изображения - 256 оттенков красного, 256 оттенков зеленого и 256 оттенков синего дают вам миллионы возможных цветов, которые вы обычно видите на фото:

Откуда берется число 256? Итак, 1-бит имеет значение 2. Когда вы перемещаетесь от 1 бита, вы находите значение, используя выражение «2 в степени (количество последующих битов)». Например, чтобы найти значение 2 бит, вам нужно посчитать «2 в степени 2» или «2х2», что равняется 4. Таким образом, 2 бита равно 4.
4х-битное изображение будет «2 в степени 4», или «2х2х2х2», что дает нам 16. Следовательно, 4 бита равняется 16.

Мы проделаем то же самое для 8 битного изображения, это будет «2 в степени 8», или «2х2х2х2х2х2х2х2», что дает нам 256. Вот откуда берется число 256.
Не переживайте, если это показалось вам запутанным, непонятным и скучным. Это всего лишь объяснение того, как работает компьютер. Просто запомните, что если вы сохраняете изображение в формате JPEG, вы сохраняете его в режиме 8bit, что дает вам 256 оттенков красного, зеленого и синего, 16,8 миллионов возможных цветов.

Итак, может показаться, что 16, 8 миллионов цветов - это много. Но говорят, все познается в сравнении, и если вы не сравнивали это с количеством возможных цветов 16 битного изображения, то, можно сказать, вы еще ничего не видели.

Как мы только что уяснили, сохраняя фото в формате JPEG, мы получаем 8 битное изображение, которое дает нам 16,8 миллионов возможным цветов.
Кажется, что это много, и это так, если вы подумаете, что человеческий глаз даже не может увидеть столько цветов. Мы можем различать всего несколько миллионов цветов, в лучшем случае, при определенных навыках, чуть больше 10 миллионов, но никак не 16, 8 миллионов.

Поэтому даже 8 битное изображение содержит гораздо больше цветов, чем мы можем видеть. Зачем же тогда нам нужно больше цветов? Почему недостаточно 8 бит? Итак, вернемся к этому чуть позже, а для начала, давайте посмотрим на разницу между 8 битными и 16 битными изображениями.

Ранее мы выяснили, что 8 битное изображение дает нам 256 оттенков красного, зеленого и синего цвета, и мы получили это число, используя выражение «2 в степени 8» или «2х2х2х2х2х2х2х2», что равно 256. Мы произведем те же расчеты для того, чтобы узнать, сколько цветов мы можем получить в 16 битном изображении. Все, что нам нужно - найти значение выражения «2 в степени 16» или «2х2х2х2х2х2х2х2х2х2х2х2х2х2х2х2», которое, если вы посчитаете на калькуляторе, равно 65 536. Это означает, что когда мы работаем с 16 битным изображением, мы имеем 65 536 оттенков красного, 65 536 оттенков зеленого и 65 536 оттенков синего. Забудьте о 16,8 миллионах! 65 536 х 65 536 х 65 536 дает нам 281 триллион возможных цветов!

Теперь вы можете подумать: «Ничего себе, это, конечно, здорово, но вы только что сказали, что мы не можем увидеть даже 16,8 миллионов цветов, которые нам дает 8 битное изображение, неужели так важны эти 16 битные изображения, дающие нам триллионы цветов, которые мы не можем видеть?»
Когда наступает время редактировать наши изображения в Photoshop, это действительно очень важно. Давайте посмотрим, почему.

Редактирование в режиме (mode ) 16 бит.
Если у вас есть два одинаковых фото, откройте их в Photoshop, разница должна быть в том, что одно изображение должно быть в режиме 16 бит с его триллионом возможных цветов, а другое - в режиме 8 бит с его 16, 8 возможных цветов. Вы, должно быть, подумали, что версия 16 битного изображения должна выглядеть лучше 8 битного, поскольку она имеет больше цветов. Но очевиден факт, что множество фотографий попросту не содержит 16, 8 миллионов цветов, не говоря уже о триллионах цветов для точного воспроизведения содержимого изображения.

Обычно они содержат несколько сотен тысяч цветов, в лучшем случае, хотя некоторые могут достигать и нескольких миллионов в зависимости от их содержимого (а также в зависимости от размера фото, поскольку вам необходимы миллионы пикселей для просмотра миллиона цветов). Плюс, как вы уже знаете, человеческий глаз не может видеть, во всяком случае, 16,8 миллионов цветов. Это означает, что если вы расположите рядом два изображения 8 бит и 16 бит, они будут для нас выглядеть одинаково.

Так почему же лучше работать с 16 битными изображениями? Одно слово - гибкость. Когда вы редактируете изображение в Photoshop, рано или поздно, если вы будете продолжать его редактирование, вы столкнетесь с проблемами. Самая распространенная проблема известна как «ступенчатость», когда вы теряете очень много деталей в изображении, после чего Photoshop не может отображать плавные переходы от одного цвета к другому. Вместо этого вы получаете ужасный ступенчатый эффект между цветами и их тональными значениями.

Позвольте мне показать, что я имею в виду. Вот два простых черно-белых градиента, которые я создал в Photoshop. Оба градиента одинаковы. Первое было создано как 8 битное изображение. Вы видите цифру 8, обведенную в красный кружок в верхней части окна документа, которая говорит о том, что документ открыт в 8 битном режиме:

А вот точно такой же градиент, созданный в качестве 16 битного изображения. Нет никаких отличий, кроме того факта, что в названии документа указан режим 16 бит, оба градиента выглядят одинаково:

Посмотрите, что получается, когда я их редактирую. Я собираюсь применить одинаковые изменения к обоим градиентам. Для начала я нажму Ctrl+L (Win) / Command+L (Mac) для вызова коррекции Photoshop Уровни (Levels), и не вдаваясь в подробности того, как работают уровни, я просто перемещаю нижние черный и белый слайдеры Выходных значений (Output) по направлению к центру. Опять же, я проделаю это с обоими градиентами:

Перемещение нижнего черного и белого слайдеров Выходных значений (Output) по направлению к центру в диалоговом окне Уровни ( Levels ).

По существу, я взял полный диапазон градиентов от чисто черного слева к чисто белому справа и сплющил их в очень маленький сегмент в центре, который представляет собой в итоге средние оттенки серого цвета. В действительности я не изменил градиент. Я только сконцентрировал его тональный диапазон в очень маленьком пространстве.
Кликну Ок, чтобы выйти из диалогового окна Уровни (Levels), и теперь давайте снова посмотрим на градиенты. Вот 8 битный градиент:

А вот 16 битный градиент:

Оба градиента после коррекции с помощью Уровней (Levels) теперь выглядят как сплошной серый, но они по-прежнему выглядят одинаково, хотя верхний градиент в режиме 8 бит, а нижний - 16 бит. Посмотрите, что получится, когда я снова применю Уровни (Levels) для того, чтобы растянуть тональный диапазон градиента обратно к чисто черному слева и к чисто белому справа. Я перемещу черный и белый слайдеры Входных значений (Input) диалогового окна Уровни (Levels) по направлению к центру, на этот раз, чтобы распределить темные участки градиента обратно в чисто черный слева и светлые части обратно к чисто белому вправо.

Перемещение Входных значений ( Input ) черного и белого слайдеров по направлению к центру для распределения темных частей градиента обратно в чисто черный слева и светлых части обратно к чисто белому вправо.

Давайте снова посмотрим на наши два градиента. Первый - 8 битный градиент:

Оуч! Наш сглаженный черно-белый градиент больше не выглядит таковым! Вместо этого он имеет «ступенчатый» эффект, о котором я говорил, где вы легко можете видеть, как сменяются оттенки серого друг за другом, а это потому, что мы потеряли огромную часть деталей изображения после проведения тех коррекций, которые мы проделали с Уровнями (Levels). Таким образом, 8 битное изображение не очень хорошо справилось с этой задачей. Посмотрим, что случилось с 16 битным изображением:

Посмотрите на него! Даже после больших корректировок, которые я произвел с помощью Уровней (Levels), 16 битный градиент справился с задачей без единой помарки! Почему так? Почему 8 битный градиент потерял так много деталей, а 16 битный - нет? Ответ лежит в том, о чем мы говорили до этого момента. 8 битное изображение может содержать только максимум 256 оттенков серого, в то время как 16 битное изображение может содержать до 65 536 оттенков серого. Даже, несмотря на то, что оба градиента выглядели одинаково вначале, 16 тысяч дополнительных оттенков серого дают нам больше гибкости во время редактирования и вероятность появления каких-либо проблем впоследствии. Конечно, даже 16 битные изображения в конечном итоге достигают того момента, когда начинают терять много деталей, и вы будете видеть проблемы после множества редактирований изображения, но в 8 битных изображениях этот момент наступает быстрее, а с 16 битным изображением мы можем иметь дело намного дольше.
Давайте попытаемся на этот раз те же самые вещи рассмотреть на примере обычного фото.

Редактирование фото в режиме (mode ) 16 бит
Попытаемся тот же самый эксперимент редактирования применить к полноцветному фото. Я взял фото с пляжным мячом, которое мы видели на первой странице. Вот изображение в стандартном 8 битном режиме. Снова мы видим число 8 в верхней части окна документа:

А вот то же самое фото, но в режиме 16 бит:

Оба изображения выглядят одинаково на данный момент, как и те два градиента.
Единственная разница между ними заключается в том, что верхнее изображение 8 битное, а нижнее 16 битное изображение. Попытаемся произвести те же самые корректировки с помощью Уровней (Levels). Сейчас я редактирую изображение экстремальным методом, это, конечно же, не то, что вы обычно делаете со своими изображениями. Но этот способ даст вам четкое представление того, насколько сильно мы можем повредить изображение, если оно в режиме 8 бит по сравнению с незначительными разрушениями, которые происходят при редактировании 16 битной версии изображения.

Я снова нажимаю сочетание клавиш Ctrl+L (Win) / Command+L (Mac) для вызова диалогового окна Уровни (Levels), и перемещаю слайдеры Выходных значений (Output) внизу по направлению к центру, в ту же точку, что и в случае с градиентами. Снова проделываю то же самое с обоими изображениями: 8 битная и 16 битная версия изображений:

Перемещение белого и черного слайдеров Выходных значений ( Output ) по направлению к центру в диалоговом окне Уровни (Levels).

Вот как выглядит 8 битное изображение после концентрирования тонального диапазона в маленьком пространстве, где вы обычно найдете информацию о средних тонах:

А вот как выглядит 16 битное изображение:

Опять-таки обе версии идентичны. Нет видимых различий между 16 битной и 8 битной версией.
Теперь вызовем Уровни (Levels) и установим обратно значения тональности, чтобы темные участки стали чисто черными, а светлые - чисто белыми:

Перемещение черного и белого слайдера Входных значений ( Input ) по направлению к центру в диалоговом окне Уровни (Levels) для сосредоточения темных участков изображения в черном цвете, а светлых - в белом.

Теперь давайте посмотрим, есть ли какая разница между 16 битной версией и 8 битной. Для начала, 8 бит:

О, нет! Как и с градиентом, 8 битному изображению нанесен довольно приличный ущерб благодаря редактированию. Очень заметный переход в цвете, особенно на воде, которая выглядит как какой-нибудь эффект рисования, нежели как полноцветное фото. Вы также можете заметить повреждения на пляжном мяче, а также на песке в нижней части фото. На данный момент, 8 битное изображение принесло мало пользы.
Посмотрим, что же произошло с 16 битным изображением:

Снова, как и с градиентом, 16 битная версия осталась без помарки! Каждый бит остался таким же, как и до редактирования, в то время как 8 битное изображение потеряло много деталей. И это все потому, что 16 битная версия имеет такое огромное количество возможных цветов в распоряжении. Даже после сильного воздействия, которое я совершил, я не смог нанести изображению видимых повреждений благодаря режиму 16 бит.

Итак, как вы можете воспользоваться преимуществами 16 битного изображения? Просто. Делайте всегда снимки в формате RAW вместо JPEG (разумеется, конечно, если ваша камера поддерживает raw), затем открывайте и редактируйте его в Photoshop, как 16 битное изображение. Помните о том, что когда вы работаете с 16 битным изображением, его размер больше, чем 8 битного изображения, и, если у вас старый компьютер, он может повлиять на продолжительность обработки фотографии в Photoshop. Также, несмотря на то, что новые версии Photoshop с каждым разом все лучше и лучше в этом плане, не каждый фильтр доступен для коррекции изображения в режиме 16 бит, но большинство основных работает. Если вы захотели работать в 8 битном режиме, перейдите в меню Изображение (Image) в верхней части экрана и выберите Режим (Mode), а затем выберите 8 бит. Постарайтесь работать в 16 битном режиме настолько долго, насколько это возможно до переключения в режим 8 бит. Также убедитесь, что вы переключились на режим 8 бит до печати изображения, или даже сохраните свою 16 битную версию изображения как Photoshop .PSD файл, а затем сохраните отдельную 8 битную версию для печати.

В растровых изображениях для их представления используется прямоугольная сетка из элементов изображения (пикселов). Каждому пикселу соответствует определенное расположение и значение цвета. При работе с растровыми изображениями редактируются пикселы, а не объекты или фигуры. Растровые изображения - самый распространенный способ передачи таких нерастрированных изображений, как фотографии или цифровые рисунки, поскольку он позволяет наиболее эффективно передавать тонкие градации цвета и тонов.

Растровые изображения зависят от разрешения, то есть они содержат фиксированное количество пикселов. При сильном увеличении на экране или при печати с разрешением ниже первоначального теряются детали, а края становятся неровными.

Пример растрового изображения с различной степенью увеличения

Иногда для хранения растровых изображений требуется много места на диске, поэтому для уменьшения размера файлов при использовании в некоторых компонентах Creative Suite такие изображения часто требуют сжатия. Например, перед импортом изображения в макет его сжимают в приложении, где оно было создано.

Примечание.

В Adobe Illustrator можно создавать графические растровые эффекты для рисунков с помощью эффектов и стилей графики.

Сведения о векторных изображениях

Векторные изображения (иногда называемые векторными фигурами или векторными объектами ) состоят из линий и кривых, заданных векторами - математическими объектами, которые описывают изображение в соответствии с его геометрическими характеристиками.

Векторные изображения можно свободно перемещать и изменять без потери детализации и четкости, поскольку такие изображения не зависят от разрешения. Их края остаются четкими при изменении размера, печати на принтере PostScript, сохранении в PDF-файле, а также при импорте в приложение для работы с векторной графикой. Таким образом, векторные изображения - это наилучший выбор для иллюстраций, которые выводятся на различные носители и размер которых приходится часто изменять, например логотипы.

В качестве примера векторных изображений можно привести объекты, которые создаются в Adobe Creative Suite инструментами рисования и инструментами фигур. С помощью команд копирования и вставки можно использовать одни и те же векторные объекты в различных компонентах Creative Suite .

Сочетание векторных и растровых изображений

При использовании в одном документе сочетания векторных и растровых изображений следует помнить, что изображение не всегда выглядит одинаково на экране и на конечном носителе (отпечатанное в типографии или на принтере либо опубликованное на веб-странице). На качество итогового изображения влияют следующие факторы:

Прозрачность

Многочисленные эффекты реализуются в изображениях с помощью частично прозрачных пикселов. Если изображение содержит прозрачные области, перед экспортом или печатью Photoshop выполняет процесс под названием сведение . В большинстве случаев процесс сведения по умолчанию работает превосходно. Но если изображение содержит сложные пересекающиеся области и должно быть выведено с высоким разрешением, то может потребоваться контрольный просмотр результатов сведения.

Разрешение изображения

Количество пикселов на дюйм (ppi) в растровом изображении. Использование слишком низкого разрешения при подготовке изображения для печати приводит к созданию черновика - изображения с крупными, похожими на пятна пикселами. Использование слишком высокого разрешения (когда размер пикселов меньше минимального размера точки, которая может быть воспроизведена устройством вывода) увеличивает размер файла без повышения качества итогового изображения и замедляет процесс печати.

Разрешение принтера и линиатура растра

Число точек на дюйм (dpi) и число линий на дюйм (lpi) в полутоновом растре. Соотношение между разрешением изображения, разрешением принтера и линиатурой растра определяет качество детализации отпечатанного изображения.

Цветовые каналы

Каждое изображение Photoshop содержит один или несколько каналов , каждый из которых хранит информацию о цветовых элементах изображения. Число используемых по умолчанию цветовых каналов изображения зависит от цветового режима. По умолчанию изображения в битовом режиме, режиме градаций серого, режиме дуотона и режиме индексированных цветов содержат один канал, изображения в режимах RGB и Lab содержат по три канала, а изображениях в режиме CMYK - четыре канала. Каналы можно добавлять в изображения всех типов, за исключением битовых. Дополнительные сведения см. в разделе Цветовые режимы .

Каналы цветных изображений являются в действительности полутоновыми изображениями, каждое из которых представляет отдельный цветовой компонент изображения. Например, изображение в режиме RGB содержит отдельные каналы для красного, зеленого и синего цветов.

Помимо цветовых каналов, в изображение можно включить альфа-каналы , которые используются в качестве масок для сохранения и редактирования выделений, а также каналы смесевой краски, которые используются для добавления смесевых цветов при печати. Для получения дополнительной информации см. раздел Основные сведения о каналах .

Битовая глубина

Битовая глубина определяет количество информации о цвете, доступное для каждого пиксела изображения. Чем больше битов информации о цвете выделено на каждый пиксел, тем больше количество доступных цветов и точнее их отображение. Например, изображение с битовой глубиной 1 содержит пикселы с двумя возможными значениями цветов: черным и белым. Изображение с битовой глубиной 8 может содержать 2 8 или 256 различных значений цвета. Изображения в режиме градаций серого с битовой глубиной 8 могут содержать 256 различных значений серого цвета.

RGB-изображения составлены их трех цветовых каналов. RGB-изображение c битовой глубиной 8 может содержать 256 различных значений для каждого канала, то есть всего может быть представлено более 16 миллионов цветовых значений. RGB-изображения с 8-битными каналами иногда называют 24-битными изображениями (8 бит x 3 канала = 24 бита данных на каждый пиксел).

Одним из важнейших параметров цифрового изображения при фотообработке является глубина цвета (Color Depth), или битность цвета. Возможно, Вы уже встречались с этим параметром, однако далеко не все придают ему должное значение. Давайте же разберемся что это такое, зачем оно надо и как с этим жить.

Теория

Начнем как всегда с небольшого теоретического вступления, потому что хорошая теория дает понимание процессов, происходящих на практике. А понимание — залог качественного и контролируемого результата.

Итак, мы имеем дело с компьютером, а в компьютерах, как известно все пути ведут к двоичному коду, или нулям и единицам. А вот сколько мы можем использовать нулей и единиц для определения цвета нам и говорит битность цвета. Для большей наглядности разберем на примере.

Ниже вы можете увидеть однобитное изображение. Цвета в нем определяются только одной цифрой, которая может принимать значение 0 или 1, что означает черный и белый соответственно.

Глубина цвета — 1 бит

Теперь переходим на ступень выше, к 2-битным изображениям. Тут уже цвет определяется сразу 2 цифрами, и вот все возможные их комбинации: 00, 01, 10, 11. Значит при 2-битном цвете мы имеем уже целых 4 возможных цвета.

Глубина цвета — 2 бита

Аналогично количество возможных цветов увеличивается с каждым шагом, и в 8-битном изображении уже равняется 256 цветам. На первый взгляд вроде бы нормально, тем более что 256 цветов — это только на один канал, а у нас их 3. В результате это дает 16,7 миллионов цветов. Но дальше вы убедитесь что для серьезной обработки этого совсем не достаточно.

16 битный цвет (а по факту в Фотошопе это 15 бит + 1 цвет) дает нам 32769 цветов на канал или 35 триллионов цветов суммарно. Чувствуете разницу? Для человеческого глаза это совершенно не заметно… До тех пор пока мы не накидаем на наше изображение кучу фильтров.

Что же будет?

Возьмем в качестве исходного примера черно-белый градиент.
Чтобы быстро и просто сымитировать результат тяжелой обработки, добавим 2 слоя Levels со следующими параметрами:

Слои Levels

И вот такой результат мы получим при разной глубине цвета исходного изображения:

Градиент после наложения фильтров

Как видите верхний 8-битный градиент стал явно полосатым, в то время как 16-битный сохранил плавный переход (если у вас не очень качественный монитор, возможно небольшая полосатость будет наблюдаться и на нижнем градиенте). Подобный эффект потери плавных цветовых переходов называется постеризацией.

На реальных фотографиях постеризация может проявляться также на различных градиентах, в частности — на небе. Вот пример постеризации на реальном изображении, для лучшей видимости вырезана область где эффект наиболее заметен.

Постеризация на фотографии

Что же делать?

Всегда следите за тем, чтобы ваши исходные изображения для обработки были 16-битными. Но учтите, перевод изображения из 8 бит в 16 никакого полезного эффекта не даст, так как дополнительная цветовая информация в таком изображении изначально отсутствует.
Как настроить конвертацию фото из формата RAW в 16-битное изображение в приложениях Adobe Camera Raw, Adobe Photoshop Lightroom и DxO Optics Pro смотрите на видео ниже.

На сегодняшний день технологии и устройства позволяют сделать настолько яркое и насыщенное изображение, что оно будет даже красивее, чем его реальный прототип. Качество передаваемого изображения зависит сразу от нескольких показателей: количества мегапикселей, разрешения изображения, его формата и так далее. К ним относится еще одно свойство - глубина цвета. Что же это такое, и как его определять и исчислять?

Общие сведения

Глубина цвета - это максимальное число оттенков цвета, которое только может содержать в себе изображение. Это количество измеряется в битах (число двоичных бит, определяющих цвет каждого пикселя и оттенка в изображении). К примеру, один пиксель, глубина цвета которого равна 1 бит, может принимать два значения: белый и черный. И чем большее значение будет иметь глубина цвета, тем многообразнее будет изображение, включающее в себя множество цветов и оттенков. Также она отвечает за точность передачи изображения. Тут все обстоит аналогичным образом: чем выше, тем лучше. Еще один пример: рисунок формата GIF с глубиной цвета, равной 8 битам, будет содержать в себе 256 цветов, в то время как изображение формата JPEG с глубиной 24 бита будет включать в себя 16 миллионов цветов.

Немного об RGB и CMYK

Как правило, все изображения данных форматов имеют глубину цвета, равную 8 битам на один канал (цветовой). Но ведь в изображении может присутствовать и несколько цветовых каналов. Тогда уже рисунок RGB с тремя каналами будет иметь глубину 24 бита (3х8). Глубина цвета изображений CMYK может достигать 32 бит (4х8).

Еще немного битов

Глубина цвета - количество оттенков одного цвета, которое устройство, контактирующее с изображениями, способно воспроизвести или создать. Данный параметр отвечает за плавность перехода оттенков в изображениях. Все цифровые изображения кодируются посредством единиц и нулей. Ноль - единица - белый. Хранятся и содержатся они в памяти, измеряющейся в байтах. Один байт содержит в себе 8 бит, в которых и обозначается глубина цвета. Для фотоаппаратов существует еще одно определение -глубина цвета матрицы. Это показатель, определяющий то, насколько полные и глубокие изображения в плане оттенков и цветов способен производить фотоаппарат, а точнее его матрица. Благодаря высокому значению данного параметра фотографии получаются объемными и плавными.

Разрешение

Связующим звеном между глубиной цвета и качеством изображения является его разрешение. Например, 32-битное изображение с разрешением 800х600 будет значительно хуже, чем аналогичное с 1440х900. Ведь во втором случае задействовано гораздо большее количество пикселей. В этом довольно легко убедиться самостоятельно. Все, что нужно сделать - это зайти на ПК в "настройки изображения" и попробовать последовательно уменьшать или увеличивать В ходе этого процесса вы наглядно убедитесь в том, насколько сильно разрешение влияет на качество передаваемой картинки. Независимо от того, сколько цветов включает в себя то или иное изображение, оно будет ограничено максимальным значением, которое способен поддерживать монитор. В качестве примера можно взять монитор с глубиной цвета 16 бит и изображение с 32 битами. Данное изображение на таком мониторе будет показываться с глубиной цвета 16 бит.

Посетите практически любой форум по фотографии, и вы непременно наткнетесь на дискуссию относительно преимуществ RAW и JPEG файлов. Одна из причин, по которой некоторые фотографы предпочитают формат RAW - это бóльшая глубина бита (глубина цвета)*, содержащаяся в файле. Это позволяет вам получать фотографии большего технического качества, чем те, что вы можете получить из файла JPEG.

*Bit depth (глубина бита), или Color depth (глубина цвета, в русском языке чаще используется именно это определение) - количество бит, используемых для представления цвета при кодировании одного пикселя растровой графики или видеоизображения. Часто выражается единицей бит на пиксель (англ. bits per pixel, bpp). Wikipedia

Что такое глубина цвета?

Компьютеры (и устройства, которые управляются встроенными компьютерами, такие как цифровые SLR-камеры) используют двоичную систему исчисления. Двоичная нумерация состоит из двух цифр - 1 и 0 (в отличие от десятичной системы исчисления, включающей 10 цифр). Одна цифра в двоичной системе исчисления называется «бит» (англ. «bit», сокращенно от «binary digit», «двоичная цифра»).

Восьмибитное число в двоичной системе выглядит так: 10110001 (эквивалентно 177 в десятичной системе). Таблица ниже демонстрирует, как это работает.

Максимально возможное восьмибитное число - это 11111111 - или 255 в десятичном варианте. Это значимая цифра для фотографов, поскольку она возникает во многих программах для обработки изображений, а также в старых дисплеях.

Цифровая съемка

Каждый из миллионов пикселей на цифровой фотографии соответствует элементу (также называемому «пиксель», англ. «pixel») на сенсоре (сенсорная матрица) камеры. Эти элементы при попадании на них света генерируют слабый электрический ток, измеряемый камерой и записывающийся в JPEG или RAW файл.

Файлы JPEG

Файлы JPEG записывают информацию о цвете и яркости для каждого пикселя тремя восьмиразрядными числами, по одному числу для красного, зеленого и синего каналов (эти цветовые каналы такие же, как те, что вы видите при построении цветовой гистограммы в Photoshop или на вашей камере).

Каждый восьмибитный канал записывает цвет по шкале 0-255, предоставляя теоретический максимум в 16,777,216 оттенках (256 x 256 x 256). Человеческий глаз может различать приблизительно около 10-12 миллионов цветов, так что это число обеспечивает более чем удовлетворительное количество информации для отображения любого объекта.

Этот градиент был сохранен в 24-битном файле (по 8 бит на каждый канал), что достаточно для передачи мягкой градации цветов.

Этот градиент был сохранен как 16-битный файл. Как вы можете видеть, 16 бит недостаточно для передачи мягкого градиента.

RAW файлы

RAW файлы присваивают больше бит каждому пикселю (большинство камер имеют 12 или 14-битные процессоры). Больше бит - больше числа, а, следовательно, больше тонов на каждый канал.

Это не приравнивается к большему количеству цветов - JPEG файлы уже могут записывать больше цветов, чем может воспринять человеческий глаз. Но каждый цвет сохраняется с гораздо более тонкой градацией тонов. В таком случае говорят, что изображение имеет большую глубину цвета. Таблица ниже иллюстрирует, как глубина бита приравнивается к количеству оттенков.

Обработка внутри камеры

Когда вы настраиваете камеру на запись фотографий в режиме JPEG, внутренний процессор камеры считывает информацию, полученную от сенсора в момент, когда вы делаете снимок, обрабатывает ее в соответствии с параметрами, выставленными в меню камеры (баланс белого, контраст, насыщенность цвета и т.д.), и записывает ее как 8-битный JPEG файл. Вся дополнительная информация, полученная сенсором, отбрасывается и теряется навсегда. В итоге, вы используете лишь 8 бит из 12 или 14 возможных, которые сенсор способен зафиксировать.

Постобработка

RAW файл отличается от JPEG тем, что содержит все данные, зафиксированные сенсором камеры за период экспонирования. Когда вы обрабатываете RAW файл, используя программное обеспечение для конвертации RAW, программа осуществляет преобразования, аналогичные тем, что производит внутренний процессор камеры, когда вы снимаете в JPEG. Различие состоит в том, что вы выставляете параметры внутри используемой программы, а те, что выставлены в меню камеры, игнорируются.

Выгода от дополнительной глубины бита RAW файла становится очевидной при постобработке. JPEG файл стоит использовать, если вы не собираетесь делать какую-либо постобработку и вам достаточно выставить экспозицию и все другие настройки во время съемки.

Однако, в реальности большинство из нас хочет внести хотя бы несколько исправлений, если это даже просто яркость и контраст. И это именно тот момент, когда JPEG файлы начинают уступать. С меньшим количеством информации на пиксель, когда вы проводите корректировку яркости, контраста или цветового баланса, оттенки могут визуально разделиться.

Результат наиболее очевиден в областях плавного и продолжительного перехода оттенков, таких как на голубом небе. Вместо мягкого градиента от светлого к темному, вы увидите расслоение на цветовые полосы. Этот эффект также известен как постеризация (англ. «posterisation»). Чем больше вы корректируете, тем сильнее он проявляется на изображении.

С файлом RAW, вы можете вносить гораздо более сильные изменения в оттенок цвета, яркость и контраст до того, как вы увидите снижение качества изображения. Это также позволяют сделать некоторые функции RAW-конвертера, такие как настройка баланса белого и восстановление «пересвеченных» областей (highlight recovery).

Это фото получено из JPEG файла. Даже при таком размере видны полосы в небе как результат постобработки.

При тщательном рассмотрении на небе виден эффект постеризации. Работа с 16-битным TIFF файлом может ликвидировать, или по крайней мере минимизировать, эффект полос.

16-битные TIFFфайлы

Когда вы обрабатываете RAW файл, ваше программное обеспечение предоставляет вам опцию по сохранению его как 8 или 16-битного файла. Если вы довольны обработкой и не хотите вносить еще какие-либо изменения, вы можете сохранить его как 8-битный файл. Вы не заметите никаких различий между файлом 8 бит и 16 бит на вашем мониторе или когда вы распечатаете изображение. Исключение - тот случай, когда у вас есть принтер, распознающий 16-битные файлы. В этом случае, из файла 16 бит вы можете получить лучший результат.

Однако если вы планируете осуществлять постобработку в Photoshop, тогда рекомендуется сохранять изображение как 16-битный файл. В этом случае изображение, полученное из 12 или 14-битного сенсора, будет «растянуто», чтобы заполнить 16-битный файл. После этого вы можете поработать над ним в Photoshop, зная, что дополнительная глубина цвета поможет вам достичь максимального качества.

Опять же, когда вы завершили процесс обработки, вы можете сохранить файл как 8-битный файл. Журналы, издатели книг и стоки (и практически любой клиент, покупающий фотографии), требуют 8-битные изображения. Файлы 16 бит могут потребоваться, только если вы (или кто-то другой) намереваетесь редактировать файл.

Это изображение, которое я получил, используя настройку RAW+JPEG на камере EOS 350D. Камера сохранила две версии файла - JPEG, обработанный процессором камеры, и RAW файл, содержащий всю информацию, записанную 12-битным сенсором камеры.

Здесь вы видите сравнение правого верхнего угла обработанного JPEG файла и RAW файла. Оба файла были созданы камерой с одной и той же настройкой экспозиции, и единственное различие между ними - это глубина цвета. Я смог «вытянуть» не различимые в JPEG «пересвеченные» детали в RAW файле. Если бы я хотел поработать над этим изображением дальше в Photoshop, я мог бы сохранить его как 16-битный файл TIFF, чтобы обеспечить максимально возможное качество изображения в течение процесса обработки.

Почему фотографы используют JPEG?

То, что не все профессиональные фотографы используют формат RAW все время, еще ничего не значит. Как свадебные, так и спортивные фотографы, например, зачастую работают именно с форматом JPEG.

Для свадебных фотографов, которые могут снять тысячи снимков на свадьбе, это экономит время на последующей обработке.

Спортивные фотографы используют JPEG файлы для того, чтобы иметь возможность отсылать фотографии своим графическим редакторам в течение мероприятия. В обоих случаях скорость, эффективность и меньший размер файлов формата JPEG делает использование этого типа файлов логичным.

Глубина цвета на компьютерных экранах

Глубина бита также относится к глубине цвета, которую компьютерные мониторы способны отображать. Читателю, использующему современные дисплеи, возможно, тяжело будет в это поверить, но компьютеры, которыми я пользовался в школе, могли воспроизводить только 2 цвета - белый и черный. «Must-have» компьютер того времени - Commodore 64, способный воспроизводить аж 16 цветов. В соответствии с информацией из «Википедии», было продано более 12 единиц этого компьютера.

Компьютер Commodore 64. Автор фотографии Билл Бертрам (Bill Bertram)

Несомненно, вы не сможете редактировать фотографии на машине с 16 цветами (64 Кб оперативной памяти в любом случае больше не потянут), и изобретение 24-битных дисплеев с реалистичным цветовоспроизведением - одна из вещей, которые сделали цифровую фотографию возможной. Дисплеи с реалистичным цветовоспроизведением, как и файлы JPEG, формируются при помощи трех цветов (красного, зеленого и синего), каждый с 256 оттенками, записанными в 8-битную цифру. Большинство современных мониторов используют либо 24-битные, либо 32-битные графические устройства с реалистичным цветовоспроизведением.

Файлы HDR

Многие из вас знают, что изображения с расширенным динамическим диапазоном (HDR) создаются путем комбинирования нескольких версий одного и того же изображения, снятого с разными настройками экспозиции. Но знаете ли вы, что программное обеспечение формирует 32-битное изображение с более чем 4 миллиардами тональных значений на каждый канал на пиксель - просто скачок по сравнению с 256 оттенками в файле JPEG.

Настоящие HDR файлы не могут быть корректно отображены на компьютерном мониторе или распечатанной странице. Вместо этого они урезаются до 8 или 16-битных файлов при помощи процесса, называемого тональная компрессия (англ. «tone-mapping»), который сохраняет характеристики оригинального изображения с расширенным динамическим диапазоном, но позволяет воспроизвести его на устройствах с узким динамическим диапазоном.

Заключение

Пиксели и биты - основные элементы для построения цифрового изображения. Если вы хотите получить максимально хорошее качество снимка на вашей камере, необходимо понимать концепцию глубины цвета и причины, по которым формат RAW позволяет получить изображение лучшего качества.