Разрядность битового представления, глубина цвета

Разрядность битового представления и глубина цвета выражают в степенях двойки максимальное число цветов или градаций серого, которые может считывать сканирующее устройство для каждого вводимого пиксела. Однобитный сканер (а также цветной или полутоновый сканер в черно-белом режиме) воспроизводит все тона исходного изображения как черный или белый (2'=2 уровня). 8-битный полутоновый сканер может теоретически вводить 28, или 256, различных уровней серого. А 24-битный цветной сканер производит 8-разрядную выборку на пиксел для каждого из трех цветовых каналов RGB, итого полное количество цветов 256 х 256 х 256 = 16777216 (224). На рисунке С-1 в цветной вставке иллюстрируется связь между разрядностью битового представления и числом возможных уровней цвета или серого в оцифрованном изображении.

С ростом разрядности битового представления увеличивается и количество деталей изображения, которые может вводить сканирующее устройство, по крайней мере, теоретически. 24-битный "истинный" цвет формата RGB стал стандартом для сканирования и редактирования изображений частично потому, что магическое число 256 соответствует максимальному числу градаций яркости на цветовой канал, который может воспроизводить PostScript, — цифровой издательский стандарт для печати.

Однако при сравнении сканирующих устройств оказывается, что не все биты равноценны. В инструментах с ПЗС-датчиками верхние два бита теоретической глубины цвета обычно являются "шумовыми" и не несут точной информации о цвете. Таким образом, первые шесть бит (64 цвета на канал, или 262144 цветов) надежны, но последние 198 цветов на канал — все менее и менее содержательны. Этот недостаток связан с внутренними ограничениями некоторых конструкций ПЗС:

- Менее дорогие ПЗС чувствительны к фоновому электрическому шуму, который может искажать "чистые" отсчеты цвета. С другой стороны, ПЗС, используемые в более совершенных планшетных сканерах, слайдовых сканерах и цифровых камерах, обладают гораздо более высоким отношением сигнал/шум и, следовательно, могут передать более чистые сигналы на АЦП.

Имеется неизбежный компромисс между габаритами ПЗС и светочувствительностью. Представьте себе ПЗС как ведро воды: чем меньше ведро, тем меньше воды в нем может храниться. Для получения более высокого оптического разрешения изготовители должны использовать ячейки ПЗС все меньшего размера. Чем меньше отдельные элементы, тем уже диапазон градаций яркости, который может различать каждый из них. Если сканируемый оригинал содержит полный диапазон тонов от белого до черного, способность ПЗС ввести все детали изображения весьма проблематична.

- Кроме того, для ПЗС характерно явление, называемое перекрестными помехами. Чтобы лучше понять природу перекрестной помехи, представьте себе, что вы выходите из темного помещения на снежный ландшафт. От яркого света болят глаза, и вы временно слепнете, не в силах различать тонкие переходы между уровнями освещенности ландшафта. Аналогичную природу имеет перекрестная помеха, когда свет насыщает плотно упакованные смежные элементы ПЗС, искажая чистоту сигналов, которые, как предполагается, "видит" каждый отдельный элемент. В результате в граничащих пикселах оцифрованного изображения возникает некоторое взаимное искажение цветов.

Наиболее очевидное следствие "шумовых" битов — то, что в изображениях, оцифрованных с помощью сравнительно простых инструментов с ПЗС-датчиками, часто наблюдаются недостаточно непрерывные, гладкие переходы между смежными градациями яркости, не соответствующие номинальной разрядности битового представления. Изготовители сканеров и цифровых камер придумали несколько способов решения этой проблемы, например устройства, обладающие большей разрядностью битового представления на канал (10, 12, 14 или даже 16). При этом шумовые биты можно сдвинуть достаточно далеко, и в конечном оцифрованном изображении остаются 256 (или более) чистых тонов на канал цвета.

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: