Разрядность цифровой фотографии
Немного теории
Фотокамеры формируют RGB изображение, где
R – Красная составляющая цвета;
G – Зелёная составляющая цвета;
B – Синяя составляющая цвета.
Каждая из составляющих цвета нередко именуется каналом. Говорят о канале красного, канале зелёного и канале синего цвета. Сочетания RGB составляющих позволяют отобразить всё многообразие цветов.
На Рис.1. представлены сочетания каналов, дающие цвета в чистом виде. Значение интенсивности в каналах либо 0, либо 255.
Рис.1. Различные сочетания каналов
Каждый из каналов содержит данные определённой разрядности. Цветные изображения формата JPEG имеют по 8 двоичных разрядов или бит на каждый канал. Соответственно можно говорить о 8-разрядном цвете.
В двоичном счислении в 8 битах (каждый из которых может принимать значения либо 0, либо 1) можно закодировать 28=256 значений интенсивности в диапазоне от 0 до 255 с шагом 1.
Один пиксель изображения состоит из трёх каналов RGB. Соответственно один пиксель изображения кодируется 3 (канала)х8 (бит)=24 битами.
Итак. Один пиксель RGB-изображения в формате JPEG кодируется 24 битами. Другими словами три канала, объединённые в одном пикселе позволяют создать громадное количество цветов.
Расчёт прост: 224=16 777 216, т.е. 24 битами можно закодировать больше 16 млн. различных цветов и оттенков.
Размерность глубины цвета – «бит на пиксель» или английское сокращение (bpp).
Сколько цветов и оттенков различает человеческий глаз?
Считается, что человеческий глаз способен различать порядка 7-10 миллионов цветов и оттенков. Что касается ахроматической гаммы, то человеческий глаз способен дифференцировать около 500 оттенков серого цвета.
Однако не следует абсолютизировать приведённые величины. Большую роль в восприятии цвета играет зрительный опыт и тренировка. Кроме того, важно не столько видеть, сколько уметь замечать и правильно описывать увиденное.
Многие люди, начинающие работать с изображениями, просто не знают «на что смотреть». Поэтому при съёмке и обработке фотографий могут допускать ошибки, особенно первое время.
Вернёмся к разрядности цифровой фотографии. Исходя из количества цветов и оттенков, которые может различить человеческий глаз и, сопоставив с количеством цветов и оттенков, которые можно закодировать в 24 bpp, можно сделать вывод о том, что 24 bpp вполне достаточно для воспроизведения так называемого «полного цвета».
Если изображение предназначено только для просмотра, то смысла повышать разрядность изображения (создавать избыточность) свыше 24 bpp нет.
Разрядность JPEG-файлов
Разрядность JPEG-файлов составляет 8 бит на канал, обычно указывается RGB/8.
Глубина цвета JPEG-файлов составляет 24 bpp, т.е. 24 бита на пиксель.
Рис.2. Файлы JPEG обладают разрядностью 24 bpp и предназначены для просмотра
Максимальное количество цветов и оттенков, доступных в формате RGB JPEG-файлов равняется 16 777 216. Этого количества вполне достаточно для воспроизведения так называемого «полного цвета».
Разрядность RAW-файлов
В отличие от стандартных JPEG-файлов разрядность файлов формата RAW варьирует. Это связано с неуклонным ростом качественных показателей цифровых фотоаппаратов.
Файлы RAW-формата компактных цифровых фотокамер к настоящему времени имеют разрядность, аналогичную RAW-файлам цифровых зеркальных фотоаппаратов.
Разрядность RAW-файлов цифровых фотоаппаратов (компактных и зеркальных) составляет 12-14 бит на канал. В некоторых камерах фотограф может выбирать разрядность 12 или 14 бит. Выбор определяется текущими съёмочными задачами. Для интенсивной коррекции используются 14-битные изображения. Для обычной коррекции достаточно 12 бит.
Разрядность RAW-файлов цифровых фотоаппаратов среднего формата составляет 16 бит на канал у продвинутых моделей и 14 бит – у остальных.
Зачем нужна избыточная разрядность RAW-файлов?
Безусловно, эта разрядность отнюдь не избыточная, а очень даже нужная! 
Действительно, для воспроизведения «полного цвета» достаточно 8 бит/канал, а вот для корректного преобразования или редактирования 8 бит/канал оказывается недостаточно.
Особенность обработки цифровых данных в фотокамере (и в большинстве RAW-конвертеров, работающих на компьютере) заключается в том, что при работе с цифровыми данными используется целочисленная арифметика, позволяющая достичь громадной скорости вычислений.
Недостаток целочисленной арифметики – потеря части данных при обработке, что, в ряде случаев, приводит к упрощению цветов и к ступенчатости градиентов.
Для смягчения искажений, связанных с неизбежной потерей части данных при обработке, конструкторы предусмотрели некоторую избыточность «сырых» или исходных данных, поступающих с АЦП (аналого-цифровых преобразователей) матрицы.
Сравнение параметров при разной глубине цвета произведено в Таблице 1.
Сравнение параметров при разной глубине цвета
Таблица 1
JPEG |
8-бит/канал |
28 |
256 значений интенсивности от 0 до 255 |
RAW |
12-бит/канал |
212 |
4096 значений интенсивности от 0 до 4095 |
RAW |
14-бит/канал |
214 |
16384 значения интенсивности 0 до 16383 |
RAW |
16-бит/канал |
216 |
65536 значений интенсивности от 0 до 65535 |
Из Таблицы 1 нетрудно заметить, что 12-14-16 битные изображения более устойчивы к потере части данных и поэтому могут подвергаться весьма интенсивному редактированию.
Примечание:
-
Практически любое редактирование (или преобразование) приводит к пересчёту изображения;
-
Практически любой пересчёт изображения приводит к некоторым потерям данных;
-
Избыточная разрядность RAW-файлов служит для смягчения искажений, связанных с неизбежной потерей части данных при обработке.
-
Хорошая новость.
Разработчики программного обеспечения научились обходить ограничения, связанные с обработкой изображений.
Для этого используются два основных метода:
а) Данные для корректировки и редактирования изображения записываются в специальный файл. По окончании редактирования и выгрузке результирующего (отредактированного изображения) эти данные из специального файла применяются к исходному изображению всего один раз. В результате исходное изображение остаётся нетронутым, а отредактированное изображение формируется путём однократного применения настроек;
б) Аналогично методу (а), данные для корректировки и редактирования изображения записываются в специальный файл. Также как и в методе (а) по окончании редактирования и выгрузке результирующего (отредактированного изображения) эти данные из специального файла применяются к исходному изображению всего один раз. Только в отличие от метода (а) производятся вычисления с «плавающей точкой», что существенно повышает качество результирующего изображения.
В заключение следует особо отметить, что не надо рассматривать RAW-файлы исключительно как средство для исправления промахов фотографа при съёмке. Особенно, если в дальнейшем планируется интенсивная обработка.
© Prostophoto, 2014
© abcIBC.com, 2014
Удачных снимков!
См.также
