Сколько бит в одном пикселе
Перейти к содержимому

Сколько бит в одном пикселе

  • автор:

Типы точечных рисунков

Растровое изображение — это массив битов, указывающий цвет каждого пикселя в прямоугольном массиве пикселей. Количество битов, выделенных для отдельного пикселя, определяет количество цветов, которые могут быть назначены этому пикселю. Например, если каждый пиксель представлен четырьмя битами, можно назначить один из 16 различных цветов (2^4 = 16). В таблице ниже представлено несколько примеров количества цветов, которые можно назначить пикселю, представленному определенным числом битов.

Бит на пиксель Количество цветов, которые можно назначить пикселю
1 2^1 = 2
2 2^2 = 4
4 2^4 = 16
8 2^8 = 256
16 2^16 = 65,536
24 2^24 = 16, 777, 216

Файлы дисков, в которых хранятся растровые изображения, обычно содержат один или несколько блоков информации, в которых хранятся такие сведения, как количество битов на пиксель, количество пикселей в каждой строке и количество строк в массиве. Такой файл также может содержать таблицу цветов (иногда называемую цветовой палитрой). Таблица цветов сопоставляет числа в растровом изображении с определенными цветами. На рисунке ниже показано увеличенное изображение вместе с соответствующим растровым изображением и таблицей цветов. Каждый пиксель представлен 4-разрядным числом, поэтому в таблице цветов 2^4 = 16 цветов. Каждый цвет в таблице представлен 24-разрядным числом: 8 битов для красного цвета, 8 — для зеленого и 8 — для синего. Числа отображаются в шестнадцатеричной форме (основание 16): A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14, F = 15.

Иллюстрация, показывающая матрицу чисел, изображение и таблицу, которая сопоставляет числа матрицы с цветами

Посмотрим на пиксель в строке 3, столбце 5 изображения. Соответствующее число на растровом изображении — 1. Таблица цветов говорит нам, что 1 представляет красный цвет, поэтому пиксель является красным. Все элементы в верхней строке растрового изображения равны 3. Из таблицы цветов следует, что 3 представляет синий цвет, поэтому все пиксели в верхней строке изображения синего цвета.

Некоторые растровые изображения хранятся в перевернутом формате: числа в первой строке растрового изображения соответствуют пикселям в нижней строке изображения.

Растровое изображение, в котором хранятся индексы в таблице цветов, называется растровым рисунком с индексированием палитры . Некоторым растровым изображениям таблица цветов не нужна. Например, если растровое изображение использует 24 бита на пиксель, то в нем могут храниться сами цвета, а не индексы из таблицы цветов. На рисунке ниже показано растровое изображение, в котором цвета указываются напрямую (24 бита на пиксель), а не с помощью таблицы цветов. На рисунке также показано само изображение в увеличенном виде. На растровом изображении FFFFFF представляет белый цвет, FF0000 — красный, 00FF00 — зеленый, а 0000FF — синий.

Иллюстрация матрицы шестнадцатеричных значений, за которой следует точечный рисунок, который представляют числа

Форматы графических файлов

Существует множество стандартных форматов для сохранения растровых изображений в файлах. Windows GDI+ поддерживает форматы графических файлов, описанные в следующих абзацах.

Точечный рисунок (BMP)

BMP — это стандартный формат, используемый ОС Windows для хранения изображений независимо от устройства и приложения. Количество битов на пиксель (1, 4, 8, 15, 24, 32 или 64) для данного BMP-файла указывается в его заголовке. Обычно используются BMP-файлы с 24 битами на пиксель.

GIF

GIF — это распространенный формат изображений на веб-страницах. GIF-файлы хорошо подходят для рисунков, изображений с участками сплошного цвета и изображений с резкими границами между цветами. GIF-файлы сжимаются, но без потери данных: распакованное изображение в точности совпадает с исходным. Один цвет в GIF-файле можно назначить прозрачным, чтобы изображение имело цвет фона веб-страницы, на которой оно отображается. Последовательность GIF-изображений может храниться в одном файле, образуя GIF с анимацией. В GIF-файлах хранится не более восьми бит на пиксель, поэтому они ограничены 256 цветами.

JPEG

JPEG — это схема сжатия, которая хорошо подходит для естественных сцен, таких как отсканированные фотографии. Некоторые сведения в процессе сжатия теряются, но зачастую потери незаметны для человеческого глаза. Цветные изображения JPEG хранят 24 бита на пиксель, поэтому они могут отображать более 16 миллионов цветов. Существует также формат JPEG в оттенках серого, в котором хранится 8 бит на пиксель. JPEG-файлы не поддерживают прозрачность или анимацию.

Уровень сжатия изображений JPEG настраивается, но чем он выше (чем меньше файл), тем больше информации теряется. Изображение с коэффициентом сжатия 20:1 часто трудно отличимо человеческим зрением от оригинала. На рисунке ниже показано изображение BMP и два сжатых из него изображения JPEG. Первое изображение JPEG имеет коэффициент сжатия 4:1, а второе — примерно 8:1.

иллюстрация, показывающая точечный рисунок и два сжатия jpeg этого изображения; максимальное сжатие имеет больше отличий от исходного

Сжатие JPEG плохо подходит для рисунков, участков сплошного цвета и резких границ. На рисунке ниже показано изображение BMP, а также два изображения JPEG и одно GIF. Изображения JPEG и GIF были получены из BMP со сжатием. Коэффициент сжатия составляет 4:1 для GIF, 4:1 для меньшего JPEG и 8:3 для большего JPEG. Обратите внимание, что GIF поддерживает четкие границы вдоль линий, но JPEG, как правило, размывают границы.

иллюстрация, сравнивающая точечное изображение графика с двумя эквивалентами jpeg и одним GIF-файлом; gif лучше всего сохраняет цвет и резкость линий

JPEG — это схема сжатия, а не формат файла. Формат обмена файлами JPEG (JFIF) — это формат файла, часто используемый для хранения и передачи изображений, которые были сжаты в соответствии со схемой JPEG. Файлы JFIF, отображаемые в веб-браузерах, имеют расширение JPG.

Файл с обменом изображения (Exif)

Exif — это формат файла, используемый для фотографий, снятых цифровыми камерами. Exif-файл содержит изображение, сжатое в соответствии со спецификацией JPEG. Файл Exif также содержит сведения о фотографии (дата съемки, скорость затвора, время экспозиции и т. д.) и сведения о камере (производитель, модель и т. д.).

PNG

Формат PNG сохраняет многие преимущества формата GIF, но также дает дополнительные возможности. Как и GIF-файлы, PNG-файлы сжимаются без потери информации. PNG-файлы могут хранить цвета с 8, 24 или 48 битами на пиксель и серые шкалы с 1, 2, 4, 8 или 16 бит на пиксель. В отличие от этого, в GIF-файлах могут использоваться только 1, 2, 4 или 8 бит на пиксель. В PNG-файле также может храниться альфа-фактор для каждого пикселя, указывающий степень, с которой цвет этого пикселя смешивается с цветом фона.

PNG улучшает GIF в его способности постепенно отображать изображение; т. е. для отображения лучшего и лучшего приближения изображения по мере его поступления через сетевое подключение. PNG-файлы могут содержать сведения о гамма-коррекции и цветовой коррекции, что позволяет правильно преобразовывать их для просмотра на различных устройствах.

TIFF

TIFF — это гибкий и расширяемый формат, поддерживаемый различными платформами и приложениями для обработки изображений. В TIFF-файлах могут храниться изображения с произвольным количеством битов на пиксель и могут использоваться различные алгоритмы сжатия. Несколько изображений можно хранить в одном многостраничном TIFF-файле. Сведения, связанные с изображением (модель сканера, главный компьютер, тип сжатия, ориентация, число выборок на пиксель и т. д.), могут храниться в файле и упорядочиваться с помощью тегов. Формат TIFF можно расширять по мере необходимости путем утверждения и добавления новых тегов.

Сколько бит приходится на один пиксель в цветном изображении??

В зависимости от качества изображения. То есть сколько цветов используется. Для кодирования черно-белого изображения используется 1 бит (то есть 1 или 0 в регистрах) , для 16 цветов — 8 бит, для 256 цветов — 16 бит и так далее. То есть переведи нужное количество цветов в двоичную систему и подсчитай количество разрядов (можно сделать с помощью стандартного калькулятора).

Остальные ответы

От изображения зависит. В чёрно-белом 1. Бывает 16, 32.

Это зависит от размера изображения и от количества используемых в нём цветов.

Что такое разрядность

Разрядность, или глубина цветности, определяет, сколько уникальных оттенков цвета доступны в палитре изображения в терминах количества двоичных 0 и 1, или «бит», используемых для определения каждого цвета. Это не означает, что изображение обязательно использует все эти цвета, а скорее говорит о том, что цвета могут быть описаны с определённым уровнем точности. Для чёрно-белого изображения разрядность определяет количество доступных оттенков серого. Изображения с высокой разрядностью могут использовать больше градаций серого или оттенков цвета, поскольку возможно большее число комбинаций 0 и 1.

Терминология

Каждый цветной пиксель цифрового изображения создаётся посредством комбинации трёх первичных цветов: красного, зелёного и синего. Каждый первичный цвет часто называют «каналом цветности», и он может иметь любые значения интенсивности в пределах заданной разрядности. Разрядность для каждого канала цветности задаётся в «битах на канал». Термин «бит на пиксель» (bpp) означает сумму числа бит во всех трёх каналах и представляет общее количество цветов, доступное для каждого пикселя. Для цветных изображений зачастую неясно, какая из цифр указана. Использование «bpp» в качестве суффикса позволяет внести ясность в этом вопросе.

Пример

Большинство цветных изображений с цифровых камер имеют 8 бит на канал, то есть могут использовать вплоть до восьми 0 и 1. Это позволяет использовать 2 8 или 256 различных комбинаций, транслируемых в 256 различных значений интенсивности для каждого первичного цвета. Когда все три первичных цвета объединяются в одном пикселе, это позволяет создавать 2 8×3 или 16.777.216 различных цветов, называемых также «полный цвет». Это означает 24 бита на пиксель, поскольку каждый пиксель состоит из трёх 8-битных каналов. Число оттенков цвета, доступное для любого X-битного изображения, составляет 2 X , если X означает количество бит на пиксель, и 2 3X , если X означает количество бит на канал.

Сравнение

Следующая таблица иллюстрирует различные типы изображений в терминах их разрядности, числа возможных цветов и общеупотребительных названий.

bpp Число цветов Название
1 2 Монохром
2 4 CGA
4 16 EGA
8 256 VGA
16 65536 XGA, High Color
24 16777216 SVGA, True Color
32 16777216 + прозрачность
48 281 триллион

Визуализация глубины цветности

Наведя курсор на метки внизу, вы увидите изображение в выбранном числе цветов. Разница между 24 bpp и 16 bpp незначительна, однако чётко видна, если ваш дисплей настроен на полный цвет или более (24 или 32 bpp).

24 bpp 16 bpp 8 bpp

Визуализация глубины цветности

Полезные советы

  • Человеческий глаз может различить порядка 10 миллионов цветов, посему сохранять изображение с большей разрядностью, чем 24 bpp, избыточно, если оно предназначено только для просмотра. С другой стороны, изображения с разрядностью выше 24 bpp полезны, поскольку они лучше выдерживают пост-обработку (см. «Постеризация изображений»).
  • Градации цвета в изображениях менее 8 бит на канал цветности могут быть чётко заметны на гистограмме изображения.
  • Доступная глубина цветности зависит от типа файла. Стандартные файлы JPEG и TIFF могут использовать только 8 и 16 бит на канал, соответственно.

BROWSE CATEGORIES

  • Concepts & Terminology
  • Using Camera Equipment
  • Editing & Post-Processing
  • Color Management & Printing
  • Photo Techniques & Styles

4. Сколько бит видеопамяти занимает информация об одном пикселе на ч/б экране (без полутонов)?([6],c. 143, пример 1)

Если изображение Ч/Б без полутонов, то используется всего два цвета –черный и белый, т.е. К=2, 2 i =2, I= 1 бит на пиксель.

Ответ: 1 пиксель

5. Какой объем видеопамяти необходим для хранения четырех страниц изображения, если битовая глубина равна 24, а разрешающая способность дисплея- 800 х 600 пикселей? ([6], №63)

  1. Найдем объем видеопамяти для одной страницы: 800*600*24=11520000 бит =1440000 байт =1406,25 Кб ≈1, 37 Мб
  2. 1,37*4 =5,48 Мб ≈5.5 Мб для хранения 4 страниц.

7. В процессе преобразования растрового графического изображения количество цветов уменьшилось с 65536 до 16. Во сколько раз уменьшится объем занимаемой им памяти? (2.70, [3]) Решение:

Чтобы закодировать 65536 различных цветов для каждой точки, необходимо 16 бит. Чтобы закодировать 16 цветов, необходимо всего 4 бита. Следовательно, объем занимаемой памяти уменьшился в 16:4=4 раза. Ответ: в 4 раза

8. Достаточно ли видеопамяти объемом 256 Кбайт для работы монитора в режиме 640 ´ 480 и палитрой из 16 цветов? (2.77 [3]) Решение:

  1. Узнаем объем видеопамяти, которая потребуется для работы монитора в режиме 640х480 и палитрой в 16 цветов. V=I*X*Y=640*480*4 (2 4 =16, глубина цвета равна 4),
  1. 150 < 256, значит памяти достаточно.
    1. 128
    2. 512
    3. 1024
    4. 2048

    Решение:

    Найдем минимальный объем памяти, необходимый для хранения одного пикселя. В изображении используется палитра из 2 16 цветов, следовательно, одному пикселю может быть сопоставлен любой из 2 16 возможных номеров цвета в палитре. Поэтому, минимальный объем памяти, для одного пикселя будет равен log2 2 16 =16 битам. Минимальный объем памяти, достаточный для хранения всего изображения будет равен 16*256*256 =2 4 * 2 8 * 2 8 =2 20 бит=2 20 : 2 3 =2 17 байт = 2 17 : 2 10 =2 7 Кбайт =128 Кбайт, что соответствует пункту под номером 1. Сколько секунд потребуется модему, передающему сообщения со скоростью 28800 бит/с, чтобы передать цветное растровое изображение размером 640 х 480 пикселей, при условии, что цвет каждого пикселя кодируется тремя байтами? (ЕГЭ_2005, уровень В)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *