Цифрлік суреттер пикселдерден, ал пикселдер – түсті кодтардан тұрады. Каналдар – басты түстердің сұр масштабты кескіні. Геоақпарат жүйелерінде – растр жолақтары.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Түсті цифрлық суреттер пиксельдерден тұрады, ал пиксельдер негізгі түстердің комбинацияларынан, кодтар тізбегі арқылы бейнеленеді. Осы контексте арна – түсті суретпен бірдей өлшемдегі, тек бір ғана негізгі түстен құралған сұр масштабты кескін. Мысалы, стандартты цифрлық камерадан алынған суретте қызыл, жасыл және көк арналар болады. Сұр масштабты суретте тек бір арна болады. Географиялық ақпараттық жүйелерде арналар көбінесе растрлық жолақтар деп аталады. Тағы бір тікелей байланысты ұғым – конволюциялық нейрондық желілерде қолданылатын ерекшелік карталары.
Color digital images are made of pixels, and pixels are made of combinations of primary colors represented by a series of code. A channel in this context is the grayscale image of the same size as a color image, made of just one of these primary colors. For instance, an image from a standard digital camera will have a red, green and blue channel. A grayscale image has just one channel. In geographic information systems, channels are often referred to as raster bands. Another closely related concept is feature maps, which are used in convolutional neural networks.
Шолу
Цифрлық әлемде кескін құрамында кез келген санында дәстүрлі негізгі түстер болуы мүмкін; осы жағдайда арна – кез келген дәстүрлі негізгі түске негізделген сұр масштабты кескінге дейін кеңейтіледі. Сонымен қатар, арна – бастапқы кескінмен бірдей өлшемдегі және оған байланысты кез келген сұр түсті кескін. "Арна" – кескіннің белгілі бір компонентін білдіретін дәстүрлі термин. Шындығында, кез келген кескін форматы ішкі түрде кескіндерді сақтау үшін кез келген алгоритмді пайдалана алады. Мысалы, GIF кескіндері әр пикселдегі түске индекс нөмірі арқылы сілтеме жасайды, ол үш түсті компоненттері сақталатын кестеге сілтеме береді. Дегенмен, нақты формат кескіндерді қалай сақтаса да, соңғы түсті кескін көрсетіле алғанша, дискретті түсті арналарды анықтау әрқашан мүмкін. Арналар туралы түсінік көп спектрлі және гиперспектрлі бейнелеуде көрінетін спектрден асып түседі. Осы контексте әрбір арна толқын ұзындығының диапазонына сәйкес келеді және спектроскопиялық ақпаратты қамтиды. Арналардың ені мен диапазоны әртүрлі болуы мүмкін. Барлығы үш негізгі арна түрі (немесе түсті модельдер) бар, және олардың әрқайсысының өз күшті және әлсіз жақтары бар.
In the digital realm, there can be any number of conventional primary colors making up an image; a channel in this case is extended to be the grayscale image based on any such conventional primary color. By extension, a channel is any grayscale image of the same dimension as and associated with the original image. Channel is a conventional term used to refer to a certain component of an image. In reality, any image format can use any algorithm internally to store images. For instance, GIF images actually refer to the color in each pixel by an index number, which refers to a table where three color components are stored. However, regardless of how a specific format stores the images, discrete color channels can always be determined, as long as a final color image can be rendered. The concept of channels is extended beyond the visible spectrum in multispectral and hyperspectral imaging. In that context, each channel corresponds to a range of wavelengths and contains spectroscopic information. The channels can have multiple widths and ranges. Three main channel types (or color models) exist, and have respective strengths and weaknesses.
RGB кескіндері
RGB кескіні үш арнадан тұрады: қызыл, жасыл және көк. RGB арналары адам көзіндегі түс қабылдағыштарына ұқсас келеді және компьютерлік дисплейлер мен кескіш сканерлерде қолданылады. Егер RGB кескіні 24 биттік болса (2005 жылғы өнеркәсіп стандарты), әрбір арна 8 биттен тұрады, яғни қызыл, жасыл және көк түстер үшін 8 биттен. Басқаша айтқанда, кескін үш кескіннен құралған (әр арна үшін біреуден), мұнда әрбір кескін 0 мен 255 арасындағы стандартты жарықтық деңгейлері бар дискретті пиксельдерді сақтай алады. Егер RGB кескіні 48 биттік болса (өте жоғары түс тереңдігі), әрбір арна пикселге 16 биттік түс ақпаратын қамтиды, яғни әр пиксел үшін 16 бит қызыл, 16 бит жасыл және 16 бит көк түс.
An RGB image has three channels: red, green, and blue. RGB channels roughly follow the color receptors in the human eye, and are used in computer displays and image scanners. If the RGB image is 24 bit (the industry standard as of 2005), each channel has 8 bits, for red, green, and blue—in other words, the image is composed of three images (one for each channel), where each image can store discrete pixels with conventional brightness intensities between 0 and 255. If the RGB image is 48 bit (very high color depth), each channel has 16 bit per pixel color, that is 16 bit red, green, and blue for each per pixel.
RGB түсті үлгі
Көріп тұрсыздар, сұр ағаштардың барлық каналдарда шағылысуы шамалас, қызыл көйлектің қызыл каналда басқа екі каналға қарағанда әлдеқайда жарқырап тұр, және суреттің жасыл бөлігі жасыл каналда әлдеқайда жарық көрінеді.
Notice how the grey trees have similar brightness in all channels, the red dress is much brighter in the red channel than in the other two, and how the green part of the picture is shown much brighter in the green channel.
YUV
YUV суреттері – RGB түстік кеңістігінің аффиндік түрленуі болып табылады, ол телехабар таратудан пайда болған. Y арнасы көзбен қабылданатын жарық күшімен шамамен сәйкес келеді, ал U және V арналары түс туралы мәліметтерді ұсынады.
YUV images are an affine transformation of the RGB colorspace, originated in broadcasting. The Y channel correlates approximately with perceived intensity, whilst the U and V channels provide colour information.
CMYK
CMYK кескіні төрт арнадан тұрады: көк, қызғылт, сары және қара (негізгі). CMYK – басып шығару үшін қолданылатын стандарт, онда азайту әдісімен түс қолданылады. 2005 жылғы өнеркәсіп стандарты бойынша 32 биттік CMYK кескіні төрт 8 биттік арнадан тұрады: көк түске арналған біреуі, қызғылт түске арналған біреуі, сары түске арналған біреуі және қара түске арналған біреуі. CMYK кескіндері үшін 64 биттік сақтау (әр арнаға 16 бит) көп кездеспейді, себебі CMYK көбінесе құрылғыға тәуелді, ал RGB құрылғыға тәуелсіз сақтау үшін жалпы стандарт болып табылады.
A CMYK image has four channels: cyan, magenta, yellow, and key (black). CMYK is the standard for print, where subtractive coloring is used. A 32 bit CMYK image (the industry standard as of 2005) is made of four 8 bit channels, one for cyan, one for magenta, one for yellow, and one for key color (typically is black). 64 bit storage for CMYK images (16 bit per channel) is not common, since CMYK is usually device dependent, whereas RGB is the generic standard for device independent storage.
HSV
HSV немесе түс тоны, қанығу, жарықтық, RGB сияқты үш арнада түс туралы ақпаратты сақтайды, бірақ бір арна жарықтыққа (мәніне) арналған, ал қалған екеуі түс туралы ақпаратты жеткізеді. Жарқылық арнасы CMYK қара арнасына немесе оның керісіне ұқсас (бірақ толықтай бірдей емес). HSV, әсіресе түс ақпаратының жоғалуы адам көзіне көрінуі қиын болғандықтан, сапасы төмендетілген бейнелерді қысуда тиімді.
HSV, or hue saturation value, stores color information in three channels, just like RGB, but one channel is devoted to brightness (value), and the other two convey colour information. The value channel is similar to (but not exactly the same as) the CMYK black channel, or its negative. HSV is especially useful in lossy video compression, where loss of color information is less noticeable to the human eye.
CA Так
Альфа арнасы мөлдірлік туралы ақпаратты сақтайды – мәні қанша жоғары болса, пиксель соншалықты көлденең болады. Камера немесе сканер мөлдірлікті өлшемейді, бірақ физикалық заттар мөлдір болуы мүмкін, алайда альфа арнасы сандық кескіндерді біріктіру үшін өте пайдалы. Блюскрин технологиясы актерлерді біріншілік түсті фон алдында түсіруді, содан кейін осы түсті мөлдір етуді және оны фонмен біріктіруді қамтиды. GIF және PNG кескін форматтары веб-беттердегі кескіндерді біріктіру үшін World Wide Web-те альфа арналарын пайдаланады, осылайша олар біркелкі емес фонда да кез келген пішінде көрінеді.
The alpha channel stores transparency information—the higher the value, the more opaque that pixel is. No camera or scanner measures transparency, although physical objects certainly can possess transparency, but the alpha channel is extremely useful for compositing digital images together. Bluescreen technology involves filming actors in front of a primary color background, then setting that color to transparent, and compositing it with a background. The GIF and PNG image formats use alpha channels on the World Wide Web to merge images on web pages so that they appear to have an arbitrary shape even on a non uniform background.
Басқа арналар
3D компьютерлік графикада материалды көрсетуді қосымша бақылау үшін бірнеше арналар пайдаланылады; мысалы, жылтырлықты басқару сияқты.
In 3D computer graphics, multiple channels are used for additional control over material rendering; e. g., controlling specularity and so on.
Біт тереңдігі
Суреттерді цифрлық форматқа келтірген кезде түс арналары сандарға түрлендіріледі. Суреттер мыңдаған пиксельдерден тұрады, әр пиксельде бірнеше арна болады, сондықтан арналар көбінесе мүмкіндігінше аз биттермен кодталады. Көбінесе қолданылатын мәндер – арнаға 8 бит немесе арнаға 16 бит. Индекстелген түс арналарды толығымен жойып, мысалы, 3 арнаны 8 битке (GIF) немесе 16 битке сығымдайды.
In digitizing images, the color channels are converted to numbers. Since images contain thousands of pixels, each with multiple channels, channels are usually encoded in as few bits as possible. Typical values are 8 bits per channel or 16 bits per channel. Indexed color effectively gets rid of channels altogether to get, for instance, 3 channels into 8 bits (GIF) or 16 bits.
Оптимизацияланған арналар өлшемі
Мидың әрбір арнадағы айырмашылықтарды басқа арналардағыдай бірдей сезімталдықпен қабылдамайтындықтан, әр арнаға бөлінетін биттердің санын өзгерту оңтайлы сақтауға әкелуі мүмкін. Атап айтқанда, RGB кескіндерінде көк арнаны ең көп, ал қызыл арнаны ең аз қысу, оларға теңдей орын беруден жақсы нәтиже беруі мүмкін. Мұндай "артықшылықты" қысу, адамның торлы қабығы ең көп бөлшектерді ажырату үшін қызыл арнаны, ал жасыл арнаны аздаған дәрежеде пайдаланатынын, ал көк арнаны фондық немесе қоршаған орта туралы ақпарат үшін қолданатынын көрсететін зерттеулердің нәтижесі болып табылады. Басқа техникалардың ішінде, жоғалтулы бейне қысу түс арналарындағы (түс және қанығу) биттердің тереңдігін азайту үшін түс үлгілеуін пайдаланады, сонымен бірге барлық жарықтық ақпаратты (HSV-дегі мән) сақтайды. 16 биттік HiColor қызыл және көк түстерді 5 битте, ал жасыл түсті 6 битте сақтайды.
Since the brain does not necessarily perceive distinctions in each channel to the same degree as in other channels, it is possible that differing the number of bits allocated to each channel will result in more optimal storage; in particular, for RGB images, compressing the blue channel the most and the red channel the least may be better than giving equal space to each. This type of "preferential" compression is the result of studies which show that the human retina actually uses the red channel to distinguish detail, along with the green channel in a lesser measure, and uses the blue channel for background or environmental information. Among other techniques, lossy video compression uses chroma subsampling to reduce the bit depth in color channels (hue and saturation), while keeping all brightness information (value in HSV). 16 bit HiColor stores red and blue in 5 bits, and green in 6 bits.