Кіріспе
Түсті бейнелеу үшін қолданылатын биттердің саны. Түс тереңдігі немесе түс тереңдігі (айтқыш ерекшеліктеріне назар аударыңыз), сондай-ақ бит тереңдігі деп аталады, – бұл бір пикселдің түсін көрсету үшін пайдаланылатын биттердің саны немесе бір пикселдің әрбір түстік компоненті үшін пайдаланылатын биттердің саны. Пикселге қатысты, бұл түсінік пикселге шаққандағы биттер (bpp) ретінде анықталады. Түс компонентіне қатысты, бұл түсінік компонентке шаққандағы биттер, арнаға шаққандағы биттер, түске шаққандағы биттер (бұл үш терминді bpc деп қысқартуға болады), сондай-ақ пиксел компонентіне шаққандағы биттер, түс арнасына шаққандағы биттер немесе үлгіге шаққандағы биттер (bps) ретінде анықталады. Қазіргі заманғы стандарттар компонентке шаққандағы биттерді қолдануға бейім, бірақ тарихи тұрғысынан төменгі тереңдіктегі жүйелер көбінесе пикселге шаққандағы биттерді қолданды. Түс тереңдігі – тек әрбір бастапқы түстің мөлшерін көрсетуге қатысты түс бейнелеуінің бір ғана аспектісі; екінші аспекті – қаншалықты кең түс спектрін (гамутын) көрсетуге болады. Түс дәлдігі мен гамутының анықтамасы түстік кеңістіктегі орнына сандық код мәнін тағайындайтын түс кодтау сипаттамасы арқылы жүзеге асырылады. Түс арнасындағы ажыратылған интенсивтілік биттерінің саны, әсіресе спутниктік суреттер контекстінде, радиометриялық ажыратымдылық деп аталады.
Color depth or colour depth (see spelling differences), also known as bit depth, is either the number of bits used to indicate the color of a single pixel, or the number of bits used for each color component of a single pixel. When referring to a pixel, the concept can be defined as bits per pixel (bpp). When referring to a color component, the concept can be defined as bits per component, bits per channel, bits per color (all three abbreviated bpc), and also bits per pixel component, bits per color channel or bits per sample (bps). Modern standards tend to use bits per component, but historical lower depth systems used bits per pixel more often. Color depth is only one aspect of color representation, expressing the precision with which the amount of each primary can be expressed; the other aspect is how broad a range of colors can be expressed (the gamut). The definition of both color precision and gamut is accomplished with a color encoding specification which assigns a digital code value to a location in a color space. The number of bits of resolved intensity in a color channel is also known as radiometric resolution, especially in the context of satellite images.
Индекстелген түс
Түстердің тереңдігі салыстырмалы түрде төмен болғандықтан, сақталған мән әдетте түстер картасы немесе палитрасына сілтеме жасайтын сан (векторлық кванттау түрі). Палитрадағы түстер аппараттық құралдармен бекітілуі немесе бағдарламалық жасақтама арқылы өзгертілуі мүмкін. Өзгертілетін палитралар кейде псевдотүсті палитралар деп аталады. Ескі графикалық чиптер, әсіресе үй компьютерлерінде және бейне ойын консольдерінде қолданылатындар, бір мезгілде көрсетілетін түстердің максималды санын арттыру үшін әрбір спрайт пен тайл үшін әртүрлі палитраны пайдалануға мүмкіндік берді, сонымен бірге сол кездегі қымбат жадты (және өткізу қабілетін) азайтуға көмектесті. Мысалы, ZX Spectrum-да сурет екі түсті форматта сақталады, бірақ бұл екі түс 8x8 пикселдік әрбір тіктөртбұрышты блок үшін жеке анықталуы мүмкін. Палитраның өзі түс тереңдігіне (бір жазбадағы биттер санына) ие. Ең жақсы VGA жүйелері тек 18 биттік (262,144 түс) палитраны ұсынса, ал барлық Macintosh бейне жабдықтары 24 биттік (16 миллион түс) палитраны ұсынды. 24 биттік палитралар кез келген заманауи жабдық немесе оларды қолданатын файл форматында кеңінен таралған. Егер түс пикселдерінен тікелей анықталатын болса, онда ол "тікелей түс" деп аталады. Палитралар пикселге 12 биттен артық тереңдікте сирек қолданылды, себебі палитраға жұмсалатын жад, әр пиксел үшін қажетті тікелей түс жадынан асып кететін еді.
1-битті түстер
2 түс, көбінесе қара және ақ түс. Кейде 1 қараны, ал 0 ақты білдірген, бұл қазіргі стандарттарға кері. Алғашқы графикалық дисплейлердің көпшілігі осы типті болды, X терезе жүйесі мұндай дисплейлер үшін жасалған және 3M компьютері үшін де осылай деп есептелді. 80-жылдардың соңында 300 дпи-ге дейін ажыратымдылығы бар (қазіргі лазерлік принтерлермен салыстырылатын) кәсіби дисплейлер болды, бірақ түсті дисплейлерге көбірек сұраныс болды.
2 биттік түс
4 түс, әдетте, белгілі бір палитралар тізімінен таңдалады. Алғашқы NeXTstation сұр түсті, түсті Macintosh, Atari ST орта ажыратымдылығымен.
3-биттік түс
8 түс, көбінесе қызыл, жасыл және көк түстердің толық қарқындылығының барлық комбинациялары. Көптеген ерте үй компьютерлері, теледидар дисплейлері бар, оның ішінде ZX Spectrum және BBC Micro.
4-битті түстер
16 түс, әдетте, белгілі бір палитралар тізімінен таңдалады. IBM CGA (ең төменгі ажыратымдылықта), EGA және VGA стандартының ең қарапайым нұсқасы жоғары ажыратымдылықта қолданылады. Түсті Macintosh, Atari ST төменгі ажыратымдылығы, Commodore 64 және Amstrad CPC компьютерлері де 4 биттік түс қолдайды.
5 биттік түс
32 түс, бағдарламаланатын палитрадан алынған, түпнұсқа Amiga чипсетімен қолданылады.
6 биттік түс
64 түс. Master System, Enhanced Graphics Adapter, TRS 80 Color Computer 3 үшін GIME, Pebble Time смарт-сағаты (64 түсті электрондық қағаз дисплейі) және Parallax Propeller VGA тізбегін қолданады.
12 биттік түс
4,096 түс, әдетте толық бағдарламаланатын палитрадан (дегенмен, көбінесе 16×16×16 түстік текшеге орнатылған). Кейбір Silicon Graphics жүйелері, Color NeXTstation жүйелері және HAM режиміндегі Amiga жүйелері осы түс тереңдігін қолдайды. RGBA4444 – осыған байланысты 16 биттік бейнелеу форматы, түстік текшені және 16 деңгейлі мөлдірлікті ұсынады, мобильді графикада жиі қолданылатын текстура форматы болып табылады.
Жоғары түстер (15/16 бит)
Жоғары түс жүйелерінде әр пиксел үшін екі байт (16 бит) сақталады. Көбінесе әр компонентке (R, G және B) 5 биттен, сондай-ақ бір пайдаланылмаған бит (немесе маска арнасы үшін немесе индекстелген түске ауысу үшін қолданылады) бөлінеді; бұл 32 768 түс көрсетуге мүмкіндік береді. Дегенмен, G арнасына пайдаланылмаған битті қайта бағыттау арқасында 65 536 түс көрсетуге болады, бірақ мөлдірлік болмайды. Мұндай түс тереңдігі кейде түсті дисплейі бар кішкентай құрылғыларда, мысалы ұялы телефондарда қолданылады және кейде фотосуреттерді көрсету үшін жеткілікті деп есептеледі. Кейде әр түске 4 биттен, ал альфаға 4 бит бөлінеді, нәтижесінде 4096 түс шығады. Осы стандартты алғаш қолданған құрылғылардың қатарында Sharp X68000 және IBM Extended Graphics Array (XGA) болды. Соңғы кезде "жоғары түс" термині 24 биттен артық түс тереңдігін білдіреді.
18 биттік
Ең арзан LCD-лердің көбі (мысалы, әдеттегі бұрмаланған нематикалық типтер) жылдам түс өту уақытын қамтамасыз ету үшін 18 биттік түс (64 × 64 × 64 = 262,144 комбинация) ұсынады және пикселге 24 биттік нақты түсті жақындату үшін дитерлеу немесе кадр жылдамдығын басқаруды қолданады, немесе 6 биттік түс ақпаратын толығымен жояды. Қымбат LCD-лер (әдетте IPS) 24 биттен жоғары түс тереңдігін көрсетуге қабілетті.
Шынайы түс (24- биттік)
24 бит көбінесе R, G және B әрқайсысы үшін 8 биттен (8 bpc) пайдаланады. 2018 жылғы мәліметтер бойынша, 24 биттік түс тереңдігі дерлік барлық компьютерлер мен телефон дисплейлерінде, сондай-ақ көптеген кескіш сақтау форматтарында қолданылады. Пикселге арналған 32 биттің көп жағдайында түске 24 бит бөлінеді, ал қалған 8 биті альфа арнаға немесе пайдаланбауға арналады. 224 саны 16 777 216 түс нұсқасын қамтиды. Адам көзі он миллионға дейін түсті ажырата алады, ал дисплейдің түс гаммасы адам көру қабілетінен тар болғандықтан, бұл диапазонды адам көре алатындай толық қамтуы керек. Дегенмен, дисплейлер түстерді адамның қабылдау кеңістігінде тең бөліспейді, сондықтан адамдар кейбір жақын түстер арасындағы айырмашылықты түс жолақтары түрінде көре алады. Монохромды кескіндер барлық үш арнаны бірдей мәнге орнатады, нәтижесінде тек 256 түрлі түс пайда болады; кейбір бағдарламалық жасақтама сұр деңгейді түсті арналарға тарату арқылы оны арттыруға тырысады, бірақ қазіргі заманғы бағдарламалық жасақтамада бұл көбінесе LCD экрандарында кеңістіктік ажыратымдылықты арттыру үшін субпиксельдік рендеринг үшін қолданылады, онда түстердің орналасуы сәл өзгеше болады. DVD Video және Blu-ray Disc стандарттары YCbCr форматында 4:2:0 хромалық субдискретизациясымен 8 биттік түс тереңдігін қолдайды. YCbCr жоғалтусыз RGB форматына түрлендіріледі. MacOS 24 биттік түсті "миллиондаған түс" деп атайды. "Шынайы түс" термині кейде осы мақалада "тікелей түс" деп аталатын нәрсені білдіреді. Ол сондай-ақ 24-ке тең немесе одан жоғары барлық түс тереңдіктеріне қатысты қолданылады.
Терең түсті (30 бит)
Терең түс миллиардтан астам түстен тұрады. 230 саны – 1 073 741 824-ке тең. Әдетте, бұл қызыл, жасыл және көк түстердің әрқайсысы үшін 10 бит (10 bpc) болады. Егер бірдей мөлшердегі альфа арнасы қосылса, әрбір пиксель 40 бит алады. Кейбір бұрынғы жүйелер 32 биттік сөз ішінде үш 10 биттік арнаны орналастырды, 2 биті қолданылмады (немесе 4 деңгейлі альфа арнасы ретінде пайдаланылды); мысалы, Cineon файл форматы осылай істеді. Кейбір SGI жүйелерінде бейнесигнал үшін 10 (немесе одан да көп) биттік цифрлық-аналогтық түрлендіргіштер болды және олар осылай сақталған деректерді көрсету үшін интерпретациялауға бапталуы мүмкін. BMP файлдары осы форматты өзінің бірі ретінде анықтайды және Microsoft оны "HiColor" деп атайды. Компонентіне 10 биттен бейнекарталар 1990 жылдардың соңында нарыққа шыға бастады. Алғашқы мысал ретінде Macintosh үшін Radius ThunderPower картасы келтірілуі мүмкін, ол QuickDraw және Adobe Photoshop плагиндеріне 30 биттік кескіндерді өңдеуді қолдау үшін кеңейтулерді қамтыды. Кейбір өндірушілер FRC панельдерімен 24 биттік түс тереңдігін 30 биттік панель деп атайды; алайда, нағыз терең түсті дисплейлер FRC-сіз 10 бит немесе одан да көп түс тереңдігіне ие. HDMI 1.3 спецификациясы 30 биттік тереңдікті (сондай-ақ 36 және 48 биттік тереңдіктерді) анықтайды. Осыған байланысты, 2006 жылдан кейін шығарылған Nvidia Quadro графикалық карталары 30 биттік терең түсті және Паскаль немесе одан кейінгі GeForce және Titan карталарын Studio Driver-мен жұптағанда, сондай-ақ HD 5970 сияқты Radeon HD 5900 сериясының кейбір үлгілері қолдайды. ATI FireGL V7350 графикалық картасы 40 және 64 биттік пикселдерді қолдайды (альфа арнасымен 30 және 48 биттік түс тереңдігі). DisplayPort спецификациясы сондай-ақ 1.3 нұсқасында "VESA Display Stream Compression" арқылы 24 bpp-ден жоғары түс тереңдігін қолдайды, ол болжамдық DPCM және YCoCg R түс кеңістігіне негізделген визуалды жоғалтусыз, төмен задерлі алгоритмді пайдаланады және ажыратымдылықты және түс тереңдігін арттыруға және қуат тұтынуды азайтуға мүмкіндік береді. WinHEC 2008 конференциясында Microsoft Windows 7-де кең түс гаммасы scRGB-мен бірге 30 биттік және 48 биттік түс тереңдігі қолдалатынын мәлімдеді. Жоғары тиімділіктегі бейнекодтау (HEVC немесе H.265) Main 10 профилін анықтайды, ол 4:2:0 хромалық субмұрағаты бар үлгіге 8 немесе 10 бит береді. Main 10 профилі 2012 жылдың қазан айында өткен HEVC жиналысында JCTVC K0109 ұсынысына негізделіп қосылды, ол HEVC-ге тұтынушылық қолданбалар үшін 10 биттік профильді қосуды ұсынды. 2020 жылдан бастап кейбір смартфондар 30 биттік түс тереңдігін қолдана бастады, мысалы OnePlus 8 Pro, Oppo Find X2 & Find X2 Pro, Sony Xperia 1 II, Xiaomi Mi 10 Ultra, Motorola Edge+, ROG Phone 3 және Sharp Aquos Zero 2.
36-бит
Түс арнасына 12 бит қолданғанда 36 бит, яғни 68 719 476 736 түс шығады. Егер осыған ұқсас өлшемдегі альфа арнасы қосылса, онда пикселге 48 бит келеді.
48-бит
Түс арнасына 16 бит қолдану 48 бит, 281,474,976,710,656 түс шығарады. Егер осыған ұқсас өлшемдегі альфа арнасы қосылса, онда пикселге 64 бит бөлінеді. Adobe Photoshop сияқты кескін өңдеу бағдарламалары аралық нәтижелердегі кванттауды азайту мақсатымен 16 битті арнаға ертерек қолдана бастады (мысалы, егер операция 4-ке бөлініп, содан кейін 4-ке көбейтілсе, 8 биттік деректің ең төменгі 2 биті жоғалады, бірақ 16 бит қолданылса, 8 биттік деректің ешқайсысы жоғалмайды). Бұған қоса, цифрлық камералар өздерінің шикі деректерінде арнаға 10 немесе 12 бит шығара алады; 16 бит одан үлкен ең кішкентай адрестелетін бірлік болғандықтан, оны пайдалану шикі деректерді өңдеуді оңайлатуға мүмкіндік береді.
Жоғары динамикалық диапазон және кең диапазон
Кейбір жүйелер бұл биттерді ажыратымдылықты арттырудың орнына, 0–1 диапазонынан тыс сандарды көрсету үшін пайдалана бастады. 1-ден жоғары сандар дисплей көрсете алмайтыннан ақын түстерді көрсету үшін қолданылды, мысалы, жоғары динамикалық диапазонды бейнелеуде (HDRI). Теріс сандар түстердің кеңеюін қамтамасыз етеді, барлық мүмкін түстерді қамтуға және теріс сүзгі коэффициенттері бар сүзгілеу операцияларының нәтижелерін сақтауға мүмкіндік береді. Pixar Image Computer сандарды [1.5, 2.5) диапазонында сақтау үшін 12 бит қолданды, оның 2 биті бүтін бөлігіне, ал 10 биті бөлшек бөлігіне арналды. Cineon бейнелеу жүйесі 10 биттік кәсіби бейне дисплейлерін пайдаланды, онда бейне жабдығы 95 мәнін қара, ал 685 мәнін ақ деп баптады. Күшейтілген сигнал ЭЛТ құрылғысының қызмет ету мерзімін қысқартуға әкелуі мүмкін.
Сызықтық түстер кеңістігі мен жылжымалы нүкте
Біттер санының артуы жарықты сызықтық мәндер түрінде сақтауға ыңғай жасады, онда сан тікелей шығарылған жарықтың мөлшерімен сәйкес келеді. Сызықтық деңгейлер компьютерлік графиканы есептеуді әлдеқайда оңайлатады. Дегенмен, сызықтық түс аққа жақын мәндерде үлгілердің пропорционалсыз көптігіне, ал қараға жақын мәндерде азаюына себеп болады, сондықтан 16 биттік сызықтық сапасы 12 биттік sRGB сапасына шамалас. Қозғалмалы нүктелі сандар үлгілерді жартылай логарифмдік аралықпен орналастырылған сызықтық жарық деңгейлерін көрсете алады. Қозғалмалы нүктелі бейнелеулер сонымен қатар теріс мәндермен қатар, едәуір үлкен динамикалық диапазонға мүмкіндік береді. Көптеген жүйелер бастапқыда арнаға 32 биттік бірлік қатаңдығын қолдады, бұл көптеген қолданбалар үшін қажетті қатаңдықтан әлдеқайда асып түсті. 1999 жылы Industrial Light & Magic ашық стандартты бейне файл форматын – OpenEXR-ды шығарды, ол арнаға 16 биттік жартылай қатаңдықты қозғалмалы нүктелі сандарды қолдайды. 1.0-ға жақын мәндерде жартылай қатаңдықты қозғалмалы нүктелердің қатаңдығы тек 11 биттік бүтін санның қатаңдығымен тең, бұл кейбір графикалық мамандарды кеңейтілген динамикалық диапазон қажет емес жағдайларда жартылай қатаңдықты пайдаланудан бас тартуға мәжбүр етеді.
Үштен астам бастапқы сайлау
Телевизиялық және компьютерлік дисплейлердің дерлік барлығы үш негізгі түстің – қызыл, жасыл және көк түстің қарқындылығын өзгерту арқылы кескіндерді құрайды. Мысалы, ашық сары түс шамамен тең мөлшердегі қызыл және жасыл түстердің араласуынан, көк түс жоқ болған жағдайда пайда болады. Кескіндерді сақтау және өңдеу үшін дәстүрлі үшбұрышты кеңейтудің балама жолдары бар: кескінді кодтауды физикалық тұрғыда мүмкін емес, бірақ үшбұрышты кеңейтіп, түстік кеңістіктің ауқымын арттыратын ойдан шығарылған негізгі түстерді пайдалануға түрлендіруге болады. Балама ретінде, түс арналарында теріс сандарға рұқсат етуге болады, сонда бейнеленген түстер негізгі түстер құратын түсті үшбұрыштан тысқары шығуы мүмкін. Дегенмен, бұл тек кескінді кодтауда бейнеленетін түстерді ғана кеңейтеді; ешқандай амал дисплейде нақты көрсетуге болатын түстердің ауқымын кеңейте алмайды. Қосымша түстер дисплейдің түстік кеңістігін кеңейте алады, өйткені ол енді үшбұрыштың ішкі бөлігімен – үшбұрыштың бұрыштарында үш негізгі түс орналасқан – шектелмейді, мысалы, CIE 1931 түстік кеңістігі. Texas Instruments компаниясының BrilliantColor сияқты жаңа технологиялар әдеттегі қызыл, жасыл және көк түстерге қосымша үш түс – циан, маджента және сары түстерін қосады. Циан қызыл арнадағы теріс мәндермен, маджента жасыл арнадағы теріс мәндермен, ал сары көк арнадағы теріс мәндермен көрсетіледі, бұл түс арналарындағы ойдан шығарылған теріс сандарды қолдануды растайды. Mitsubishi және Samsung (басқалармен қатар) кейбір теледидарларында BrilliantColor технологиясын қолданады, бұл дисплейде көрсетілетін түстердің ауқымын кеңейтеді. Sharp Aquos теледидарлар желісі Quattron технологиясын енгізді, ол әдеттегі RGB пикселдік компоненттерге сары субпикселді қосады. Алайда, кеңейтілген түстік кеңістікті қолдануға мүмкіндік беретін немесе пайдаланатын форматтар мен медиалар қазіргі уақытта өте сирек. Адамдардың көпшілігі трихроматтар немесе дихроматтар болғандықтан, төртінші «негізгі» түсті қосудың ешқандай пайдасы жоқ деп есептеуге болады. Дегенмен, адамдар үш түсті жарықтың араласуынан көрінетінге қарағанда кең ауқымдағы түстерді көре алады. Түстердің жетіспеушілігі RGB дисплейлеріндегі көкшіл-жасыл түстердің қаныққан түстерінде (диаграммадағы жылқының басының жоғарғы сол жақ сұр бөлігі ретінде көрсетілген) ерекше байқалады: көптеген адамдар кез келген түсті видеоэкранда көрсетілетінге қарағанда ашық көкшіл-жасыл түстерді көре алады.