عمق اللون

عمق اللون ، والمعروف أيضًا بعمق البت ، هو إما عدد البتات المستخدمة للإشارة إلى لون بكسل واحد ، أو في صورة نقطية أو مخزن مؤقت لإطار الفيديو ، أو عدد البتات المستخدمة لكل مكون لون في بكسل واحد. وبالنسبة لمعايير فيديو المستهلك ، مثل التشفير الفيديوي عالي الكفاءة (H.265) ، يحدد عمق البتات عدد البتات المستخدمة لكل مكون من مكونات اللون. عند الإشارة إلى بيكسل ، يمكن تعريف المفهوم على أنه بت لكل بكسل (bpp) ، والذي يحدد عدد البتات المستخدمة. عند الإشارة إلى أحد مكونات اللون ، يمكن تعريف المفهوم على هيئة بتات لكل مكون ، وبتات لكل قناة ، وبتات لكل لون (كل ثلاثة اختصارات لكل بوصة مربعة) ، وكذلك أجزاء بت لكل بكسل ، أو بت لكل قناة لون أو بت لكل عينة (bps). عمق اللون هو جانب واحد فقط من تمثيل اللون ، معربًا عن كيفية التعبير عن مستويات اللون الدقيقة (ويعرف أيضًا دقة الألوان) ؛ والجانب الآخر هو مدى اتساع نطاق مجموعة من الألوان (النطاق الكلي). يتم تحقيق تعريف كل من دقة الألوان والتدرج اللوني بمواصفات ترميز الألوان التي تعين قيمة شفرة رقمية لموقع في فراغ لوني.

اللون المفهرسة
المادة الرئيسية: فهرسة اللون
مع عمق اللون المنخفض نسبيًا ، تكون القيمة المخزنة عادة عبارة عن رقم يمثل الفهرس في خريطة ملونة أو لوح ألوان (شكل من أشكال تكميم المتجهات). قد تكون الألوان المتاحة في اللوحة نفسها ثابتة عن طريق الأجهزة أو قابلة للتعديل بواسطة البرنامج. أحيانًا يتم الإشارة إلى اللوحات القابلة للتعديل على أنها لوحات pseudocolor. لوح الألوان نفسه لديه عمق ألوان (عدد البتات لكل إدخال) ، في حين أن أفضل أنظمة VGA عرضت فقط لوحة ألوان 18-بت (262144) التي يمكن اختيار الألوان منها ، كل أجهزة الفيديو ماكنتوش الألوان عرضت 24 بت (16) مليون لون).

لون 1-بت (21 = 2 لون): أحادية اللون ، غالباً ما تكون بالأبيض والأسود ، ماكنتوش مدمجة ، أتاري ST .
ألوان 2 بت (22 = 4 ألوان): CGA ، NXTstation مبكرًا بنطاق رمادي ، لون Macintosh ، أتاري ST .
ألوان 3 بت (23 = 8 ألوان): العديد من أجهزة الكمبيوتر المنزلية المبكرة مع شاشات التلفزيون ، بما في ذلك ZX Spectrum و BBC Micro
ألوان 4 بت (24 = 16 لونًا): كما هو مستخدم بواسطة EGA وبأقل مقاييس VGA القياسية المشتركة بدقة أعلى و Macintoshes ملونة ، أتاري ST ، Commodore 64 ، Amstrad CPC.
ألوان 5 بت (25 = 32 لونًا): شرائح Amiga الأصلية
ألوان 6 بت (26 = 64 لونًا): شرائح Amiga الأصلية
ألوان 8 بت (28 = 256 لونًا): معظم محطات عمل يونكس في وقت مبكر ، VGA بدقة منخفضة ، Super VGA ، ماكنتوش ألوان ، Atari TT ، شرائح Amiga AGA ، Falcon030 ، Acorn Archimedes.
ألوان 12 بت (212 = ألوان 4096): بعض أنظمة رسومات السيليكون وأنظمة Color NeXTstation وأنظمة Amiga في وضع HAM.
تحتوي رقاقات الرسومات القديمة ، خاصة تلك المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر المنزلية ووحدات تحكم ألعاب الفيديو ، في كثير من الأحيان على إمكانية استخدام لوحة ألوان مختلفة لكل نقش متحرك وبلاط من أجل زيادة الحد الأقصى لعدد الألوان المعروضة في الوقت نفسه ، مع تقليل استخدام الذاكرة التي كانت غالية في ذلك الوقت إلى الحد الأدنى (& amp؛) عرض النطاق). على سبيل المثال ، في ZX Spectrum ، يتم تخزين الصورة بتنسيق ثنائي اللون ، ولكن يمكن تحديد هذين اللونين بشكل منفصل لكل كتلة مستطيلة بحجم 8 × 8 بكسل.

لون مباشر
قد توفر شاشة الكمبيوتر العادية وبطاقة الفيديو 8 بتات من دقة الألوان (مستويات خرج 256) لكل قناة لون R / G / B ، لمساحة ألوان 24 بت شاملة (أو مساحة 32 بت ، مع بتات شفافية ألفا ، والتي تحتوي على تأثير ضئيل على دقة الألوان) ، على الرغم من أن المعايير السابقة قدمت 6 بت لكل قناة (64 مستوى) أو أقل ؛ تدعم مقاييس DVD-Video و Blu-ray Disc الفيديو مع عمق البت 8 بت لكل YCbCr مع اللون 4: 2: 0.

لون 8 بت
نظام ألوان محدود للغاية ولكنه صحيح ، توجد 3 بتات (8 مستويات محتملة) لكل مكون من مكونات R و G ، والبتين المتبقيتين في بكسل البايت إلى المكون B (أربعة مستويات) ، مما يتيح 256 (8 ×) 8 × 4) ألوان مختلفة. تكون العين البشرية الطبيعية أقل حساسية للمكون الأزرق منها للون الأحمر أو الأخضر (ثلثي مستقبلات العين تعالج الأطوال الموجية الأطول) ، لذلك يتم تعيينها أقل قليلا من الأخرى. تستخدم ، من بين أمور أخرى ، في سلسلة نظام MSX2 من أجهزة الكمبيوتر في وقت مبكر إلى منتصف 1990s.

لا تخلط مع عمق الألوان المفهرسة 8bpp (على الرغم من أنه يمكن محاكاة في مثل هذه الأنظمة عن طريق تحديد الجدول المناسب).

ألوان عالية (15/16 بت)
يدعم اللون العالي 15/16-بت لثلاثة ألوان RGB. في اللون المباشر 16 بت ، يمكن أن يكون هناك 4 بت (16 مستوى محتمل) لكل من مكونات R و G و B ، بالإضافة إلى 4 بتات اختيارية لـ alpha (الشفافية) ، مما يتيح 4،096 (16 × 16 × 16) ألوان مختلفة مع 16 مستويات من الشفافية. أو في بعض الأنظمة يمكن أن يكون هناك 5 بتات لكل مكون لون و 1 بت من ألفا (32768 لونًا ، فقط شفاف تمامًا أو لا) ؛ أو يمكن أن يكون هناك 5 بتات باللون الأحمر ، و 6 بتات باللون الأخضر ، و 5 بتات للأزرق ، لـ 65536 لونًا بدون شفافية. أحيانًا ما يتم استخدام أعماق الألوان هذه في الأجهزة الصغيرة ذات الشاشة الملونة ، مثل الهواتف المحمولة.

أحيانًا ما يطلق على المتغيرات التي تحتوي على 5 بتات أو أكثر لكل مكون ألوان اللون العالي ، والذي يعتبر في بعض الأحيان كافياً لعرض الصور الفوتوغرافية.

18 بت
تقريبا جميع شاشات الكريستال السائل الأقل تكلفة (مثل أنواع النيماتية الملتوية النموذجية) توفر ألوان 18 بت (64 × 64 × 64 = 262،144 توليفات) لتحقيق زمن انتقال أسرع للون ، واستخدام إما التحكم في معدل التدرج أو الإطار لتقريب 24 بت لون خالٍ من البكسل ، أو رمي 6 بتات من معلومات الألوان بالكامل. يمكن أن تعرض شاشات LCD الأكثر تكلفة (عادةً IPS) عمق ألوان 24 بت أو أكبر.

لون حقيقي (24 بت)
يدعم اللون الحقيقي 24 بت لثلاثة ألوان RGB. يوفر طريقة لتمثيل وتخزين معلومات الصور الرسومية (خاصة في معالجة الكمبيوتر) في مساحة ألوان RGB بحيث يمكن عرض عدد كبير جدًا من الألوان والظلال والألوان في صورة ، كما هو الحال في التصوير الفوتوغرافي عالي الجودة الصور أو الرسومات المعقدة. عادة ، يتم تعريف اللون الحقيقي على أنه يعني 256 لونًا من الأحمر والأخضر والأزرق ، ليصبح المجموع 224 ، أو بالتناوب 2563 ، أو 16777.216 لونًا. العين البشرية يمكن أن تميز ما يصل إلى عشرة ملايين لون. تحدث معالجة اللون في العين من خلال خلايا الشبكية المخروطية التي تتكون من ثلاثة أنواع ، على الرغم من أنها لا تتوافق مع الأشكال الحمراء والخضراء والزرقاء.

يمكن أن يشير “لون حقيقي” أيضًا إلى وضع عرض RGB الذي لا يحتاج إلى جدول بحث لون (CLUT).

بالنسبة لكل بكسل ، يتم استخدام بايت واحد لكل قناة في حين يتم استخدام البايتة الرابعة (إذا كانت موجودة) إما كقناة ألفا أو بيانات أو يتم تجاهلها. ترتيب البايت هو عادة إما RGB أو BGR. توجد بعض الأنظمة مع أكثر من 8 بت لكل قناة ، وغالبًا ما يشار إليها أيضًا باللون الحقيقي (على سبيل المثال ماسحة ضوئية بالألوان الحقيقية 48 بت).

حتى مع الألوان الحقيقية ، فإن الصور أحادية اللون ، التي تقتصر على 256 مستوى ، بسبب قناتها الفردية ، يمكن أن تكشف أحيانًا عن القطع الموسيقية المرئية.

لا يستطيع اللون الحقيقي ، مثل طرز الألوان RGB الأخرى ، التعبير عن الألوان خارج نطاق ألوان RGB الخاصة به (بشكل عام sRGB).

تشير أنظمة Macintosh إلى ألوان 24 بت كـ “ملايين الألوان”.

فضاء اللون RGBA ، أو لون 32 بت ، هو متغير من اللون الحقيقي حيث يتم تخصيص 8 بتات إضافية للشفافية وتشير إلى مدى شفافية العنصر الذي يتم تعيين اللون له ، عند تراكب العناصر الأخرى.

لون عميق (30/36 / 48 بت)
لون عميق يتكون من مليار أو أكثر من الألوان. يمكن استخدام مساحات اللون xvYCC و sRGB و YCbCr مع أنظمة الألوان العميقة.

يدعم اللون العميق 30/36/48 بت لكل بكسل عبر ثلاثة ألوان RGB ، يُشار إليها أيضًا باسم 10/12/16 بت لكل قناة / لون / مكون / عينة. مع قناة ألفا من نفس الدقة يصبح هذا 40 بت / 48 بت لكل بكسل. بدأت بطاقات الفيديو مع 10 بت لكل مكون (لون 30 بت RGB) ، في السوق في أواخر 1990s. مثال مبكر كان بطاقة Radius ThunderPower لـ Macintosh ، والتي تضمنت ملحقات QuickDraw و Adobe Photoshop لدعم تحرير الصور ذات 30 بت.

توجد أنظمة تستخدم أكثر من 24 بت في بكسل 32 بت لبيانات الألوان الفعلية ، ولكن معظمها يختار تنفيذ 30 بت مع قطعتين من الحشو بحيث يمكن الحصول على 10 بتات من اللون لكل قناة ، مماثلة إلى العديد من أنظمة HiColor. عروض الفيديو الاحترافية 10 بت في الواقع توفر 10 بت لكل قناة ملونة ، وتستخدم قيمة 95 للسود و 685 للأبيض ؛ يتم استخدام القيم من 685 إلى 1023 للصور “whiter than white” مثل الوهج ، والإبرازات البارزة ، والتفاصيل المشابهة.

في حين أن بعض أنظمة محطات العمل المتطورة للرسومات والإكسسوارات التي يتم تسويقها نحو الاستخدام مع هذه الأنظمة ، كما هو الحال من SGI ، تستخدم دائمًا أكثر من 8 بت لكل قناة ، مثل 12 أو 16 (لون 36 بت أو 48 بت) ، مثل هذا اللون وقد عملت أعماق طريقهم فقط في السوق العامة في الآونة الأخيرة.

ومع ارتفاع أعماق البتات عن 8 بتات لكل قناة ، تستخدم بعض الأنظمة البتات الزائدة لتخزين مدى كثافة أكبر مما يمكن عرضه دفعة واحدة ، كما هو الحال في التصوير عالي المدى الديناميكي (HDRI). أرقام النقطة العائمة هي أرقام تفوق الأبيض والأسود “الكامل”. هذا يسمح للصورة بأن تصور بدقة شدة الشمس والظلال العميقة في نفس مساحة اللون لأقل تشويها بعد التحرير المكثف. تصف الموديلات المختلفة هذه النطاقات ، ويستخدم الكثير منها دقة 32 بت لكل قناة. في عام 1999 ، أصدرت Industrial Light & Magic تنسيق ملف صورة OpenEXR كمعيار مفتوح يدعم أرقام نقطة عائمة بنصف الدقة بدقة 16 بت لكل قناة.

يحدد التشفير الفيديوي عالي الكفاءة (HEVC) المظهر الجانبي الرئيسي 10 ، والذي يسمح بعمق بت 8 بتات إلى 10 بتات لكل عينة مع اختلاف اللون 4: 2: 0. تسمح 8-بت لكل عينة بـ 256 لون لكل لون أساسي (ما مجموعه 16.78 مليون لون) بينما تسمح 10-بت لكل عينة بـ 1024 ظلال لكل لون أساسي (ما مجموعه 1.07 بليون لون). ال الأساسية تمت إضافة 10 بروفايل في اجتماع HEVC لشهر أكتوبر 2012 بناءً على اقتراح JCTVC-K0109 الذي اقترح إضافة ملف تعريف 10 بتات إلى HEVC لتطبيقات المستهلك. وذكر الاقتراح أن هذا هو السماح بتحسين جودة الفيديو ودعم التوصية. مساحة الألوان 2020 التي ستستخدمها UHDTV. يحتوي الإصدار الثاني من HEVC على خمسة ملفات تعريف تسمح بتعمق 8 بتات إلى 16 بت لكل عينة.

دعم الصناعة
تحدد مواصفات HDMI 1.3 أعماق بتات تبلغ 30 بتة (1.073 مليار لون) و 36 بت (68.71 مليار لون) و 48 بت (281.5 تريليون لون). وفي هذا الصدد ، تدعم بطاقات الرسومات Nvidia Quadro التي تم تصنيعها بعد عام 2006 ألوانًا عميقة 30 بتة كما تفعل بعض الطرازات من سلسلة Radeon HD 5900 مثل HD 5970. تدعم بطاقة الرسومات ATI FireGL V7350 ألوان 40 بت و 48 بت.

تعتمد مواصفات DisplayPort أيضًا أعماق الألوان أكبر من 24 bpp.

في WinHEC 2008 ، أعلنت شركة Microsoft عن دعم عمق اللون 30 بت و 48 بت في نظام التشغيل Windows 7 ، إلى جانب نطاق واسع النطاق (الذي يمكن تحويله إلى إخراج xvYC).

لون التلفزيون
تقريبا جميع شاشات التلفزيون وعروض الكمبيوتر تشكل صورًا باختلاف قوة ثلاثة ألوان أساسية فقط: الأحمر والأخضر والأزرق. على سبيل المثال ، يتشكل اللون الأصفر الساطع من خلال مساهمات متساوية الأحمر والأخضر على قدم المساواة ، مع مساهمة زرقاء ضئيلة أو معدومة.

زيادة عدد الدورات الأولية للألوان يمكن أن تزيد من التدرج اللوني الذي يمكن لشاشة عرضه أن تتكاثر ، على الرغم من أن هذا ما قد يؤدي إلى اختلاف في العين البشرية لم يتم إثباته بعد ، حيث أن البشر هم بشكل رئيسي ثلاثي الألوان ، على الرغم من وجود رباعي الترسات. تعزز التقنيات الحديثة مثل “بريليانت كولور” من “تكساس إنسترومنتس” القنوات الحمراء والخضراء والزرقاء النموذجية مع ما يصل إلى ثلاثة انتخابات أولية: السماوي والأرجواني والأصفر. تستخدم ميتسوبيشي وسامسونج ، من بين آخرين ، هذه التقنية في بعض أجهزة التلفزيون لتوسيع نطاق الألوان القابلة للعرض. قدم خط Sharp Aquos من أجهزة التلفزيون تقنية Quattron ، التي تزيد من مكونات RGB البكسل المعتادة مع subpixel أصفر. انظر أيضا قائمة لوحات الألوان.

تستخدم أشعة CRT التناظرية ، سواء كانت ملونة أو أحادية اللون ، إشارات جهد مستمر لا تحتوي على عدد محدد من الشدات.