La profondeur de la couleur

La profondeur de couleur, également appelée profondeur de bits, est le nombre de bits utilisés pour indiquer la couleur d’un seul pixel, dans une image bitmap ou un tampon de trame vidéo, ou le nombre de bits utilisés pour chaque composante de couleur d’un pixel. Pour les normes vidéo grand public, telles que le codage vidéo haute efficacité (H.265), la profondeur de bits spécifie le nombre de bits utilisés pour chaque composant de couleur. En référence à un pixel, le concept peut être défini en bits par pixel (bpp), qui spécifie le nombre de bits utilisés. En référence à un composant couleur, le concept peut être défini comme bits par composant, bits par canal, bits par couleur (les trois bpc abrégés), ainsi que bits par pixel, bits par canal de couleur ou bits par échantillon (bps). La profondeur de couleur n’est qu’un aspect de la représentation des couleurs, exprimant la façon dont les niveaux de couleur peuvent être exprimés (précision de la couleur); l’autre aspect est la façon dont une large gamme de couleurs peut être exprimée (la gamme). La définition de la précision de la couleur et de la gamme est accomplie avec une spécification de codage de couleur qui assigne une valeur de code numérique à un emplacement dans un espace de couleurs.

Couleur indexée
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Avec la profondeur de couleur relativement faible, la valeur stockée est typiquement un nombre représentant l’index dans une palette de couleurs ou une palette (une forme de quantification vectorielle). Les couleurs disponibles dans la palette elle-même peuvent être fixées par le matériel ou modifiables par logiciel. Les palettes modifiables sont parfois appelées palettes pseudocolor. La palette elle-même a une profondeur de couleur (nombre de bits par entrée), tandis que les meilleurs systèmes VGA offraient seulement une palette de 18 bits (262 144 couleurs) à partir de laquelle choisir les couleurs, tout le matériel vidéo Macintosh couleur palette de millions de couleurs).

Couleur 1 bit (21 = 2 couleurs): Macintoshes compacts monochromes, souvent noir et blanc, Atari ST .
Couleur 2 bits (22 = 4 couleurs): CGA, NeXTstation en début de gris, Macintoshes en couleur, Atari ST .
Couleur à 3 bits (23 = 8 couleurs): de nombreux ordinateurs à la maison avec écrans TV, y compris le ZX Spectrum et BBC Micro
Couleur 4 bits (24 = 16 couleurs): utilisée par EGA et par le plus petit dénominateur commun VGA standard à résolution plus élevée, Macintoshes couleur, Atari ST , Commodore 64, Amstrad CPC.
Couleur 5 bits (25 = 32 couleurs): chipset Amiga d’origine
Couleur 6 bits (26 = 64 couleurs): chipset Amiga original
Couleur 8 bits (28 = 256 couleurs): la plupart des postes de travail Unix en couleur, VGA en basse résolution, Super VGA, Macintoshes couleur, Atari TT, chipset Amiga AGA, Falcon030, Acorn Archimedes.
Couleur 12 bits (212 = 4096 couleurs): certains systèmes Silicon Graphics, systèmes Color NeXTstation et systèmes Amiga en mode HAM.
Les anciennes puces graphiques, en particulier celles utilisées dans les ordinateurs domestiques et les consoles de jeux vidéo, ont souvent la possibilité d’utiliser une palette différente par sprites et par carreaux afin d’augmenter le nombre maximal de couleurs affichées simultanément, tout en minimisant l’utilisation bande passante). Par exemple, dans le ZX Spectrum, l’image est stockée dans un format bicolore, mais ces deux couleurs peuvent être définies séparément pour chaque bloc rectangulaire de 8×8 pixels.

Couleur directe
Un moniteur d’ordinateur et une carte vidéo typiques peuvent offrir 8 bits de précision de couleur (256 niveaux de sortie) par canal de couleur R / G / B, pour un espace chromatique global de 24 bits (ou 32 bits, avec des bits de transparence alpha). peu d’incidence sur la précision des couleurs), bien que les normes antérieures offraient 6 bits par canal (64 niveaux) ou moins; Les normes DVD-Video et Blu-ray Disc prennent en charge la vidéo avec une profondeur de bits de 8 bits par couleur YCbCr avec un sous-échantillonnage de chrominance 4: 2: 0.

Couleur 8 bits
Un système de couleurs direct très limité mais vrai, il y a 3 bits (8 niveaux possibles) pour chacun des composants R et G, et les deux bits restants dans le pixel d’octet vers le composant B (quatre niveaux), permettant 256 (8 × 8 × 4) différentes couleurs. L’œil humain normal est moins sensible à la composante bleue qu’au rouge ou vert (les deux tiers des récepteurs de l’œil traitent les longueurs d’onde plus longues), de sorte qu’il est affecté un peu moins que les autres. Utilisé, entre autres, dans la série d’ordinateurs du système MSX2 du début au milieu des années 1990.

Ne pas confondre avec une profondeur de couleur indexée de 8bpp (bien qu’il puisse être simulé dans de tels systèmes en sélectionnant la table adéquate).

Haute couleur (15/16-bit)
La couleur haute prend en charge 15/16 bits pour trois couleurs RVB. En couleur directe 16 bits, il peut y avoir 4 bits (16 niveaux possibles) pour chacun des composants R, G et B, plus éventuellement 4 bits pour alpha (transparence), permettant ainsi 4 096 (16 × 16 × 16) couleurs différentes avec 16 niveaux de transparence. Ou dans certains systèmes, il peut y avoir 5 bits par composant de couleur et 1 bit d’alpha (32768 couleurs, juste complètement transparentes ou non); ou il peut y avoir 5 bits pour le rouge, 6 bits pour le vert et 5 bits pour le bleu, pour 65536 couleurs sans transparence. Ces profondeurs de couleur sont parfois utilisées dans de petits dispositifs avec un affichage couleur, tels que les téléphones mobiles.

Les variantes avec 5 bits ou plus par composant de couleur sont parfois appelées couleur haute, ce qui est parfois considéré comme suffisant pour afficher des images photographiques.

18 bits
Presque tous les LCD moins chers (tels que les types nématiques torsadés typiques) fournissent des couleurs 18 bits (64 × 64 × 64 = 262 144 combinaisons) pour obtenir des temps de transition de couleur plus rapides et utilisent le tramage ou le contrôle de la fréquence d’images -par-pixel couleur vraie, ou jeter 6 bits d’informations de couleur entièrement. Les écrans LCD plus coûteux (typiquement IPS) peuvent afficher une profondeur de couleur de 24 bits ou plus.

Couleur vraie (24 bits)
La vraie couleur prend en charge 24 bits pour trois couleurs RVB. L’invention concerne un procédé de représentation et de stockage d’informations graphiques (en particulier dans le traitement informatique) dans un espace colorimétrique RVB de sorte qu’un très grand nombre de couleurs, de nuances et de teintes puisse être affiché dans une image, par exemple photographique haute qualité. images ou graphiques complexes. Habituellement, la couleur vraie est définie pour signifier 256 nuances de rouge, vert et bleu, pour un total de 224, ou alternativement 2563, ou 16 777 216 variations de couleur. L’œil humain peut discriminer jusqu’à dix millions de couleurs. Le traitement de la couleur dans l’œil se produit à travers les cellules du cône rétinien qui sont de trois types, bien que ne correspondant pas aux teintes rouges, vertes et bleues.

La « couleur vraie » peut également se référer à un mode d’affichage RVB qui n’a pas besoin d’une table de consultation des couleurs (CLUT).

Pour chaque pixel, généralement un octet est utilisé pour chaque canal tandis que le quatrième octet (s’il est présent) est utilisé comme canal alpha, données ou ignoré. L’ordre des octets est généralement RGB ou BGR. Certains systèmes existent avec plus de 8 bits par canal, et ceux-ci sont souvent également appelés couleurs vraies (par exemple, un scanner couleur à 48 bits).

Même avec de vraies couleurs, les images monochromes, limitées à 256 niveaux, en raison de leur canal unique, peuvent parfois encore révéler des artefacts de bandes visibles.

La couleur vraie, comme d’autres modèles de couleur RVB, ne peut pas exprimer des couleurs en dehors de la gamme de son espace colorimétrique RVB (généralement sRGB).

Les systèmes Macintosh se réfèrent à la couleur 24 bits en tant que « millions de couleurs ».

L’espace colorimétrique RGBA, ou couleur 32 bits, est une variante de couleur vraie dans laquelle les 8 bits supplémentaires sont alloués à la transparence et indique la transparence de l’élément auquel la couleur est affectée, lorsqu’elle est superposée à d’autres éléments.

Couleur profonde (30/36/48-bit)
La couleur profonde consiste en un milliard de couleurs ou plus. Les espaces couleur xvYCC, sRGB et YCbCr peuvent être utilisés avec des systèmes de couleurs profondes.

La couleur profonde prend en charge 30/36/48 bits par pixel sur trois couleurs RVB, également appelées 10/12/16 bits par canal / couleur / composant / échantillon. Avec un canal alpha de la même précision, cela devient 40/48/64 bits par pixel. Les cartes vidéo avec 10 bits par composant (RVB couleur 30 bits) ont commencé à être commercialisées à la fin des années 1990. Un premier exemple était la carte Radius ThunderPower pour Macintosh, qui comprenait des extensions pour les plugins QuickDraw et Adobe Photoshop afin de prendre en charge l’édition d’images 30 bits.

Les systèmes utilisant plus de 24 bits dans un pixel de 32 bits pour les données couleur réelles existent, mais la plupart d’entre eux optent pour une implémentation 30 bits avec deux bits de rembourrage de sorte qu’ils peuvent avoir même 10 bits de couleur pour chaque canal, similaire à de nombreux systèmes HiColor. Les écrans vidéo professionnels 10 bits fournissent en réalité 10 bits par canal de couleur et utilisent une valeur de 95 pour le noir et de 685 pour le blanc; les valeurs de 685 à 1023 sont utilisées pour des images « plus blanches que blanches » comme l’éblouissement, les hautes lumières spéculaires et des détails similaires.

Alors que certains systèmes de postes de travail graphiques haut de gamme et les accessoires commercialisés avec ces systèmes, comme SGI, ont toujours utilisé plus de 8 bits par canal, tels que 12 ou 16 (couleurs 36 bits ou 48 bits), une telle couleur les profondeurs n’ont fait leur chemin sur le marché général que récemment.

Lorsque les profondeurs de bits dépassent 8 bits par canal, certains systèmes utilisent les bits supplémentaires pour stocker plus de plage d’intensité que celle qui peut être affichée en une seule fois, comme dans le cas de l’imagerie à plage dynamique élevée (HDRI). Les nombres à virgule flottante sont des nombres dépassant le blanc et le noir «pleins». Cela permet à une image de représenter précisément l’intensité du soleil et des ombres profondes dans le même espace de couleur pour réduire la distorsion après un montage intensif. Divers modèles décrivent ces plages, la plupart utilisant une précision de 32 bits par canal. En 1999, Industrial Light & Magic a publié le format de fichier image OpenEXR en tant que norme ouverte prenant en charge les nombres à virgule flottante à demi-précision de 16 bits par canal.

Le codage vidéo à haute efficacité (HEVC) définit le profil principal 10, qui permet une profondeur de bits de 8 bits à 10 bits par échantillon avec un sous-échantillonnage de chrominance 4: 2: 0. 8 bits par échantillon permet 256 nuances par couleur primaire (un total de 16,78 millions de couleurs) tandis que 10 bits par échantillon permet 1024 nuances par couleur primaire (un total de 1,07 milliards de couleurs). le Principale Le profil 10 a été ajouté à la réunion HEVC d’octobre 2012 sur la base de la proposition JCTVC-K0109 qui proposait qu’un profil de 10 bits soit ajouté au HEVC pour les applications grand public. La proposition indiquait que cela devait permettre d’améliorer la qualité vidéo et de soutenir la Rec. 2020 espace de couleur qui sera utilisé par UHDTV. La deuxième version de HEVC a cinq profils qui permettent une profondeur de bits de 8 bits à 16 bits par échantillon.

Soutien à l’industrie
La spécification HDMI 1.3 définit des profondeurs de bits de 30 bits (1,073 milliards de couleurs), 36 bits (68,71 milliards de couleurs) et 48 bits (281,5 billions de couleurs). À cet égard, les cartes graphiques Nvidia Quadro fabriquées après 2006 prennent en charge des couleurs profondes 30 bits comme certains modèles de la série Radeon HD 5900 tels que le HD 5970. La carte graphique ATI FireGL V7350 prend en charge les couleurs 40 bits et 48 bits.

La spécification DisplayPort prend également en charge les profondeurs de couleurs supérieures à 24 bpp.

À WinHEC 2008, Microsoft a annoncé que les profondeurs de couleur de 30 bits et 48 bits seraient prises en charge dans Windows 7, avec la gamme de couleurs large scRGB (qui peut être convertie en sortie xvYCC).

Couleur de télévision
Pratiquement tous les écrans de télévision et écrans d’ordinateur forment des images en faisant varier la force de seulement trois couleurs primaires: rouge, vert et bleu. Par exemple, le jaune vif est formé par des contributions rouges et vertes à peu près égales, avec peu ou pas de contribution bleue.

Augmenter le nombre de couleurs primaires peut augmenter la gamme de couleurs qu’un écran peut reproduire, bien que cela ne soit pas encore prouvé, car les humains sont principalement des trichromates, bien qu’il existe des tétrachromates. Les technologies récentes telles que BrilliantColor de Texas Instruments augmentent les canaux rouge, vert et bleu typiques avec jusqu’à trois autres primaires: cyan, magenta et jaune. Mitsubishi et Samsung, entre autres, utilisent cette technologie dans certains téléviseurs pour étendre la gamme de couleurs affichables. La gamme de téléviseurs Sharp Aquos a introduit la technologie Quattron, qui augmente les composants habituels des pixels RVB avec un sous-pixel jaune. Voir aussi la liste des palettes de couleurs.

Les CRT analogiques, qu’ils soient en couleur ou monochromes, utilisent des signaux de tension continus qui n’ont pas un nombre fixe d’intensités.