عمق رنگ چیست؟

عمق بیت چیست؟ چگونه بر روی ویدئوهای من تاثیر می گذارد؟

هنگامی که مشخصات ویدئوهای ضبط شده با دوربین را بررسی می کنید ممکن است به واژه ی عمق بیت (Bit Depth) یا عمق رنگ (Colour Depth) با مقادیری مانند 8-بیت (bit)، 10-بیت یا 12-بیت برخورد کرده باشید. این ها به چه معنا هستند و چه تاثیری بر فایل های ویدئویی ما دارند؟ در این مقاله قصد داریم جواب این سوال را بیان کنیم.

معرفی بیت ها (bits): عمق بیت چیست؟

در ابتدا بیایید برخی از مفاهیم پایه ای را بررسی کنیم.

اطلاعات دیجیتال، مانند تصاویر و ویدئوهای دیجیتال، به صورت کُدهای دودویی (binary) ذخیره می شوند.
کوچکترین واحد ممکن اطلاعات یک بیت نامیده می شود. 1-بیت داده تنها شامل یک رقم است که عبارت است از 0 یا 1
اگر اطلاعات پیچیده به صورت بخش هایی شامل چندین بیت (به این بخش ها واحدهای پردازشی می گویم) ساخته شوند، پردازش آن ها ساده تر خواهد بود.

به تعداد بیت هایی که در هر واحد از داده ها وجود دارد و پردازش بر روی آن ها صورت می گیرد “عمق بیت” گفته می شود. هر چه تعداد بیت بیشتری در این واحدها وجود داشته باشد، اطلاعات بیشتری در آن ها وجود خواهد داشت.

چطور می توان این مفهوم را در ویدئوها اعمال کرد؟

عمق بیت	تعداد دودویی	تعداد تمام ترکیبات ممکن	تعداد رنگ ها در هر کانال	تعداد رنگ های هر پیکسل (RGB)	تعداد بیت های هر پیکسل(RGB)
1 – بیت	0/1	2	2	8	3 – بیت
2 – بیت	00/01/10/11	2² = 4	4	64	6 – بیت
4 – بیت	0000/0001/0010/0011～ 1110/1111	2⁴ = 16	16	4,096	12 – بیت
8 – بیت	00000001/00000010～ 11111110/11111111	2⁸ = 256	256	16,777,216	24 – بیت
10 – بیت	0000000000～ 1111111111	2¹⁰ = 1024	1024	1,073,741,824	30 – بیت
12 – بیت	000000000000～ 111111111111	2¹² = 4096	4096	68,719,476,736	36 – بیت
14 – بیت	00000000000000～ 11111111111111	2¹⁴ = 16,384	16,384	4,398,046,511,104	42 – بیت
16 – بیت	0000000000000000～ 1111111111111111	2¹⁶ = 65,536	65,536	281,474,976,710,656	48 – بیت

در تصویربرداری دیجیتال هر پیکسل رنگی از ترکیب متفاوتی از سیگنال های قرمز، سبز و آبی (RGB) ایجاد شده است. هنگامی که در این مبحث از مفهوم عمق بیت صحبت می کنیم، معمولاً منظورمان تعداد بیت های استفاده شده برای ثبت اطلاعات مربوط به هر کانال رنگی می باشد. (بیت های هر کانال رنگ). از آن جایی که این اطلاعات مربوط به رنگ است به آن ها “عمق رنگ” نیز گفته می شود.

عمق رنگ چه تاثیری بر نمایش رنگ ها دارد؟

هر ترکیب ممکن از 0 و 1 به یک رنگ خاص قابل نمایش ترجمه می شود. یک عمق رنگ 8-بیت در مجموع شامل هشت 0 و 1 می باشد که این یعنی تا 256=2⁸ ترکیب (رنگ) ممکن در هر کانال می تواند نمایش/ضبط شود. از آن جایی که هر پیکسل ترکیبی از 3 کانال رنگ می باشد در نتیجه 2 به توان 8×3 یعنی در حدود 16.77 میلیون رنگ متفاوت را می تواند نمایش دهد.

8 بیت به ازای هر کانال به معنای بیش از 16 میلیون رنگ است که می تواند ضبط یا نمایش داده شود. این میزان به عنوان “رنگ واقعی” نیز شناخته می شود. در واقع این میزان بیت، استاندارد عمق بیت مورد استفاده در اغلب فرمت های تصویری مانند JPEG و همچنین میزان بیتی است که اغلب نمایشگرها مورد استفاده قرار می دهند.

همان طور که در شکل بالا مشاهده می کنید، عمق بیت بیشتر به معنای تنوع در توناژ رنگ و همچنین انتقال نرم تر بین لبه های رنگی می باشد. چشم انسان قادر است تنها در حدود 10 میلیون رنگ مختلف را از هم تشخیص دهد، بنابراین تمایز میان 10-بیت و 12-بیت برای چشم ما واضح نیست. اما در میان 4-بیت و 8-بیت می توانیم به وضوح تمایز را ببینیم.

تعداد بیت در هر پیکسل

گاهی اوقات ممکن است عمق رنگ نمایش داده شده را با عنوان بیت در هر پیکسل (bpp) ببینید. این به معنای تعداد کل بیت ها برای هر سه کانال می باشد. در واقع 8 بیت در هر کانال معادل 24 بیت در هر پیکسل می باشد.

عمق رنگ چگونه بر بازتولید توناژها تأثیر می گذارد؟

مؤلفه های زیادی وجود دارد که بر کیفیت عکس و ویدئوها تاثیر می گذارد. همان طور که در بالا دیدیم، عمق رنگ بیان کننده تعداد رنگ هایی است که می تواند توسط یک بیت ثبت شود. رنگ های مختلف از رنگ های مشابه در توناژهای متفاوت ساخته شده اند.

هنگامی که با عکس و ویدئو سر و کار داریم، تفاوت میان 8-بیت، 10-بیت و 12-بیت در این است که نور گرفته شده توسط سنسور به چه میزان خوب ثبت شود. 8-بیت می تواند میان 256 توناژ مختلف تمایز قائل شود. 10-بیت می تواند بین 1024 توناژ مختلف و 12-بیت میان 4096 توناژ مختلف تمایز قائل شود.

برای مثال بیایید به عکس زیر از غروب آفتاب نگاهی بیندازیم. عکسی که در عمق رنگ بیشتر ثبت شده است دارای لبه های رنگی نرم تر و سایه روشن های با جزئیات بیشتری است.

فرآیند پردازش اطلاعات چگونه است؟

نورهایی که به پیکسل های سنسور تصویر می رسند با توجه به میزان شدتی که دارند به سیگنال (آنالوگ) تبدیل می شوند. این سیگنال های آنالوگ با استفاده از یک مبدل A/D به سیگنال های دیجیتال تبدیل می شوند. در یک دوربین دارای موتور پردازشگر تصویر DIGIC III یا به روزتر، ابتدا عکس ها از آنالوگ به دیجیتال تبدیل می شوند و سپس فرآیند پردازش داخلی برای عکس ها در عمق رنگ 14-بیت برای هر کانال، (در برخی از حالت های عکسبرداری 12-بیت) و برای ویدئو 12-بیت برای هر کانال انجام می شود. بعد از پردازش داخلی اطلاعات عمق بیت مطابق با فرمت ضبط انتخاب شده تنظیم می شوند.

آیا باید تصویربرداری را در حداکثر عمق بیت موجود انجام دهم؟

مزایای استفاده از عمق بیت بالاتر

اغلب مانیتور ها و تلویزیون ها از عمق رنگ 8-بیت پشتیبانی می کنند. مانیتورها و تلویزیون های HDR از عمق رنگ 10-بیت پشتیبانی می کنند. در حقیقت، اغلب لوازم دارای خروجی های تصویری از عمق رنگ 8-بیت استفاده می کنند، بنابراین ضبط در فرمت 8-بیت در اغلب موارد کافی خواهد بود.

با این وجود، ضبط تصویر در عمق بیت بالاتر به معنای وجود اطلاعات بیشتر برای کار می باشد که در این صورت حتی با انجام پس-پردازش هایی مانند تنظیم رنگ یا ترکیب فیلم، به حفظ یکپارچگی تصویر کمک می کند. اما چگونه؟

فرض کنیم شما می خواهید بر روی یک فیلم 8-بیت تنظیم رنگ یا اصلاح رنگ انجام دهید. هر تغییری که توسط نرم افزار انجام می شود به معنای نگاشت یک رنگ جدید به جای رنگ قبلی است. با این حال، ممکن است رنگ جدیدی که مورد نظر شماست در دامنه رنگ 8-بیت وجود نداشته باشد در این صورت نرم افزار رنگ اصلی را به رنگی غیر از رنگ مورد نظر نگاشت می دهد که دارای دقت کمتری است. این رخ داد سبب اخلال در انتقال تصاویر می شود و این همان چیزی است که باعث ایجاد نوارهای قابل مشاهده و سایر مصنوعات در تصاویر ویرایش شده می شود.

حال اگر از عمق رنگ 10-بیت یا 12-بیت استفاده شود، امکان نگاشت دقیق تری وجود خواهد داشت و انتقالی سالم، نرم تر و با کیفیت بیشتری انجام خواهد گرفت.

عمق بیت حالت های مختلف فیلمبرداری در دوربین های EOS

فرمت	گاما	عمق بیت	تعداد رنگ ها (تقریبی)
RAW	–	12 – بیت	68.7 میلیارد
XF-AVC	Canon-Log/HDR PQ	10 – بیت	1 میلیارد
XF-AVC	استاندارد	8 – بیت	16.77 میلیارد
MP4	Canon-Log/HDR PQ	10 – بیت	1 میلیارد
MP4	استاندارد	8 – بیت	16.77 میلیارد

توجه داشته باشید! عمق بیت بالاتر به معنای اطلاعات با حجم بیشتر است.

عمق بیت بالاتر اطلاعات بیشتری را تولید می کند که بر فرآیند پردازش و اندازه فایل ها تاثیر می گذارد. وقتی می خواهید عمق بیت را انتخاب نمایید این موضوع را در نظر داشته باشید.