Profundidad del color

format_list_bulleted Contenido keyboard_arrow_down

ImprimirCitar

Número de bits utilizados para representar un color

Profundidad de color o profundidad de color (consulte las diferencias ortográficas), también conocida como profundidad de bits, es el número de bits utilizados para indicar el color de un solo píxel, o el número de bits utilizados para cada componente de color de un solo píxel. Al referirse a un píxel, el concepto se puede definir como bits por píxel (bpp). Cuando se hace referencia a un componente de color, el concepto se puede definir como bits por componente, bits por canal, bits por color (los tres se abrevian bpc), y también bits por componente de píxel, bits por canal de color o bits por muestra (bps). Los estándares modernos tienden a usar bits por componente, pero los sistemas históricos de menor profundidad usaban bits por píxel con más frecuencia.

La profundidad del color es solo un aspecto de la representación del color, expresando la precisión con la que se puede expresar la cantidad de cada color primario; el otro aspecto es qué tan amplia se puede expresar una gama de colores (la gama). La definición tanto de la precisión del color como de la gama se logra con una especificación de codificación de color que asigna un valor de código digital a una ubicación en un espacio de color.

El número de bits de intensidad resuelta en un canal de color también se conoce como resolución radiométrica, especialmente en el contexto de las imágenes de satélite.

Comparación

Mismo imagen en cinco diferentes profundidades de color, mostrando los tamaños de archivo resultantes (comprimidos). 8 y menor uso de una paleta adaptativa para que la calidad pueda ser mejor de lo que algunos sistemas pueden proporcionar.
24 bit.png 16,777,216 colores
98 KB
8 bit.png 256 colores
37 KB (62%)
4 bit.png 16 colores
13 KB (87%)
2 bit.png 4 colores
6 KB (94%)
1 bit.png 2 colores
4 KB (96%)

Color indexado

Con la profundidad de color relativamente baja, el valor almacenado suele ser un número que representa el índice en un mapa o paleta de colores (una forma de cuantificación vectorial). Los colores disponibles en la propia paleta pueden ser fijos por el hardware o modificables por el software. Las paletas modificables a veces se denominan paletas de pseudocolor.

Los chips de gráficos antiguos, en particular los que se usan en computadoras domésticas y consolas de videojuegos, a menudo tienen la capacidad de usar una paleta diferente por sprites y mosaicos para aumentar la cantidad máxima de colores que se muestran simultáneamente, mientras se minimiza el uso de entonces costosas memoria (y ancho de banda). Por ejemplo, en el ZX Spectrum, la imagen se almacena en un formato de dos colores, pero estos dos colores se pueden definir por separado para cada bloque rectangular de 8×8 píxeles.

La paleta en sí tiene una profundidad de color (número de bits por entrada). Mientras que los mejores sistemas VGA solo ofrecían una paleta de 18 bits (262.144 colores) de la que se podían elegir los colores, el hardware de video de Macintosh en todos los colores ofrecía una paleta de 24 bits (16 millones de colores). Las paletas de 24 bits son casi universales en cualquier hardware reciente o formato de archivo que las utilice.

Si, por el contrario, el color puede determinarse directamente a partir de los valores de píxeles, es "color directo". Las paletas rara vez se usaban para profundidades superiores a 12 bits por píxel, ya que la memoria consumida por la paleta superaría la memoria necesaria para el color directo en cada píxel.

Lista de profundidades comunes

Color de 1 bit

2 colores, a menudo blanco y negro (o el color que fuera el fósforo CRT) color directo. A veces, 1 significaba negro y 0 significaba blanco, lo contrario de los estándares modernos. La mayoría de las primeras pantallas gráficas fueron de este tipo, el sistema de ventanas X se desarrolló para tales pantallas, y esto se asumió para una computadora 3M. A finales de los años 80, había pantallas profesionales con resoluciones de hasta 300 ppp (lo mismo que una impresora láser contemporánea), pero el color demostró ser más popular.

Color de 2 bits

Did you mean:

4 colors, usually from a selection of fixed palettes. Grayscale early NeXTstation, color Macintoshes, Atari ST medium resolution.

Color de 3 bits

8 colores, casi siempre todas las combinaciones de rojo, verde y azul de máxima intensidad. Muchas de las primeras computadoras domésticas con pantallas de TV, incluidas ZX Spectrum y BBC Micro.

Color de 4 bits

16 colores, generalmente de una selección de paletas fijas. Utilizado por IBM CGA [en la resolución más baja], EGA y por el estándar VGA de mínimo común denominador en la resolución más alta. Color Macintosh, Atari ST de baja resolución, Commodore 64 y Amstrad CPC también admitían color de 4 bits.

Color de 5 bits

32 colores de una paleta programable, utilizada por el chipset Original Amiga.

Color de 6 bits

64 colores. Utilizado por Sega Master System, Enhanced Graphics Adapter, GIME para TRS-80 Color Computer 3, reloj inteligente Pebble Time (pantalla de papel electrónico de 64 colores) y Parallax Propeller usando el circuito VGA de referencia

Color de 8 bits

256 colores, generalmente de una paleta totalmente programable: la mayoría de las primeras estaciones de trabajo Unix en color, Super VGA, Macintosh en color, Atari TT, chipset Amiga AGA, Falcon030, Acorn Archimedes. Tanto X como Windows proporcionaron sistemas elaborados para tratar de permitir que cada programa seleccionara su propia paleta, lo que a menudo resultaba en colores incorrectos en cualquier ventana que no fuera la que tenía el foco.

Algunos sistemas colocaron un cubo de color en la paleta para un sistema de color directo (por lo que todos los programas usarían la misma paleta). Por lo general, se proporcionaron menos niveles de azul que otros, ya que el ojo humano normal es menos sensible al componente azul que al rojo o al verde (dos tercios de los receptores del ojo procesan las longitudes de onda más largas). Los tamaños populares fueron:

6×6×6 (colores seguros de laboratorio), dejando 40 colores para una rampa gris o entradas de paleta programable.
8×8×4. 3 bits de R y G, 2 bits de B, el valor correcto se puede calcular de un color sin utilizar la multiplicación. Usado, entre otros, en la serie de computadoras del sistema MSX2 a principios de la década de 1990.
a 6×7×6 cubo, dejando 4 colores para una paleta programable o grises.
a 6×8×5 cubo, dejando 16 colores para una paleta programable o grises.

Color de 12 bits

4096 colores, generalmente de una paleta completamente programable (aunque a menudo se configuraba en un cubo de color de 16 × 16 × 16). Algunos sistemas Silicon Graphics, sistemas Color NeXTstation y sistemas Amiga en modo HAM tienen esta profundidad de color.

RGBA4444, una representación relacionada de 16 bpp que proporciona el cubo de color y 16 niveles de transparencia, es un formato de textura común en los gráficos móviles.

Did you mean:

Hicolor (15/16-bit)

En los sistemas de color intenso, se almacenan dos bytes (16 bits) por cada píxel. La mayoría de las veces, a cada componente (R, G y B) se le asignan 5 bits, más un bit sin usar (o se usa para un canal de máscara o para cambiar a color indexado); esto permite representar 32.768 colores. Sin embargo, una asignación alternativa que reasigna el bit no utilizado al canal G permite representar 65.536 colores, pero sin transparencia. Estas profundidades de color se utilizan a veces en pequeños dispositivos con pantalla a color, como los teléfonos móviles, y en ocasiones se consideran suficientes para mostrar imágenes fotográficas. Ocasionalmente, se utilizan 4 bits por color más 4 bits para alfa, lo que da 4096 colores. Entre los primeros hardware en utilizar el estándar se encuentran el Sharp X68000 y el Extended Graphics Array (XGA) de IBM.

El término "color intenso" se ha utilizado recientemente para indicar profundidades de color superiores a 24 bits.

18 bits

Casi todas las pantallas LCD menos costosas (como los tipos nemáticos retorcidos típicos) brindan color de 18 bits (64 × 64 × 64 = 262,144 combinaciones) para lograr tiempos de transición de color más rápidos y usan control de tramado o velocidad de cuadros para aproximar Color verdadero de 24 bits por píxel, o deseche por completo 6 bits de información de color. Los LCD más caros (típicamente IPS) pueden mostrar una profundidad de color de 24 bits o más.

Color verdadero (24 bits)

Todos los 16,777,216 colores (descalzado, haga clic en la imagen para la resolución completa)

24 bits casi siempre usan 8 bits cada uno de R, G y B (8 bpc). A partir de 2018, prácticamente todas las pantallas de computadoras y teléfonos y la gran mayoría de los formatos de almacenamiento de imágenes utilizan una profundidad de color de 24 bits. Casi todos los casos de 32 bits por píxel asigna 24 bits al color, y los 8 restantes son el canal alfa o no se utilizan.

2²⁴ da 16 777 216 variaciones de color. El ojo humano puede discriminar hasta diez millones de colores, y dado que la gama de una pantalla es más pequeña que el rango de la visión humana, esto significa que debe cubrir ese rango con más detalles de los que se pueden percibir. Sin embargo, las pantallas no distribuyen uniformemente los colores en el espacio de percepción humana, por lo que los humanos pueden ver los cambios entre algunos colores adyacentes como bandas de color. Las imágenes monocromáticas establecen los tres canales en el mismo valor, lo que da como resultado solo 256 colores diferentes; algún software intenta difuminar el nivel de gris en los canales de color para aumentar esto, aunque en el software moderno esto se usa más a menudo para la representación de subpíxeles para aumentar la resolución espacial en las pantallas LCD donde los colores tienen posiciones ligeramente diferentes.

Los estándares DVD-Video y Blu-ray Disc admiten una profundidad de bits de 8 bits por color en YCbCr con submuestreo de croma 4:2:0. YCbCr se puede convertir sin pérdidas a RGB.

MacOS se refiere al color de 24 bits como "millones de colores". El término color verdadero se usa a veces para referirse a lo que este artículo llama color directo. También se usa a menudo para referirse a todas las profundidades de color mayores o iguales a 24.

Color profundo (30 bits)

Color profundo consta de mil millones o más de colores. 2³⁰ es 1.073.741.824. Por lo general, esto es 10 bits cada uno de rojo, verde y azul (10 bpc). Si se agrega un canal alfa del mismo tamaño, cada píxel ocupa 40 bits.

Algunos sistemas anteriores colocaron tres canales de 10 bits en una palabra de 32 bits, con 2 bits sin usar (o usados como un canal alfa de 4 niveles); el formato de archivo Cineon, por ejemplo, usó esto. Algunos sistemas SGI tenían convertidores de digital a analógico de 10 (o más) bits para la señal de video y podían configurarse para interpretar los datos almacenados de esta manera para su visualización. Los archivos BMP lo definen como uno de sus formatos, y se llama "HiColor" por Microsoft

Las tarjetas de video con 10 bits por componente comenzaron a salir al mercado a fines de la década de 1990. Un ejemplo temprano fue la tarjeta Radius ThunderPower para Macintosh, que incluía extensiones para complementos de QuickDraw y Adobe Photoshop para admitir la edición de imágenes de 30 bits. Algunos proveedores llaman a su profundidad de color de 24 bits con paneles FRC paneles de 30 bits; sin embargo, las pantallas de colores profundos verdaderos tienen una profundidad de color de 10 bits o más sin FRC.

La especificación HDMI 1.3 define una profundidad de bits de 30 bits (así como profundidades de 36 y 48 bits). En ese sentido, las tarjetas gráficas Nvidia Quadro fabricadas después de 2006 admiten colores profundos de 30 bits y tarjetas Pascal o posteriores GeForce y Titan cuando se combinan con Studio Driver, al igual que algunos modelos de la serie Radeon HD 5900, como la HD 5970. La ATI La tarjeta gráfica FireGL V7350 admite píxeles de 40 y 64 bits (profundidad de color de 30 y 48 bits con un canal alfa).

La especificación DisplayPort también admite profundidades de color superiores a 24 bpp en la versión 1.3 a través de "VESA Display Stream Compression, que utiliza un algoritmo de baja latencia sin pérdidas visuales basado en el espacio de color predictivo DPCM y YCoCg-R y permite mayores resoluciones y profundidades de color y consumo de energía reducido."

A partir del 2020, algunos teléfonos inteligentes comenzaron a usar una profundidad de color de 30 bits, como OnePlus 8 Pro, Oppo Find X2 & Encuentra X2 Pro, Sony Xperia 1 II, Xiaomi Mi 10 Ultra, Motorola Edge+, ROG Phone 3 y Sharp Aquos Zero 2.

36 bits

Did you mean:

Using 12 bits per color channel produces 36 bits, 68,719,476,736 colors. Of an alpha channel of the same size is added then there are 48 bits per pixel.

48 bits

Did you mean:

Using 16 bits per color channel produces 48 bits, 281,474,976,710,656 colors. Of an alpha channel of the same size is added then there are 64 bits per pixel.

El software de edición de imágenes como Adobe Photoshop comenzó a usar 16 bits por canal bastante pronto para reducir la cuantificación en los resultados intermedios (es decir, si una operación se divide por 4 y luego se multiplica por 4, perdería los 2 bits inferiores de datos de 8 bits, pero si se usaran 16 bits no perdería ninguno de los datos de 8 bits). Además, las cámaras digitales pueden producir 10 o 12 bits por canal en sus datos sin procesar; como 16 bits es la unidad direccionable más pequeña más grande que eso, usarlo facilitaría la manipulación de los datos sin procesar.

Expansiones

Alto rango dinámico y amplia gama

Algunos sistemas comenzaron a usar esos bits para números fuera del rango 0-1 en lugar de aumentar la resolución. Los números mayores que 1 eran para colores más brillantes de lo que podía mostrar la pantalla, como en imágenes de alto rango dinámico (HDRI). Los números negativos pueden aumentar la gama para cubrir todos los colores posibles y para almacenar los resultados de las operaciones de filtrado con coeficientes de filtro negativos. La computadora de imágenes de Pixar usó 12 bits para almacenar números en el rango [-1.5, 2.5], con 2 bits para la parte entera y 10 para la fracción. El sistema de imágenes Cineon utilizó pantallas de video profesionales de 10 bits con el hardware de video ajustado para que un valor de 95 fuera negro y 685 fuera blanco. La señal amplificada tendía a reducir la vida útil del CRT.

Espacio de color lineal y coma flotante

Más bits también alentaron el almacenamiento de luz como valores lineales, donde el número corresponde directamente a la cantidad de luz emitida. Los niveles lineales facilitan mucho el cálculo de gráficos por computadora. Sin embargo, el color lineal da como resultado desproporcionadamente más muestras cerca del blanco y menos cerca del negro, por lo que la calidad del lineal de 16 bits es casi igual a la del sRGB de 12 bits.

Los números de coma flotante pueden representar niveles de luz lineales espaciando las muestras semilogarítmicamente. Las representaciones de punto flotante también permiten rangos dinámicos drásticamente más grandes, así como valores negativos. La mayoría de los sistemas primero admitían precisión simple de 32 bits por canal, que excedía con creces la precisión requerida para la mayoría de las aplicaciones. En 1999, Industrial Light & Magic lanzó el formato de archivo de imagen estándar abierto OpenEXR que admitía números de coma flotante de precisión media de 16 bits por canal. En valores cercanos a 1,0, los valores de punto flotante de precisión media tienen solo la precisión de un valor entero de 11 bits, lo que lleva a algunos profesionales gráficos a rechazar la precisión media en situaciones en las que no se necesita el rango dinámico extendido.

Más de tres primarias

Prácticamente todas las pantallas de televisión y de computadora forman imágenes variando la intensidad de solo tres colores primarios: rojo, verde y azul. Por ejemplo, el amarillo brillante está formado por contribuciones aproximadamente iguales de rojo y verde, sin contribución de azul.

Para almacenar y manipular imágenes, existen formas alternativas de expandir el triángulo tradicional: uno puede convertir la codificación de imágenes para usar primarios ficticios, que no son físicamente posibles pero que tienen el efecto de extender el triángulo para incluir una gama de colores mucho mayor. Un cambio equivalente y más simple es permitir números negativos en los canales de color, de modo que los colores representados puedan extenderse fuera del triángulo de color formado por los colores primarios. Sin embargo, estos solo amplían los colores que se pueden representar en la codificación de la imagen; ninguno de los trucos amplía la gama de colores que realmente se pueden representar en un dispositivo de visualización.

Los colores complementarios pueden ampliar la gama de colores de una pantalla, ya que ya no se limita al interior de un triángulo formado por tres colores primarios en sus esquinas, p. el espacio de color CIE 1931. Tecnologías recientes como BrilliantColor de Texas Instruments aumentan los canales típicos rojo, verde y azul con hasta otros tres primarios: cian, magenta y amarillo. El cian se indicaría con valores negativos en el canal rojo, el magenta con valores negativos en el canal verde y el amarillo con valores negativos en el canal azul, lo que validaría el uso de números negativos ficticios en los canales de color.

Mitsubishi y Samsung (entre otros) utilizan BrilliantColor en algunos de sus televisores para ampliar la gama de colores visualizables. La línea de televisores Sharp Aquos ha introducido la tecnología Quattron, que aumenta los componentes de píxeles RGB habituales con un subpíxel amarillo. Sin embargo, los formatos y medios que permiten o hacen uso de la gama cromática ampliada son extremadamente raros en la actualidad.

Debido a que los humanos son abrumadoramente tricromáticos o dicromáticos, se podría suponer que agregar un cuarto "primario" el color no podía proporcionar ningún beneficio práctico. Sin embargo, los humanos pueden ver una gama de colores más amplia que la que puede mostrar una mezcla de tres luces de colores. El déficit de colores es particularmente notable en los tonos saturados de verde azulado (que se muestra como la parte gris superior izquierda de la herradura en el diagrama) de las pantallas RGB: la mayoría de los humanos pueden ver verdes azulados más vivos que los que puede mostrar cualquier pantalla de video en color.

Contenido relacionado

Más resultados...