Základní názvosloví: Barevná hloubka

Co přesně znamená pojem barevná hloubka, kde se s ním můžeme v praxi setkat a jaká barevná hloubka je ideální pro běžnou práci? Odpovědi najdete v tomto článku.

06.02.2002   Březina Jan   Polygrafie   Článek  

V dnešním článku se pokusíme laicky srozumitelně a přesto technicky korektně vysvětlit pojem "barevná hloubka" či chcete-li "hloubka barev". Setkat se s ním můžete prakticky u všech digitálních zařízení pracujících s barevnou informací a pochopitelně ve všech programech sloužících k manipulaci s barevným obrazem. Zatímco u stolních tiskáren, monitorů, displejů či třeba digitálních tiskových strojů je barevná hloubka, s kterou pracují, technologicky poměrně jasně dána, u vstupních zařízení (skenerů, digitálních fotoaparátů) hraje významnou roli v určení výsledné kvality práce. Oč se tedy jedná?

Jak se manipuluje s barvami?
Digitální zařízení nejsou schopna pracovat se všemi barvami viditelného spektra, ale pouze s omezenou množinou konkrétních odstínů. Tato množina je omezena dvěma faktory. Tím prvním je šíře barevného gamutu, tedy to, jak velkého rozsahu barev jsme schopni docílit. Tím druhým, a neméně důležitým, je právě barevná hloubka určující jemnost a přesnost, se kterou se s barvami uvnitř tohoto prostoru pracuje.
Vše vychází z toho, že barevná informace je kombinací základních barev, v IT světě tedy typicky zelené, červené a modré (RGB). Výsledná barva je tedy uchovávána v podobě tří celých čísel udávajících intenzitu jednotlivé barevné složky (kanálu). Zcela totožně lze samozřejmě použít i jiný barevný prostor například CMYK.
Barevná hloubka tedy v praxi udává, kolik různých úrovní základních barev rozlišujeme.

V jaké podobě se můžeme s barevnou hloubkou setkat?
Bohužel značení barevné hloubky je záležitostí různorodou. U různých zařízení se podle kontextu využívá nejčastěji jedné ze tří následujících konvencí:

1. Barevná hloubka je udávána jako jedno číslo a říká, kolik různých barev jsme schopni zpracovávat. Například může jít o 16,7 mil. barev či třeba jen 256 barev. To již záleží na konkrétním zařízení.
2. Barevná hloubka je udávána jako maximální počet bitů určených pro záznam barvy. Jde tedy pouze o přepočet do řeči počítačů, kdy číslo udává mocninu dvojky. Například 24bitová hloubka odpovídá dvě na dvacátou čtvrtou, tedy 16,4 mil. barev.
3. Barevná hloubka je udána jako počet bitů na kanál. To je značení ekvivalentní variantě dvě vycházející z toho, že známe počet barevných kanálů. V případě RGB tedy hodnotu můžeme vynásobit třemi a dostaneme hodnotu ve formátu č. 2.

Praktické limity v barevné hloubce
Přestože barevná hloubka zařízení může být v mezích fyzikálních zákonů v podstatě libovolná, v praxi naráží na limit grafických formátů. Z důvodů historických, technických i ryze praktických je celá řada formátů grafických souborů omezena na maximálně 24 bitovou barevnou hloubku (3x8 bitů na kanál). To vychází z možností soudobých monitorů, potřeb běžných uživatelů i požadavků na efektivní ukládání obrázků. Pouze vybrané formáty určené i pro profesionální nasazení podporují vyšší barevnou hloubku, nejčastěji 48 bitů (3x16 bitů na kanál). Výrobci zařízení se tedy musejí nějakým způsobem vyrovnat s tímto faktem.

Interní barevná hloubka
U některých zařízení se uvádějí dvě bitové hloubky - interní a externí. Interní hodnota je dána možnostmi zařízení a externí je dána datovým formátem, který výrobce zvolí. Například u běžných amatérských digitálních fotoaparátů pracují snímače interně s 36 bitovou barevnou hloubkou, ale výstupem je 24bitový JPEG. Výhodou je skutečnost, že uvnitř fotoaparátu dochází k řadě výpočtů, u kterých se využije lepší barevná hloubka a zmenší se tak zkreslení. Nebo naopak profesionální fotoaparát může interně pracovat s 36 bitovou hloubkou a na výstup posílat 48 bitový TIFF. Smyslem toho je využití standardizovaného 48 bitového TIFFu se zachováním maximální kvality, které je hardware schopen dosáhnout.

Jaká barevná hloubka je potřeba?
Tuto otázku si jistě položíte po přečtení předchozích řádků. Čím vyšší barevnou hloubku zvolíte, tím více dat vzniká a jejich zpracování je náročnější. Proto, pokud se s obrazem neplánuje nějaká náročnější grafická manipulace, většina uživatelů, i profesionálů si z praktických důvodů zvolí 24 bitovou variantu. Například ani Adobe Photoshop, který podporuje 48 bitové barvy, nedokáže v tomto režimu provádět všechny operace.
Nicméně pokud je k dispozici například 36 bitový zdroj a s obrazem se má náročně graficky manipulovat, je dobré využít tohoto přesnějšího záznamu a snížit tím negativní vliv některých operací na výslednou kvalitu.

Interpolace barevné hloubky
Na závěr jsme si nechali jednu drobnou technickou perličku. Některá zařízení, zejména určená pro amatérské a kancelářské nasazení, výpočtem zvyšují barevnou hloubku obrazu. Jde zejména o skenery a digitální fotoaparáty. Důvodů k tomuto počínání je několik. Technickým důvodem je skutečnost, že v takto rozšířené jemnosti lze lépe potlačovat chyby výpočtů, které zařízení provádí. S největší pravděpodobností neméně důležitým důvodem je marketing a lépe vypadající technická specifikace.

Závěr
Zejména u vstupních zařízení je barevná hloubka jedním ze stěžejních parametrů. Nicméně její smysl je do značné míry dán celým procesem zpracování obrazu. Pokud je cílem LCD monitor, pak nemá smysl pracovat se 48bitovou barevnou hloubkou a plýtvat tak výkonem i kapacitou počítače. Stejně tak většinou nemá smysl převzorkovávat již existující obraz na vyšší barevnou hloubku, pokud k tomu neexistuje nějaký speciální technický důvod. Jednoznačně zde platí, že střídmost se vyplácí.