影像形成與基礎
位元深度
位元深度是用多少位元來儲存每個像素值,因而決定有多少個不同的強度等級可用。用 n 個位元可得 2^n 個等級:1 位元只給黑與白、8 位元每通道給 256 個等級,且深度越大,亮度的階梯就越細。它是「數值軸的解析度」,對應於「位置軸的解析度」也就是空間解析度。
要小心單位。每通道位元數(bpc)描述一個色彩分量——每通道 8 位元的 RGB 為紅、綠、藍各存 8 位元,每像素合計 24 位元,可表示 2^24 ~ 1670 萬種顏色。每像素位元數(bpp)則是跨通道的總和,這也是為何每通道 8 位元的彩色常被籠統稱為 24 位元色。單通道 8 位元灰階影像有 256 個等級(0 到 255);10 位元給 1024、12 位元給 4096,而高動態範圍與科學影像使用 16 位元整數或 32 位元浮點數,以細密的階梯承載廣大的強度範圍。
位元深度設定了量化誤差的下限與條帶(banding)的可見程度。等級太少就無法表示平滑的漸層,於是柔和的天空裂成可見的階梯;位元越多,量化步階就小到眼睛或演算法察覺不到。它連結到量化(把連續強度四捨五入到這些等級的動作)以及動態範圍(可表示的最亮與最暗訊號之比)。對電腦視覺、尤其是 HDR 而言,即使擷取與顯示是 8 位元,運算也常提升到浮點數以避免累積捨入誤差;相機 raw 檔正是保留 12 到 14 位元,好讓曝光與色調調整不至於顯露出條帶。
每通道 8 位元:各 2^8 = 256 個等級,256^3 ~ 1670 萬種顏色,每像素 24 位元。降到 4 位元(每通道 16 個等級),一片平滑漸層的天空會明顯裂成約十幾條扁平的條帶。
又稱