顏色知識(shí),RGB顯色系統(tǒng)詳解(下)
之前寫(xiě)的幾篇:
顏色知識(shí),RGB顯色系統(tǒng)詳解(上)
顏色知識(shí),RGB顯色系統(tǒng)詳解(中)
今天繼續(xù)高冷的燒腦內(nèi)容:
——為什么PS要有16位/通道和32位/通道的顏色深度設(shè)置?
為了防止看到最后有人看暈,先來(lái)一個(gè)簡(jiǎn)單粗暴的比喻:
我們小時(shí)候參加數(shù)學(xué)考試都要帶草稿紙的對(duì)不對(duì)?
對(duì)改卷子的老師來(lái)說(shuō),只看你的最后交上去的考卷就行了。但是作為答題的我們來(lái)說(shuō),如果單靠心算,要么只能給一個(gè)估算的大概值,要么就算著算著算錯(cuò)了(答題從來(lái)不用打草稿的學(xué)霸請(qǐng)走開(kāi))。。。
其實(shí),16位/通道和32位/通道這些額外增加的數(shù)據(jù)深度,以及前面介紹的Alpha通道,就是給計(jì)算機(jī)發(fā)的草稿紙!是給計(jì)算機(jī)打草稿用的!
它們對(duì)24位色的顯示器本身(相當(dāng)于考卷)是沒(méi)有意義的,但是對(duì)于承擔(dān)數(shù)據(jù)處理工作的計(jì)算機(jī)卻很有意義,Over。
簡(jiǎn)單說(shuō),16位顏色深度和32位顏色深度,都是為了PS做后期圖片處理用的。
如果你只是用PS畫(huà)原稿,8位深度完全夠用。修照片,要用16位深度。處理HDR圖片,用32位深度。
好奇心還沒(méi)有被滿(mǎn)足的同學(xué)請(qǐng)繼續(xù)看。
具體什么是16位/通道數(shù)據(jù)深度?
24位色,是目前RGB顯示器(注意是顯示器,不是電腦)的標(biāo)配,意思是RGB信號(hào)分別分配了8位的數(shù)據(jù)深度,可以各分為256份。
這就是最常用的8位/通道配置(8bit-per-channel,為了方便,以下都用8-bpc縮寫(xiě)表示)。
如果是16位/通道,就是R/G/B分別有16位數(shù)據(jù)深度。
——其實(shí)PS里只分配了15位,所以每種顏色可以分為2的15次方=32768份。這就應(yīng)該是15×3=45位色了。(不要問(wèn)我為啥叫16-bpc實(shí)際上只有15-bpc。。。樓主也不知道。。。)
至于32位/通道,每個(gè)通道可以分得更加精細(xì),2的32次方=4294967296份。。。
所以,回答上一章留下的問(wèn)題:32位色和32位/通道,它們不是!一回事兒!!
一個(gè)是指每個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)有4個(gè)通道(RGB+Alpha),每個(gè)通道有8位。
另一個(gè),則是指每個(gè)通道有32位數(shù)據(jù),單個(gè)通道的數(shù)據(jù)量是32位色的4倍。
至于為什么它們叫了這么容易混淆的名字。。。學(xué)理工的人起名字就是這個(gè)德行,你懂的。。。
好了,基本情況介紹完畢。
至于大家最關(guān)心的問(wèn)題“什么時(shí)候需要用16位/通道的設(shè)置”,所有網(wǎng)上能搜到的中文答案都是這么說(shuō)的:平時(shí)就用8位/通道,就行了!
嗯,這么說(shuō)是沒(méi)錯(cuò)的。但是樓主這樣鉆牛角尖的人怎么會(huì)滿(mǎn)足于這種小白答案?!咱繼續(xù)。
——16位/通道是干嘛用的?
簡(jiǎn)單說(shuō),為了避免對(duì)24位色圖像的后期處理出現(xiàn)“色帶”問(wèn)題。
目前,除了一些非主流的顯示器(比如RGBW像素、四色顯示器之類(lèi)),24位色就是顯示器的標(biāo)準(zhǔn)配置。也就是說(shuō),計(jì)算機(jī)傳送給顯示器的數(shù)據(jù)一定是24位的。超出24位的數(shù)據(jù),顯示器都不知道該拿它們?cè)趺崔k。。。
但這是僅僅是對(duì)顯示系統(tǒng)而言的。電腦不僅要存儲(chǔ)、顯示圖像,還要對(duì)圖像做各種修改、編輯,也就是對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理。這樣24位的數(shù)據(jù)深度就不再夠用了。
樓主舉個(gè)跟錢(qián)有關(guān)的例子。
你的信用卡平時(shí)怎么記帳?是精確到分吧?比如,-¥119.34元。
而為了方便,我們往往還錢(qián)都會(huì)還整錢(qián),比如上面的¥119.34元就會(huì)干脆還120塊。既然我們只關(guān)心到整數(shù)的精度,可不可以記賬的時(shí)候就直接四舍五入、化零為整了?——試問(wèn)哪家銀行敢這么干?一次兩次就算了,一個(gè)月下來(lái),這誤差不知道有多大!記少了銀行不干,記多了你干不干?
也就是說(shuō),記賬的時(shí)候,我們需要的是整數(shù),但計(jì)算的時(shí)候會(huì)保留兩位小數(shù),避免誤差在計(jì)算中的累積,導(dǎo)致最后對(duì)不上帳。
——怎么樣,有點(diǎn)直觀感覺(jué)了嗎?
記賬只是加減法。一旦涉及到乘除、求導(dǎo)、指數(shù)等高階計(jì)算,誤差的累積速度更是驚人。
大家試著算一下:1÷3×3=?當(dāng)然大家都知道結(jié)果是1。
但是如果是計(jì)算器算呢?
如果你們手上有安卓系統(tǒng)的手機(jī),請(qǐng)打開(kāi)手機(jī)里的計(jì)算器來(lái)算一下,得到的答案是0.99999999。。。
因?yàn)槭謾C(jī)計(jì)算器計(jì)算過(guò)程中,會(huì)保留8位小數(shù),所以1÷3=0.33333333。再乘以3,就是0.9999999。。。不過(guò),好歹誤差還是遠(yuǎn)低于千分之一的,一般應(yīng)用里足夠了。
這是不是有點(diǎn)顛覆你的感覺(jué)?計(jì)算機(jī)其實(shí)很笨,對(duì)一些簡(jiǎn)單問(wèn)題的處理甚至還比不上人心算。為了用正確的算法得到靠譜的數(shù)值結(jié)果,軟件背后的程序員們必須十分小心,要付出很多很多艱苦的努力。
(PS:如果用蘋(píng)果手機(jī)或者電腦上的計(jì)算器算,就還是等于1。我覺(jué)得這兩家的工程師應(yīng)該是專(zhuān)門(mén)優(yōu)化了這個(gè)算法。谷歌的工程師們加油啊。。。)
如果再極端一點(diǎn),看看整個(gè)計(jì)算的中間過(guò)程,如果只能保留整數(shù)位會(huì)發(fā)生什么。
1除以3等于0.33333333,四舍五入一下,就是0了。。。0再乘以3,等于0。。。
——那么結(jié)果就是,1÷3×3=0!這是什么鬼?!
——這就是中間值沒(méi)有使用小數(shù)帶來(lái)的誤差悲劇。
所以,當(dāng)參與計(jì)算的數(shù)據(jù)是N+1位時(shí),能得到的精確值最多只能到N位。這就是被一門(mén)叫做《數(shù)值計(jì)算方法》的學(xué)科里提出的“有效數(shù)字”的概念。
——說(shuō)人話(huà)!
——好。一個(gè)24位色的圖像,是標(biāo)準(zhǔn)的8-bpc數(shù)據(jù)深度。如果要對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算,計(jì)算機(jī)內(nèi)部計(jì)算用的數(shù)據(jù)深度,必須大于顯示用的8-bpc。
回到PS這里,如果你的工作主要是做后期、做特效,特別是照片要修色,修改色階輸出什么的,就最好一開(kāi)始就選擇為16位精度!否則,在軟件進(jìn)行內(nèi)部計(jì)算的時(shí)候,如果參與計(jì)算的數(shù)據(jù)位數(shù)不夠,就有可能造成下面的“色帶”現(xiàn)象:
出現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象的原因,在于第一步開(kāi)始?jí)嚎s色階輸出范圍的時(shí)候,過(guò)渡色的細(xì)節(jié)信息被“壓縮”了,變成了一片色差很小的灰色。由于在計(jì)算機(jī)里由于沒(méi)有分配空間存儲(chǔ)這些被“壓縮”的信息,這些細(xì)節(jié)只好被扔掉。恢復(fù)色階后,這些信息也沒(méi)地方找回來(lái),所以只能恢復(fù)一個(gè)大概。這樣,大量的過(guò)渡色被“吃掉”,最終形成“色帶”。
那么,如果做這個(gè)計(jì)算的時(shí)候,有“草稿紙”能暫時(shí)記一下中間數(shù)據(jù),不就能把丟失的細(xì)節(jié)找回來(lái)了?大家可以自己在PS動(dòng)手驗(yàn)證一下,如果采用16-bpc的設(shè)置,則可以幾乎完好無(wú)損的恢復(fù)原圖。這就是因?yàn)?6-bpc的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間比8-bpc大了整整一倍的緣故,被“壓縮”的細(xì)節(jié)信息有地兒暫存,恢復(fù)色階的時(shí)候就可以原地滿(mǎn)血復(fù)活。
如果你之前曾遇到“色帶”問(wèn)題,是不是百思不得其解?吼吼,現(xiàn)在明白了嗎?
但是!如果不管三七二十一,任何工作都設(shè)置為16-bpc,也會(huì)有別的問(wèn)題。
16-bpc的設(shè)置下,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間翻倍,文件的大小也翻倍了。也因此計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理的工作量也大大增加了,如果文件數(shù)據(jù)本身就很大,處理數(shù)據(jù)的速度會(huì)明顯變慢。32-bpc文件大小更是翻了兩番。
并且,PS里有很多濾鏡效果都不能支持16-bpc,絕大部分不支持32-bpc。
樓主對(duì)此的推測(cè)是,其實(shí)沒(méi)什么別的原因,就是計(jì)算量太大了,搞不過(guò)來(lái)。并且,為了在16-bpc里盡可能多的使用濾鏡,把16-bpc的實(shí)際數(shù)據(jù)量降到了15-bpc,只是保留了原來(lái)16-bpc的名字。以上只是推測(cè),有沒(méi)有高人有Adobe的內(nèi)部消息的,跟樓主悄悄說(shuō)一下:D
而且我知道有些畫(huà)手,在PS里圖層的數(shù)量動(dòng)不動(dòng)以百位計(jì),經(jīng)常把電腦搞死機(jī)。如果動(dòng)不動(dòng)就發(fā)大招,采用16位數(shù)據(jù)深度,電腦工作的負(fù)擔(dān)翻了好幾倍,有些老機(jī)器不是要卡成狗?
實(shí)際上,你完全可以在使用PS的過(guò)程中在8bit/channel和16bit/channel的之間來(lái)回切換(圖像->模式)。只有在你感覺(jué)可能需要使用較深的數(shù)據(jù)深度的情況下,再用16-bpc的設(shè)置。
那么問(wèn)題來(lái)了,
----什么是“可能需要使用較深的數(shù)據(jù)深度的情況”?
1.有漸變顏色的地方,特別容易出現(xiàn)“色帶”。
比如照片里面的藍(lán)天、水面,UI里面用過(guò)渡顏色填充的背景,等等。因?yàn)闈u變的顏色,從原理上說(shuō),每一個(gè)色塊之間的色差應(yīng)該很微小,才能形成自然流暢的漸變色,一旦色差跨度反常的變大,就會(huì)出現(xiàn)“色帶”。
所以,照片是出現(xiàn)“色帶”的重災(zāi)區(qū)。對(duì)攝影師們來(lái)說(shuō),對(duì)照片修片還是盡量用16-bpc設(shè)置為好。此外,JPEG格式只支持8-bpc數(shù)據(jù)深度,而RAW格式支持16-bpc。為了在后期有更大的調(diào)整空間,拍照還是應(yīng)該保存為RAW格式。
(圖上的右邊例子里,原圖已經(jīng)出現(xiàn)了輕微的“色帶”)
2.帶文字的畫(huà)面。
我們看到的文字顏色也許是黑色的,但其實(shí)文字的細(xì)節(jié)之處(特別是有斜線(xiàn)的位置),有很多不同的灰階(過(guò)渡色)。所以文字的斜線(xiàn)部分也容易出現(xiàn)看起來(lái)像鋸齒一樣的“色帶”。
如果你處理的圖像是動(dòng)畫(huà)、插畫(huà)風(fēng)格的,色彩變化劇烈、漸變顏色填充用得少,這個(gè)問(wèn)題就不會(huì)很明顯。
如果是尺寸比較小、大面積純色用得多的類(lèi)型,比如logo之類(lèi),也完全不用擔(dān)心這個(gè)問(wèn)題,選擇用8位數(shù)據(jù)精度一點(diǎn)事兒也沒(méi)有。
比如駝灰灰這樣的:
對(duì)樓主這樣的懶人來(lái)說(shuō),平時(shí)一概用默認(rèn)的8位/通道設(shè)置。
只有修圖走到某一步發(fā)現(xiàn):哎呀,出現(xiàn)“色帶”了!退回去嘛,配置成16位/通道再來(lái)一遍就是了,哈哈哈哈~
明白了嗎?樓主為什么要強(qiáng)調(diào)圖像、通道這些CG的概念和數(shù)據(jù)有關(guān)?
CG=ComputerGraphic。
這個(gè)“計(jì)算機(jī)”的名頭可不是白給的。
和傳統(tǒng)的圖像相比,數(shù)字圖像的確有很多特性和它的數(shù)據(jù)本質(zhì)息息相關(guān)。
你甚至?xí)l(fā)現(xiàn)數(shù)字圖像處理的問(wèn)題發(fā)展到一定階段,其實(shí)本質(zhì)是數(shù)學(xué)問(wèn)題。在Adobe之類(lèi)的公司,還會(huì)專(zhuān)門(mén)有叫“算法工程師”的職位,基本不用寫(xiě)代碼,一心研究算法。
大家不用一聽(tīng)到數(shù)學(xué)就腿軟,反正我們只負(fù)責(zé)用,難題都交給那些學(xué)數(shù)學(xué)的好了,嗯哼。
不過(guò)樓主一想到,某種意義上,設(shè)計(jì)界的未來(lái)竟然掌握在一群數(shù)學(xué)家手里,就覺(jué)得很。。。反差萌。。。望天。。。
接下來(lái),
——什么時(shí)候需要用32位/通道?
如果你都問(wèn)出這個(gè)問(wèn)題了,其實(shí)就說(shuō)明你不需要用它了。。。
因?yàn)?2位/通道,是為了應(yīng)對(duì)更極端的應(yīng)用場(chǎng)合:處理高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)的照片。
要用的人自然就用了,不用的人完全可以不管它。。。
——樓主你是不是想偷懶?你是不是自己都搞不明白就想糊弄過(guò)去了?
呃,被你看穿了。。。
樓主平時(shí)的工作完全用不到HDR,所以以下內(nèi)容完全是查資料后的理解。。。有錯(cuò)誤的地方還請(qǐng)高人指正。。。
--什么是HDR?
HDR簡(jiǎn)單的說(shuō),就是要解決逆光拍照的技術(shù)。
逆光拍照~困擾了攝影師們多少年的難題~~~
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