Farbtiefe (Computergrafik)
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Der Begriff Farbtiefe wird in der Computergrafik verwendet und ist eine der Eigenschaften von Rastergrafiken. Er hat zwei verschiedene Bedeutungen:
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[Bearbeiten] Wertebereich eines Farbkanals
In dieser Bedeutung ist die Farbtiefe der Speicherplatz, der für die Kodierung der Werte eines Farbkanals eines Farbraums verwendet wird. Sie wird in Bit pro Farbkanal angegeben. Die Farbtiefe gibt also die „Feinheit“ der Abstufungen an, mit denen ein Farbkanal einer einzelnen Farbe angegeben wird, unabhängig davon, wie diese Farbe als Pixel gespeichert wird.
Eine Farbtiefe von 1 Bit würde bedeuten, dass in jeweils einem Farbkanal (am Computer-Bildschirm z. B. rot, grün und blau) genau zwei Zustände möglich wären. Als Beispiel wären das für den Farbkanal rot dann schwarz und rot. Bei einer Farbtiefe von 2 Bit wären 4 Zustände möglich, also bspw. schwarz, dunkelrot, mittleres Rot und hellrot. Bei der gebräuchlichen Farbtiefe von 8 Bit sind 28 = 256 Zustände und damit ebenso viele einzelne Rot-Töne möglich.
Am gebräuchlichsten ist der RGB-Farbraum mit 8 Bit pro Kanal, entsprechend (28)3 = 16.777.216 theoretisch möglichen Farben. Die meisten Computermonitore können nur 8 Bit pro Kanal darstellen. Für medizinische Anwendungen werden manchmal 16 Bit pro Kanal nötig. Auch um extreme Helligkeitsbereiche (tiefschwarzer Schatten und gleißendes Licht) zu erfassen, reichen 8 Bit unter Umständen nicht aus. Hierzu sind Hochkontrastbilder notwendig, die dann per Tone-Mapping-Verfahren zur Anzeige auf 8 Bit heruntergerechnet werden.
Beispiel: PNG-Dateien können entweder 8 oder 16 Bit pro Kanal speichern.
[Bearbeiten] Speichergröße eines Pixels
In dieser Bedeutung gibt die Farbtiefe den Speicherplatz an, der für die Kodierung eines Pixels verwendet wird. Sie wird in Bit pro Pixel (bpp, bits per pixel) oder einfach „Bit“ angegeben. Diese Bedeutung ist die gängigere, auch wenn der Begriff „Farbtiefe“ hier etwas irreführend ist.
[Bearbeiten] Bilder mit Farbtabelle
Bei Bildern mit Farbtabelle enthält die Datenstruktur eines Pixels nicht die Farben selbst, sondern einen Index auf einen Eintrag der Farbtabelle. Die Farbtiefe gibt also die maximale Anzahl der verwendbaren Einträge der Farbtabelle an. Praktisch werden Farbtabellen mit 1 bis 8 bpp verwendet, entsprechend 21 = 2 bis 28 = 256 gleichzeitig kodierten oder darstellbaren Farben. 1 bpp ist für Schwarz/Weiß-Bilder gebräuchlich.
Beispiele:
- Das GIF-Format erlaubt 1 bis 8 bpp.
- PNGs mit Farbtabelle erlauben 1, 2, 4 oder 8 bpp.
- Der EGA-Grafikstandard erlaubt 4 bpp.
[Bearbeiten] Bilder ohne Farbtabelle
Bei Bildern ohne Farbtabelle enthält die Datenstruktur eines Pixels die Werte der einzelnen Farbkanäle des Pixels, eventuell auch eines Alphakanals (Transparenz-Information).
Folgende Farbtiefen sind oder waren hierbei üblich:
| Farbtiefe | Name/Verwendung | Kodierung | Anzahl darstellbarer Farben |
|---|---|---|---|
| 1 Bit | Monochrom | Keine eindeutige Zuordnung | 21 = 2 |
| 4 Bit | Verwendet bei EGA-Grafikkarten | Keine eindeutige Zuordnung | 24 = 16 |
| 6 Bit | Verwendet von den Amiga-Computern für HAM | Keine eindeutige Zuordnung | 26 = 64 |
| 8 Bit | Verwendet von den MSX2-Computern | Rot: 3 Bit Grün: 3 Bit Blau: 2 Bit |
28 = 256 |
| 12 Bit | Verwendet in mehreren NeXT-Workstations | 4 Bit pro Farbe | 212 = 4096 |
| 15 Bit | Real Color | Rot: 5 Bit Grün: 5 Bit Blau: 5 Bit |
215 = 32768 |
| 16 Bit | High Color | Rot: 5 Bit Grün: 6 Bit Blau: 5 Bit |
216 = 65.536 |
| 24 Bit | True Color | Je ein Byte (8 Bit) für R, G und B | 224 = 16.777.216 |
| 30 Bit | beispielsweise PAL | Je 10 Bit für Y, U und V | 230 = 1.073.741.824 |
| 36 Bit | beispielsweise hochwertige Photographie | Je 12 Bit für R, G und B | 236 = 68.719.476.736 |
| 24 Bit Farbe + 8 Bit Alpha | True Color mit 8-Bit-Alphakanal | Je ein Byte (8 Bit) für R, G und B und α | 224 = 16.777.216 |
Im Scan-, Kino-,TV- und Druckbereich kommen auch weitere Farbtiefen von 30, 32, 36, 40 und 48 Bit häufig vor. Neben dem RGB-Farbraum ist im Druckbereich das CMYK-Farbmodell und im Kino/TV das YUV-Farbmodell von Bedeutung.
Für die Darstellung von Bildern am Computer-Bildschirm reicht eine Farbtiefe von 24 Bit meist aus, dennoch sind bei Farbverläufen zwischen sehr ähnlichen Farben Abstufungen zu erkennen. Moderne Scanner arbeiten mit einer Farbtiefe von bis zu 48 Bit. Eine solch hohe Farbtiefe benötigt man, wenn man ein gescanntes Bild aufwändig nachbearbeiten möchte. Durch Tonwertkorrekturen gehen dabei Farbwerte verloren bzw. werden bewusst eliminiert. Bei einer Farbtiefe von 48 Bit bleibt genügend Reserve, um nach Abschluss der Bearbeitung immer noch ein Bild mit voller 24 Bit Farbtiefe zu erzeugen.
Siehe auch: Farbmodell, Grafikstandard
