Kanál (digitální obraz) - Channel (digital image)
Barevné digitální obrázky jsou vyrobeny z pixelů a pixely jsou vyrobeny z kombinací primárních barev představovaných řadou kódů. Kanál v této souvislosti je ve stupních šedi obraz o stejné velikosti jako barevný obraz, vyrobené z jednoho z těchto základních barev. Například obrázek ze standardního digitálního fotoaparátu bude mít červený, zelený a modrý kanál. Obrázek ve stupních šedi má pouze jeden kanál.
V geografických informačních systémech jsou kanály často označovány jako rastrová pásma . Dalším úzce souvisejícím konceptem jsou mapy funkcí , které se používají v konvolučních neuronových sítích .
Přehled
V digitální sféře může existovat libovolný počet konvenčních primárních barev tvořících obraz; kanál je v tomto případě rozšířen tak, aby byl obraz ve stupních šedi na základě jakékoli takové běžné primární barvy. Rozšířením je kanálem jakýkoli obraz ve stupních šedi stejné dimenze jako asociovaný s původním obrazem.
Kanál je běžný termín používaný k označení určité složky obrazu. Ve skutečnosti může jakýkoli formát obrazu interně k ukládání obrázků použít jakýkoli algoritmus. Například obrázky GIF ve skutečnosti odkazují na barvu v každém pixelu indexovým číslem , které odkazuje na tabulku, kde jsou uloženy tři barevné složky. Bez ohledu na to, jak konkrétní formát ukládá obrázky, lze vždy určit diskrétní barevné kanály, pokud lze vykreslit konečný barevný obrázek.
Koncept kanálů je rozšířen za viditelné spektrum v multispektrálním a hyperspektrálním zobrazování. V tomto kontextu každý kanál odpovídá rozsahu vlnových délek a obsahuje spektroskopické informace. Kanály mohou mít více šířek a rozsahů.
Existují tři hlavní typy kanálů (nebo barevné modely ), které mají příslušné silné a slabé stránky.
RGB obrázky
Obrázek RGB má tři kanály: červený, zelený a modrý. Kanály RGB zhruba sledují receptory barev v lidském oku a používají se na počítačových displejích a skenerech obrázků .
Pokud je obraz RGB 24bitový (průmyslový standard od roku 2005), má každý kanál 8 bitů, červený, zelený a modrý - jinými slovy, obraz se skládá ze tří obrazů (jeden pro každý kanál), kde do každého obrazu lze uložit diskrétní pixely s konvenční intenzitou jasu mezi 0 a 255. Pokud je obraz RGB 48bitový (velmi vysoká barevná hloubka), je každý kanál vyroben ze 16bitového obrazu.
Vzorek barev RGB
24bitový obraz RGB
Červený kanál, zobrazený ve stupních šedi
Zelený kanál, zobrazený jako stupně šedi
Modrý kanál, zobrazený ve stupních šedi
Všimněte si, jak šedé stromy mají podobný jas ve všech kanálech, červené šaty jsou mnohem jasnější v červeném kanálu než v ostatních dvou a jak je zelená část obrázku zobrazena mnohem jasněji v zeleném kanálu.
YUV
Obrázky YUV jsou afinní transformací barevného prostoru RGB, která vznikla ve vysílání. Kanál Y přibližně koreluje s vnímanou intenzitou, zatímco kanály U a V poskytují barevné informace.
CMYK
CMYK obraz má čtyři kanály: azurová, purpurová, žlutá a klíčová (černá). CMYK je standard pro tisk, kde se používá subtraktivní barvení .
32bitový obraz CMYK (průmyslový standard od roku 2005) je vyroben ze čtyř 8bitových kanálů, jeden pro azurovou, druhý pro purpurovou, druhý pro žlutou a druhý pro klíčovou barvu (obvykle černý). 64bitové úložiště pro obrázky CMYK (16 bitů na kanál) není běžné, protože CMYK je obvykle závislý na zařízení, zatímco RGB je obecný standard pro úložiště nezávislé na zařízení.
Barevný vzorek CMYK
Azurový kanál
Purpurový kanál
Žlutý kanál
Klíčový (černý) kanál
HSV
Hodnota HSV neboli hodnota sytosti odstínu ukládá informace o barvách do tří kanálů, stejně jako RGB, ale jeden kanál je věnován jasu (hodnotě) a další dva poskytují informace o barvách. Hodnotový kanál je podobný (ale ne úplně stejný) jako černý kanál CMYK nebo jeho zápor .
HSV je obzvláště užitečné při ztrátové kompresi videa , kde je ztráta barevných informací pro lidské oko méně patrná .
CA Tak
Alfa kanálu ukládá průhlednost informací čím vyšší je hodnota, tím větší je neprůhledný tohoto pixelu. Žádná kamera ani skener měří průhlednost, i když fyzické objekty jistě mohou mít průhlednost, ale alfa kanál je mimořádně užitečný pro společné skládání digitálních obrázků.
Technologie Bluescreen zahrnuje natáčení herců před primárním barevným pozadím, nastavení této barvy na průhlednou a její kompozici s pozadím.
Tyto GIF a PNG obrazové formáty použít alfa kanály na World Wide Web pro sloučení obrazů na webových stránkách , takže se zdá, že mít libovolný tvar i při nerovnoměrném pozadí.
Jiné kanály
Ve 3D počítačové grafice se používá více kanálů pro další kontrolu nad vykreslením materiálu; např. ovládání specularity a tak dále.
Bitová hloubka
Při digitalizaci obrázků jsou barevné kanály převedeny na čísla. Vzhledem k tomu, že obrázky obsahují tisíce pixelů, z nichž každý má více kanálů, jsou kanály obvykle kódovány co nejméně bitů. Typické hodnoty jsou 8 bitů na kanál nebo 16 bitů na kanál. Indexovaná barva se efektivně zbaví všech kanálů, například 3 kanály do 8 bitů ( GIF ) nebo 16 bitů.
Optimalizované velikosti kanálů
Protože mozek nemusí nutně vnímat rozdíly v každém kanálu ve stejné míře jako v jiných kanálech, je možné, že rozdílný počet bitů přidělených každému kanálu bude mít za následek optimálnější ukládání; zejména u obrazů RGB může být lepší komprese modrého kanálu a nejméně červeného kanálu lepší než každému poskytnout stejný prostor. Tento typ „preferenční“ komprese je výsledkem studií, které ukazují, že lidská sítnice ve skutečnosti používá červený kanál k rozlišení detailů, spolu se zeleným kanálem v menší míře, a používá modrý kanál pro informace o pozadí nebo životním prostředí.
Ztrátová komprese videa mimo jiné využívá podvzorkování chroma ke snížení bitové hloubky v barevných kanálech ( odstín a sytost ) při zachování všech informací o jasu (hodnota v HSV ).
16bitový HiColor ukládá červenou a modrou barvu do 5 bitů a zelenou barvu do 6 bitů.