ความลึกของบิตสีและการรับรู้ในการมองเห็นของมนุษย์ (2024)

ตีพิมพ์ใน

โปรความละเอียดสูง

·

อ่าน 6 นาที

·

7 ม.ค. 2020

--

พื้นที่สีที่ตามนุษย์รับรู้มีขอบเขตบนที่ 10 ล้านสี สิ่งใดก็ตามที่นอกเหนือจากนั้นไม่สามารถแยกแยะได้ด้วยตามนุษย์ แต่จะยังคงปรากฏมีสีสันมากขึ้นเมื่อประมวลผลโดยสมอง จริงๆ แล้วไม่มีคำตอบที่แน่ชัด เนื่องจากคนเรามีความแตกต่างกันในการมองเห็นสีเนื่องจากลักษณะทางกายภาพของดวงตา บางคนมีวิสัยทัศน์ที่ดีในขณะที่คนอื่น ๆ อาจมีข้อบกพร่องหรือความบกพร่องในการมองเห็น

ค่าของสีที่สามารถแยกแยะได้ 10 ล้านสีจึงอยู่ในระดับไฮเอนด์ แต่โดยเฉลี่ยแล้วจะต่ำกว่า คุณอาจคิดว่าจริงๆ แล้วมีไม่กี่สี ถ้าคุณคิดแค่ ROYGBIV (แดง, ส้ม, เหลือง, เขียว, น้ำเงิน, คราม, ม่วง) หรือสีต่างๆ ในสายรุ้ง นับล้านสีเป็นส่วนหนึ่งของช่วงเสียงหรือการรวมกันของสีอื่น ๆ ภายในสเปกตรัมของสี ขอบเขตแสดงถึงช่วงหรือขอบเขตทั้งหมดที่มีอยู่ในปริภูมิสี

เดอะพื้นที่สี CIE 1931 RGBและCIE 1931 XYZพื้นที่สีเป็นการศึกษาครั้งแรกเกี่ยวกับสเปกตรัมสีที่มองเห็นและการมองเห็นของมนุษย์ ซึ่งจะนำไปสู่การพัฒนาในที่สุดการจัดการสีที่มีความสำคัญในด้านการถ่ายภาพดิจิตอล การแสดงผล การบันทึก และเทคโนโลยีหมึกพิมพ์ จากการศึกษาของ CIE 1931 XYZ ที่ประเมินการมองเห็นของมนุษย์สามารถแยกแยะสีได้ถึง 10 ล้านสี

ความลึกของบิต

ในการศึกษาเรื่องสีความลึกบิตหมายถึงจำนวนบิตที่ใช้สำหรับแต่ละองค์ประกอบสีในพิกเซลของภาพบิตแมปหรือเฟรมวิดีโอ เดอะบิตเป็นตัววัดเชิงปริมาณที่ประกอบกันเป็นภาพดิจิทัลหรือเฟรม ยิ่งภาพมีบิตสีมากเท่าใดคุณภาพก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ภาพที่มีความลึกบิตสูงจะมีสีที่สมบูรณ์และสดใสกว่า

แต่ละพิกเซลประกอบด้วย 3 องค์ประกอบที่ประกอบกันช่องสี. RGB มี 3 แบบ (แดง, เขียว, น้ำเงิน) ความลึกของบิตสีที่ต้องการต่อแชนเนลคือ 8 บิต รวมเป็น 24 บิต นอกจากนี้ยังเหมือนกับสี 24 บิตซึ่งมีทั้งหมด 16,777,216 รูปแบบ (2²⁴) นั่นเป็นมากกว่า 10 ล้านสีที่ตามนุษย์สามารถแยกแยะได้ แต่ถึงกระนั้นสีก็ยังดูสมบูรณ์และสดใสกว่ามาก

จอแสดงผลทั่วไปใช้เอสอาร์จีบีพื้นที่สี สิ่งนี้ใช้มาตรฐานอุตสาหกรรม 8 บิตต่อแชนเนล (RGB) หรือสี 24 บิต แม้ว่า 8 บิตจะดูเพียงพอ แต่ก็ยังขาดสีสันจำนวนมากที่อยู่ในขอบเขต CIE 1931 XYZ เนื่องจากคุณยังสามารถมีบิตต่อแชนเนลได้มากขึ้น (เช่น 10 บิต 16 บิต 32 บิต เป็นต้น) ดูเหมือนว่าจะมีสีสันมากเกินไปสำหรับแต่ละคนที่จะมองเห็น แต่จริงๆ แล้วมันเป็นตัวกำหนดรายละเอียดคุณภาพสูงในการถ่ายภาพ ดังนั้น 8 บิตต่อช่องสัญญาณจึงเป็นความลึกของบิตสีที่จำเป็นในจอแสดงผลอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคสมัยใหม่

ความลึกของบิตสีและการรับรู้ในการมองเห็นของมนุษย์ (3)

ทฤษฎีสี

แม่สีที่ใช้กับการถ่ายภาพดิจิตอลมี 3 สี ได้แก่ สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน (RGB) นอกจากนี้ยังมีสีรองอีก 3 สี ได้แก่ Cyan, Magenta และ Yellow (CMY)

คุณสามารถแยก CMY ออกจากการใช้แม่สีผสมกันโดยใช้สูตรต่อไปนี้:

G + B = C
R + B = ม
R + G = Y

คุณยังสามารถใช้สีรองเพื่อให้ได้สีหลัก:

M + Y = R
C + Y = G
M + C = B

จากการดูวงล้อสีของ Adobe สีเหล่านี้เป็นสีตรงข้าม:

B = -Y
G = -M
R = -C

ดังนั้น:

B = -(R + G) = -Y
G = -(R + B) = -M
R = -(G + B) = -C

นั่นหมายถึงสีน้ำเงินเป็นการผกผันของสีแดงและสีเขียว สีเขียวคือการผกผันของสีแดงและสีน้ำเงิน สีแดงคือการผกผันของสีเขียวและสีน้ำเงิน

นี่คือข้อพิสูจน์ของข้อความนั้น:

R + G = Y
R + B = ม
M + Y = R
ม + ย + ข = ม
B = -Y

(แหล่งที่มา:ทฤษฎีสี)

การมองเห็นของมนุษย์

ในทางสรีรวิทยา สายตาของมนุษย์มีความสมดุลกับแสงแดดหรือแสงแดด ซึ่งจะอยู่ระหว่าง 5500K-6500K ในระดับอุณหภูมิสีที่วัดเป็นเคลวิน (K) อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้แสงสีการรับรู้ของสีหรือสมดุลแสงขาว (WB)การเปลี่ยนแปลง สิ่งเหล่านี้อาจเป็นแหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์ ส่วนใหญ่พบในตอนกลางคืนจากหลอดไส้ หลอดฮาโลเจน หลอดฟลูออเรสเซนต์ หรือหลอด LED การรับรู้ของเราเกี่ยวกับสีขาวเปลี่ยนไป แต่เนื่องจากประสบการณ์ก่อนหน้านี้ เรายังคงรู้ว่าเป็นสีขาว แต่ไม่ปรากฏเช่นนั้น

สิ่งเหล่านี้เกิดจากการเปลี่ยนแปลงในจุดสีขาว. การเปลี่ยนแปลงของจุดสีขาวจะเหมือนกับการเปลี่ยน WB ในกล้อง นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมการถ่ายภาพตอนกลางคืนภายใต้แหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์จึงเป็นเรื่องยาก ตัวอย่างเช่น การถ่ายภาพเหตุการณ์ที่ใช้ฟลัดไลท์และโคมไฟกับหลอดไฟประเภทต่างๆ แหล่งกำเนิดแสงเหล่านี้สร้างความยาวคลื่นสีต่างๆ ในแสง ตาไม่คุ้นเคยจึงต้องชดเชยจุดขาวเพื่อให้รับรู้สีได้ถูกต้อง เมื่ออยู่ใต้หลอดฮาโลเจน เราอาจเห็นสีปรากฏเป็นสีส้มมากขึ้น ซึ่งอยู่ระหว่าง 2800K-3200K สิ่งนี้ต้องการการแก้ไขสีเพื่อแก้ไขลักษณะของภาพ

ความลึกของบิตสีและการรับรู้ในการมองเห็นของมนุษย์ (4)

แมชชีนวิชั่น

เมื่อเปรียบเทียบสีในการมองเห็นระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร ก็เหมือนแอปเปิ้ลกับส้ม เครื่องมองไม่เห็นสีเลย เราต้องตั้งโปรแกรมให้มองเห็นได้ และนั่นทำให้มองเห็นสีได้แม่นยำขึ้น ทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับสูตรทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนซึ่งประมวลผลข้อมูลที่เซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์จับได้ เซ็นเซอร์เหล่านั้นจับสีเป็นความยาวคลื่นในสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้ พวกเขาจึงมองเห็นสีได้มากกว่าสายตามนุษย์ และกำหนดสีได้อย่างแม่นยำ

ในขณะที่มนุษย์รับรู้สีด้วยฉลากเช่น "สีแดง" "สีน้ำเงิน" ฯลฯ เครื่องจักรจะมองเห็นสีเป็นปริมาณของ RGB ในขณะที่เราพูดว่าสีคือ "สีแดง" สำหรับเครื่องเช่นคอมพิวเตอร์นั้นไม่ใช่วิธีการกำหนดสี สำหรับคอมพิวเตอร์ "สีแดง" มีช่วงสีที่กว้างกว่า โดยวัดในปริมาณ 3 ช่องสี RGB “สีแดง” สำหรับคอมพิวเตอร์จะเป็น “R=255, G=0, B=0” สีขาวคือ “R=255, G=255, B=255” และสีดำคือ “R=0, G=0, B=0”

ในเรื่องสี เครื่องจักรมีความแม่นยำมากขึ้น แม้ว่าเราจะเห็นสีเป็น "สีแดง" พื้นฐาน แต่จริงๆ แล้วอาจเป็นสีผสมหรือแปรผันของ RGB (เช่น "R=210, G=7, B=26") นี่เป็นเพราะวิธีการประมวลผลข้อมูลของคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์มองเห็นตัวเลขในแง่ของปริมาณดิจิทัล ในขณะที่การรับรู้สีของมนุษย์เป็นแบบอะนาล็อกหรือขึ้นอยู่กับสิ่งที่ตาเห็น

ความลึกของบิตสีและการรับรู้ในการมองเห็นของมนุษย์ (5)

เรื่องย่อ

สีเป็นเรื่องเกี่ยวกับรายละเอียดของภาพ และในการรับรู้ของมนุษย์ สีช่วยในการระบุวัตถุ เราเข้าใจสีไม่ใช่ปริมาณ เช่นเดียวกับที่เครื่องจักรทำ แต่เราเห็นสีเป็นรายละเอียดในวัตถุเมื่อมีแสง เมื่อเราเข้าไปในห้องมืดๆ ที่ไม่มีแสง เราจะไม่สามารถเห็นสีหรือการรับรู้ที่แตกต่างออกไปได้ นี่คือสาเหตุที่สีเปลี่ยนไปเมื่อมีการปรับเปลี่ยนแหล่งกำเนิดแสง เราคุ้นเคยกับการมองเห็นสีในเวลากลางวัน ดังนั้นเมื่อใช้แหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์การรับรู้ของเราเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของสี แต่เรายังคงสามารถระบุสีเดียวกันในแสงที่แตกต่างกันได้เนื่องจากประสบการณ์เท่านั้น สิ่งนี้ไม่เหมือนกันสำหรับผู้ที่ตาบอดสีหรือมีความบกพร่องทางสายตา

ความลึกของบิตใช้เพื่อระบุการแสดงผลสำหรับระบบภาพดิจิทัล เช่น กล้อง โทรทัศน์ และจอคอมพิวเตอร์ แม้ว่าความลึกของบิตเฉลี่ย 8 บิตต่อแชนเนลจะเป็นสิ่งที่มนุษย์สามารถทำได้ในทางทฤษฎี แต่ความลึกของบิตยิ่งสูงเท่าใดคุณภาพสีก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น แม้ว่าเราจะไม่สามารถแยกความแตกต่างของสีได้มากกว่า 10 ล้านสี แต่เรายังสามารถเห็นได้ว่าสีของจอแสดงผลดูดีขึ้นมากเพียงใดด้วยความลึกบิตที่สูงขึ้น มันจะถือว่าเกินความจำเป็นสำหรับอะไรก็ตามที่สูงกว่า 8 บิตต่อแชนเนล แต่ในความเป็นจริงเมื่อพูดถึงการนำเสนอสื่อหรือคุณค่าด้านความบันเทิง ความลึกของบิตที่สูงขึ้นจะให้ประสบการณ์ภาพที่ดีที่สุดสำหรับคนส่วนใหญ่

ความลึกของบิตสีและการรับรู้ในการมองเห็นของมนุษย์ (2024)

References

Top Articles
Latest Posts
Article information

Author: Ouida Strosin DO

Last Updated:

Views: 5788

Rating: 4.6 / 5 (56 voted)

Reviews: 95% of readers found this page helpful

Author information

Name: Ouida Strosin DO

Birthday: 1995-04-27

Address: Suite 927 930 Kilback Radial, Candidaville, TN 87795

Phone: +8561498978366

Job: Legacy Manufacturing Specialist

Hobby: Singing, Mountain biking, Water sports, Water sports, Taxidermy, Polo, Pet

Introduction: My name is Ouida Strosin DO, I am a precious, combative, spotless, modern, spotless, beautiful, precious person who loves writing and wants to share my knowledge and understanding with you.