Канал (цифровое изображение) - Channel (digital image)

Цвет цифровые изображения состоят из пиксели, а пиксели состоят из комбинаций основные цвета представлен серией кода. А канал в этом контексте оттенки серого изображение того же размера, что и цветное изображение, состоящее только из одного из этих основных цветов. Например, изображение из стандартного цифровая камера будет красный, зеленый и синий каналы. Изображение в градациях серого имеет только один канал.

В географические информационные системы, каналы часто называют растровые полосы.^[1] Еще одно тесно связанное с этим понятие - карты характеристик, которые используются в сверточные нейронные сети.

Обзор

В цифровой сфере может быть любое количество обычных основных цветов, составляющих изображение; канал в этом случае расширяется до изображения в градациях серого на основе любого такого обычного основного цвета. В более широком смысле, канал - это любое изображение в градациях серого того же размера, что и исходное изображение, и связанное с ним.

Канал - это традиционный термин, используемый для обозначения определенного компонента изображения. На самом деле, любой формат изображения может использовать любой внутренний алгоритм для хранения изображений. Например, Гифка изображения фактически относятся к цвету в каждом пикселе индекс, который относится к таблице, в которой хранятся три цветовых компонента. Однако, независимо от того, как в конкретном формате хранятся изображения, всегда можно определить дискретные цветовые каналы, если можно визуализировать окончательное цветное изображение.

Концепция каналов выходит за рамки видимый спектр в мультиспектральный и гиперспектральный визуализация. В этом контексте каждый канал соответствует диапазону длин волн и содержит спектроскопический Информация. Каналы могут иметь разную ширину и диапазон.

Три основных типа каналов (или цветные модели ) существуют и имеют соответствующие сильные и слабые стороны.

Изображения RGB

An RGB изображение имеет три канала: красный, зеленый и синий. Каналы RGB примерно соответствуют цветовым рецепторам в человеческий глаз, и используются в компьютерные дисплеи и сканеры изображений.

Если изображение RGB является 24-битным (отраслевой стандарт с 2005 г.), каждый канал имеет 8 бит для красного, зеленого и синего цветов - другими словами, изображение состоит из трех изображений (по одному для каждого канала), где каждое изображение может хранить дискретные пиксели с обычной интенсивностью яркости от 0 до 255. Если изображение RGB 48-битное (очень высокая глубина цвета), каждый канал состоит из 16-битных изображений.

Образец цвета RGB

24-битное изображение RGB
Красный канал отображается в оттенках серого.
Зеленый канал отображается в оттенках серого
Синий канал отображается в оттенках серого.

Обратите внимание, как серые деревья имеют одинаковую яркость во всех каналах, красное платье намного ярче в красном канале, чем в двух других, и как зеленая часть изображения отображается намного ярче в зеленом канале.

YUV

YUV изображения являются аффинное преобразование цветового пространства RGB, возникшего в вещании. Канал Y приблизительно коррелирует с воспринимаемой интенсивностью, в то время как каналы U и V предоставляют информацию о цвете.

CMYK

А CMYK изображение имеет четыре канала: голубой, пурпурный, желтый и ключевой (черный). CMYK - это стандарт для печати, где субтрактивная окраска используется.

32-битное изображение CMYK (отраслевой стандарт с 2005 г.) состоит из четырех 8-битных каналов: одного для голубого, одного для пурпурного, одного для желтого и одного для основного цвета (обычно черного). 64-битное хранилище для изображений CMYK (16 бит на канал) не является распространенным, поскольку CMYK обычно зависит от устройства, тогда как RGB является общим стандартом для хранения, независимого от устройства.

Образец цвета CMYK

Пример 32-битного изображения CMYK
Голубой канал
Пурпурный канал
Желтый канал
Ключ (черный) канал

HSV

HSV, или же оттенок насыщенность ценить, хранит информацию о цвете в трех каналах, как и в RGB, но один канал предназначен для яркости (значения), а два других передают информацию о цвете. Канал значений аналогичен (но не совсем то же самое) черному каналу CMYK или его отрицательный.

HSV особенно полезен при с потерями сжатие видео, куда потеря цветовой информации менее заметна для человеческого глаза.

Альфа-канал

В альфа-канал хранит информацию о прозрачности - чем выше значение, тем более непрозрачным является этот пиксель. Ни камера, ни сканер не измеряют прозрачность, хотя физические объекты, безусловно, могут обладать прозрачностью, но альфа-канал чрезвычайно полезен для композитинг цифровые изображения вместе.

Синий экран Технология включает съемку актеров на фоне основного цвета, затем установку этого цвета на прозрачный и совмещение его с фоном.

В Гифка и PNG форматы изображений используют альфа-каналы на Всемирная паутина объединить изображения на веб-страница так что кажется, что они имеют произвольную форму даже на неоднородном фоне.

Другие каналы

В 3D компьютерная графика, несколько каналов используются для дополнительного контроля над рендерингом материала; например, контроль зеркальность и так далее.

Битовая глубина

При оцифровке изображений цветовые каналы преобразуются в числа. Поскольку изображения содержат тысячи пикселей, каждый из которых имеет несколько каналов, каналы обычно кодируются как можно меньшим количеством бит. Типичные значения - 8 бит на канал или 16 бит на канал. Индексированный цвет эффективно избавляется от каналов в целом, чтобы получить, например, 3 канала в 8 бит (Гифка ) или 16 бит.

Оптимизированные размеры каналов

Поскольку мозг не обязательно воспринимает различия в каждом канале в той же степени, что и в других каналах, возможно, что различное количество бит, выделенных для каждого канала, приведет к более оптимальному хранению; в частности, для изображений RGB наибольшее сжатие синего канала и наименьшего красного канала может быть лучше, чем предоставление равного пространства каждому.^{[нужна цитата ]} Этот тип «предпочтительного» сжатия является результатом исследований, которые показывают, что человеческое сетчатка на самом деле использует красный канал, чтобы различать детали,^{[нужна цитата ]} вместе с зеленым каналом в меньшей степени и использует синий канал для фоновой или экологической информации.

Среди других методов сжатия видео с потерями используются субдискретизация цветности для уменьшения глубины цвета в цветовых каналах (оттенок и насыщенность ), сохраняя при этом все яркость информация (значение в HSV ).

16 бит HiColor хранит красный и синий в 5 битах и зеленый в 6 битах.