Profondità di colore
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Il termine profondità di colore (color depth in inglese) è utilizzato nella grafica digitale per indicare la quantità di bit necessari per rappresentare il colore di un singolo pixel in un'immagine bitmap o nel framebuffer di un dispositivo video. Questo concetto è anche noto come bit(s) per pixel, ovvero bpp. Profondità di colore superiori consentono una gamma più vasta di tonalità distinte.
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[modifica] Colori indicizzati
Con le profondità di colore più basse, il valore memorizzato per ciascun bit è generalmente un indice in una mappa di colori o tavolozza. I colori disponibili nella tavolozza stessa possono essere determinati dall'hardware oppure modificabili.
È consuetudine indicare i diversi tipi di profondità con il nome dello standard video con il quale sono stati introdotti sul mercato dei personal computer.
- 1 bpp (21 = 2 colori)
- grafica monocromatica, spesso in bianco e nero
- 2 bpp (22 = 4 colori)
- grafica CGA
- 4 bpp (24 = 16 colori)
- grafica EGA o VGA standard ad alta risoluzione
- 8 bpp (28 = 256 colori)
- grafica VGA a bassa risoluzione, Super VGA
[modifica] Colori diretti
Con l'aumentare del numero di bit per pixel aumenta anche la quantità di colori possibili, rendendo sempre più scomodo l'uso delle tavolozze. Per le profondità più alte si preferisce perciò codificare i colori direttamente nei valori corrispondenti alla luminosità relativa dei canali rosso, verde e blu secondo il modello RGB.
[modifica] Hicolor
Il modello di profondità hicolor o highcolor usa 15 o 16 bit per pixel ed è considerato accettabile per la rappresentazione di immagini realistiche.
- 15 bpp
- Con questa profondità si usano 5 bit per rappresentare il rosso, 5 bit per rappresentare il blu e 5 bit per rappresentare il verde. Per ciascuno di questi tre colori esistono dunque 25 = 32 livelli di luminosità che si possono mescolare per generare un totale di 32.768 colori possibili (32 × 32 × 32).
- 16 bpp
- con questa profondità vengono usati 5 bit per rappresentare il rosso e 5 bit per rappresentare il blu, ma 6 bit per rappresentare il verde: ciò è dovuto al fatto che l'occhio umano è più sensibile al verde che al rosso e al blu. A questo modo è possibile rappresentare 65.536 colori diversi (32 × 32 × 64).
[modifica] Truecolor
Il modello di profondità truecolor permette di riprodurre immagini in modo molto fedele alla realtà arrivando a rappresentare 16,7 milioni di colori distinti. Con questa profondità si usano 8 bit per rappresentare il rosso, 8 bit per rappresentare il blu ed 8 bit per rappresentare il verde. I 28 = 256 livelli d'intensità per ciascun canale si combinano per produrre un totale di 16.777.216 colori (256 × 256 × 256). Per la maggior parte delle immagini fotografiche questa profondità consente sfumature ancora più fini di quelle che l'occhio umano riesce a distinguere. Ci sono però immagini fatte apposta per rendere visibili ad occhio nudo le limitazioni del truecolor. Si tratta di grafiche generate in modo completamente artificiale o d'immagini fotografiche in bianco e nero (per cui il truecolor dispone solo di 256 tonalità di grigio) opportunamente alterate.
[modifica] Colore a 32 bit
La denominazione di colore a 32 bit può risultare fuorviante, perché non si tratta in questo caso di 232 colori distinti, bensì del truecolor con l'aggiunta di 8 bit che possono rimanere inutilizzati o servire alla codifica del canale alpha. La ragione per cui si lascia spazio vuoto è che l'accesso a 32 bit consecutivi risulta su molti processori più efficiente dell'accesso a 24 bit, che può causare ritardi dovuti all'allineamento e al mascheramento dei byte.
[modifica] Oltre il truecolor
Verso la fine degli anni '90 furono messi a punto sistemi di computer high-end come alcuni modella della SGI in grado di visualizzare più di 8 bit per canale (12 o 16). I sistemi di questo genere sono oggi diventati piuttosto rari, perché non sembrano offrire un miglioramento visibile nella visualizzazione dei colori come ci si aspettava all'inizio. I software di generazione ed elaborazione d'immagini in qualità professionale hanno iniziato negli ultimi anni ad impiegare internamente 16 bit per canale. Sebbene gli 8 bit aggiuntivi non siano visibili sullo schermo, essi servono a proteggere la qualità dell'immagine dagli errori di arrotondamento che si accumulano quando vengono effettuate diverse modifiche successive su di una grafica, come la regolazione di luminosità e contrasto.
Anche molti scanner d'immagine di alta qualità ed alcune schede video di nuova concezione sono in grado di riconoscere o visualizzare più di 8 bit per canale. Sembra che 10 bit per canale siano sufficienti per raggiungere i limiti assoluti della vista umana in quasi tutte le circostanze.
Per esigenze ancora più specifiche si adoperano numeri in virgola mobile per tener conto delle quantità in eccesso di bianco e di nero. In questo modo si possono rappresentare in maniera accurata anche le immagini dove la luce del sole si affianca a spazi in ombra. Per descrivere intervalli di luminosità così ampi sono stati sviluppati modelli di colore diversi, molti dei quali usano 32 bit per canale. La ILM ha messo a punto un nuovo formato che usa numeri in virgola mobile di 16 bit. Questo tecnica sembra più funzionale rispetto all'uso di numeri interi di 16 bit per canale, ma richiede uno specifico supporto hardware per un'implementazione efficiente.
[modifica] Selezione della profondità
Nelle applicazioni che fanno uso intensivo della grafica come molti videogiochi, si può raggiungere un compromesso tra la rapidità di successione dei quadri e la qualità del colore aumentando o diminuendo la profondità di colore dello schermo. Le grafiche a profondità più bassa occupano meno memoria nel framebuffer della scheda video e richiedono una minore ampiezza di banda del monitor, per questo motivo consentono una visualizzazione più veloce. Profondità più alte permettono una miglior qualità del colore a spese della rapidità di visualizzazione e di risposta del sistema.
