سیر تکنیک‌های تصویربرداری‌ دیجیتال

تکنیک‌های تصویربرداری | درس بیستم: بیت و بیت-ریت

در درس بیستم از سیر تکنیک‌های تصویربرداری‌ دیجیتال با مفهوم بیت و انواع آنها آشنا خواهیم شد. هم چنین به بررسی معنی بیت ریت در ویدئو می پردازیم.

در درس بیستم از سیر تکنیک‌های تصویربرداری‌ دیجیتال با مفهوم بیت و انواع آنها آشنا خواهیم شد. هم چنین به بررسی معنی بیت ریت در ویدئو می پردازیم.

کد باینری:

کد باینری اعدادی در مبنای ۲ هستند که تنها شامل دو رقم ۰ و ۱ می‌شوند و به صورت رشته‌ای از این دو رقم به نمایش در می‌آیند. مثلا عدد ۱۲ در مبنای ده را وقتی به کد باینری تبدیل می‌کنیم به صورت ۱۱۰۰ نمایش داده می‌شود.

تبدیل مبنای اعداد:

11

برای تبدیل یک عدد از مبنای a به مبنای b به صورت زیر عمل می‌کنیم:

۱. عددی را که در مبنای a است بر b تقسیم می‌کنیم. به گونه ای که خارج‌قسمت و باقی‌مانده آن به دست آید.
۲. سپس خارج‌قسمت تقسیم اول را بر b تقسیم می‌کنیم.
۳. این عمل را تا آنجایی ادامه می‌دهیم که خارج‌قسمت کوچک‌تر از b بشود.
۴. در نهایت خارج‌قسمت آخرین تقسیم و سپس باقی‌مانده‌های باقی تقسیم‌ها را از انتها تا ابتدا می‌نویسیم.

برای تبدیل مبناهای دیگر به مبنای ده، راه ساده‌تر این است که ارقام مربوط به هر خانه را در ارزش آن خانه ضرب کرده و با هم جمع کنیم.

221_2

بیت و بایت:

به کوچک‌ترین واحد دیجیتالی که تنها قابلیت ذخیره ۰ یا ۱ را دارد، بیت می‌گویند. بیت به تنهایی بی‌معنا است. به کوچک‌ترین واحد معنادار حافظه بایت می‌گویند. هر بایت از ۸ بیت تشکیل شده است. به طور مثال برای نمایش عدد ۱۲ در حالت باینری (یعنی همان ۱۱۰۰) حداقل ۴ بیت نیاز داریم. در صورتی که اگر این عدد را در قالب یک بایت نمایش دهیم به عدد ۰۰۰۰۱۱۰۰ می‌رسیم. بیت را با b و بایت را با B نمایش می‌دهند.

انواع پیکسل:

اطلاعات هر پیکسل به صورت کد‌های باینری در حافظه ذخیره می‌شود. اندازه این کدها و حجمی که در حافظه اشغال می‌کند بستگی به نوع پیکسل دارد. پیکسل‌‌ها را بر اساس تعداد رنگی که می‌توانند نمایش دهند دسته‌بندی می‌کنند. هر چه تعداد بیت‌های اختصاص یافته به پیکسل بیش‌تر باشد، تعداد رنگ‌هایی که می تواند نمایش دهد بیش‌تر ‌شده و در مقابل، حجم اشغالی هر پیکسل افزایش یافته و در نتیجه فایل حجم بیش‌تری را اشغال می‌کند. مثلا دو تصویر زیر تنها در رزولوشن با هم تفاوت دارند:

33_2رزولوشن ۹۶۰×۶۰۰ و حجم ۲۶۹KB    رزولوشن ۱۹۲۰×۱۲۰۰ و حجم ۶۶۰KB

در اینجا تنها به بررسی دو سیستم اصلی پیکسل‌ها، پیکسل‌های سیاه سفید یا Grayscale و پیکسل‌های RGB می‌پردازیم. در درس های آینده با این سیستم‌ها و سیستم‌های دیگر بیش‌تر آشنا خواهیم شد.

پیکسل‌های سیاه سفید (Grayscale):

در این سیستم‌ها چون رنگ‌ها تنها از ترکیب دو رنگ سیاه و سفید به وجود می‌آیند، تعداد پیکسل‌ها توان‌های عدد ۲ می‌باشند. به این گونه تصاویر به اصطلاح منوکروم (Monochrome) نیز می‌گویند.

۱) ۱ بیتی: هر پیکسل تنها می‌تواند سیاه یا سفید باشد. (در بسیاری از موارد هنگامی که از اصطلاح منوکروم استفاده می‌کنند منظور تصاویر ۱ بیتی است.)

222_2

۲) ۲ بیتی: هر پیکسل تنها چهار حالت یعنی چهار رنگ را می‌پذیرد. سفید، خاکستری روشن، خاکستری تیره و سیاه.

333_2

۳) ۴ بیتی: هر پیکسل ۲۴ یعنی ۱۶ درجه خاکستری می‌پذیرد.

44_2
۴) ۸ بیتی: هر پیکسل ۲۸ یعنی ۲۵۶ درجه خاکستری می‌پذیرد. (این حالت به طور معمول حداکثر تعداد درجه خاکستری در حالتِ منوکروم است.)

22222_2

پیکسل در سیستم RGB:

در سیستم RGB به جای اختصاص یک کد به هر رنگ، به ۳ رنگ اصلی قرمز، سبز و آبی  تعدادی بیت اختصاص داده می‌شود و از ترکیب این ۳ سری بیتِ مربوط به این ۳ رنگ، یک رنگ درست می‌شود. به همین دلیل تعداد بیت پیکسل‌های RGB همواره ضریبی از عدد ۳ است.

۱) ۳ بیت: ۸ رنگ

01_2

۲) ۶ بیت: ۶۴ رنگ

02_2

۳) ۹ بیت: ۵۱۲ رنگ

34_2

۴) ۱۲ بیت:  ۴۰۹۶ رنگ

441_2

۵) ۱۵ بیت: ۳۲،۷۶۴ رنگ

53_2

۶) ۱۸ بیت: ۲۶۲،۱۴۴ رنگ

63_2

۷) ۲۴ بیت: ۱۶،۷۷۷،۲۱۶ رنگ

rgb_24bits_palette_sample_image

در سیستم رنگی ۲۴bit به دلیل بالا بودن تعداد رنگ‌ها، نمی‌توان از صفحه‌های رنگی‌ای که در قسمت‌های قبل تنوع رنگی را نشان می‌دادند استفاده کرد. به عبارت دیگر در این سیستم رنگی ۲۵۶ صفحه رنگی متفاوت وجود دارد.

72_2

صفحه رنگی ۲۴bit با درجه قرمز ۸۵          صفحه رنگی ۲۴bit با درجه قرمز صفر

%db%b8_2

صفحه رنگی ۲۴bit با درجه قرمز ۲۵۵       صفحه رنگی ۲۴bit با درجه قرمز ۱۷۰

۸) ۳۰ بیت: ۱،۷۳،۷۴۱،۸۲۴ رنگ

سیستم‌های ۳۰ بیتی، سیستم‌های بسیار جدیدی هستند که می‌توانند نزدیک به ۱۷۴ میلیون رنگ را نمایش دهند. ولی هنوز اکثر دستگاه‌های پخش قابلیت پخش چنین تصاویری را ندارند و این تصاویر را همچون تصاویر ۲۴ بیتی به نمایش می‌گذازند.

بیت-ریت:

در تصویر‌برداری بجای بیت که در عکاسی استفاده می‌شود از اصطلاح «بیت-ریت» استفاده می‌کنیم. بیت-ریت یا «bit rate» که خلاصه‌شده «bit rate per second» است، به معنی تعداد بیتِ ذخیره شده به ازای هر ثانیه از فیلم است. این حجم اشغالی، هم شامل اطلاعات صوتی است و هم اطلاعات تصویری. بیت-ریت صوتی و تصویری را می‌توان به صورت مجزا نیز نمایش داد ولی چون به هنگام نمایش یک فیلم این دو به طور هم زمان کار می‌کنند معمولاً از مجموع این دو عدد استفاده می‌شود. در رزولوشن مساوی هر چه بیت-ریت تصویریِ یک فیلم بیش‌تر باشد یعنی کیفیت رنگ آن تصویر هم بهتر است (به عبارت دیگر هر پیکسل قابلیت نمایش رنگ بیش‌تری را دارد) و در بیت-ریت مساوی هرچه رزولوشن تصویر کم‌تر باشد کیفیت رنگ بهتر است. کیفیت صدای یک فیلم هم با بیت-ریت آن رابطه مستقیم دارد. البته در مقایسه صدای دو فیلم باید تعداد کانال‌های صوتی آن‌ها را نیز در نظر گرفت.

نوسینده: علی قاسم زاده


درس‌های قبلی از این سیر:

+ تکنیک‌های تصویربرداری | درس نوزدهم: پیکسل

+ تکنیک‌های تصویربرداری | درس هجدهم: سنسور CCD و CMOS

+ تکنیک‌های تصویربرداری | درس هفدهم: تفاوت دیجیتال و آنالوگ


 

 

0



نظری ثبت کنید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*
*