Цветные цифровые изображения состоят из пикселей , а пиксели состоят из комбинаций основных цветов , представленных серией кода. Канал в этом контексте — это изображение в оттенках серого того же размера, что и цветное изображение, [ требуется ссылка ] состоящее только из одного из этих основных цветов. Например, изображение со стандартной цифровой камеры будет иметь красный, зеленый и синий каналы. Изображение в оттенках серого имеет только один канал.
В географических информационных системах каналы часто называют растровыми полосами . [1] Другое тесно связанное понятие — карты признаков , которые используются в сверточных нейронных сетях .
В цифровой сфере может быть любое количество обычных основных цветов, составляющих изображение; канал в этом случае расширяется до изображения в оттенках серого, основанного на любом таком обычном основном цвете. По расширению, канал — это любое изображение в оттенках серого того же размера, что и исходное изображение, и связанное с ним [ требуется цитата ] .
Канал — это общепринятый термин, используемый для обозначения определенного компонента изображения. В действительности любой формат изображения может использовать любой алгоритм внутри для хранения изображений. Например, изображения GIF фактически ссылаются на цвет в каждом пикселе с помощью индексного номера , который ссылается на таблицу, в которой хранятся три цветовых компонента. Однако независимо от того, как конкретный формат хранит изображения, дискретные цветовые каналы всегда можно определить, если можно визуализировать конечное цветное изображение.
Концепция каналов распространяется за пределы видимого спектра в мультиспектральной и гиперспектральной визуализации. В этом контексте каждый канал соответствует диапазону длин волн и содержит спектроскопическую информацию. Каналы могут иметь несколько ширин и диапазонов.
Существуют три основных типа каналов (или цветовых моделей ), которые имеют свои сильные и слабые стороны.
Изображение RGB имеет три канала: красный, зеленый и синий. Каналы RGB примерно соответствуют цветовым рецепторам человеческого глаза и используются в компьютерных дисплеях и сканерах изображений .
Если изображение RGB является 24-битным (отраслевой стандарт по состоянию на 2005 год), 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 является 48-битным (очень высокая глубина цвета), каждый канал имеет 16 бит на цвет пикселя, то есть по 16 бит красного, зеленого и синего цвета на пиксель.
Обратите внимание, что серые деревья имеют одинаковую яркость во всех каналах, красное платье намного ярче в красном канале, чем в двух других, и как зеленая часть изображения показана намного ярче в зеленом канале.
Изображения YUV являются аффинным преобразованием цветового пространства RGB, возникшего в вещании. Канал Y приблизительно коррелирует с воспринимаемой интенсивностью, в то время как каналы U и V предоставляют цветовую информацию.
Изображение CMYK имеет четыре канала: голубой, пурпурный, желтый и ключевой (черный). CMYK — стандарт для печати, где используется субтрактивное окрашивание .
32-битное изображение CMYK (отраслевой стандарт с 2005 года) состоит из четырех 8-битных каналов: один для голубого, один для пурпурного, один для желтого и один для ключевого цвета (обычно это черный). 64-битное хранение для изображений CMYK (16 бит на канал) не распространено, поскольку CMYK обычно зависит от устройства, тогда как RGB является общим стандартом для хранения, независимого от устройства.
HSV , или оттенок насыщенности значение , хранит цветовую информацию в трех каналах, как и RGB, но один канал посвящен яркости (значению), а два других передают цветовую информацию. Канал значения похож (но не совсем такой же) на черный канал CMYK или его негатив .
Формат HSV особенно полезен при сжатии видео с потерями , когда потеря цветовой информации менее заметна для человеческого глаза.
Альфа -канал хранит информацию о прозрачности — чем выше значение, тем более непрозрачен этот пиксель. Ни одна камера или сканер не измеряют прозрачность, хотя физические объекты, безусловно, могут обладать прозрачностью, но альфа-канал чрезвычайно полезен для компоновки цифровых изображений.
Технология Bluescreen подразумевает съемку актеров на фоне основного цвета, затем установку этого цвета в прозрачное состояние и наложение его на фон.
Форматы изображений GIF и PNG используют альфа-каналы во Всемирной паутине для объединения изображений на веб-страницах таким образом, что они кажутся имеющими произвольную форму даже на неоднородном фоне.
В трехмерной компьютерной графике несколько каналов используются для дополнительного управления рендерингом материалов, например, управления зеркальностью и т. д.
При оцифровке изображений цветовые каналы преобразуются в числа. Поскольку изображения содержат тысячи пикселей, каждый из которых имеет несколько каналов, каналы обычно кодируются в минимально возможном количестве бит. Типичные значения — 8 бит на канал или 16 бит на канал. Индексированный цвет фактически избавляется от каналов вообще, чтобы получить, например, 3 канала в 8 бит ( GIF ) или 16 бит.
Поскольку мозг не обязательно воспринимает различия в каждом канале в той же степени, что и в других каналах, возможно, что разное количество бит, выделенных для каждого канала, приведет к более оптимальному хранению; в частности, для изображений RGB сжатие синего канала в наибольшей степени и красного канала в наименьшей степени может быть лучше, чем предоставление равного пространства для каждого канала. [ необходима цитата ]
Среди прочих методов сжатие видео с потерями использует цветовую субдискретизацию для уменьшения битовой глубины в цветовых каналах ( оттенок и насыщенность ), сохраняя при этом всю информацию о яркости (значение в HSV ).
16-битный HiColor хранит красный и синий цвета в 5 битах, а зеленый — в 6 битах.
