Bitová hloubka polopatě

Když se řekne bitová hloubka, tak se mnohým fotografům zježí vlasy hrůzou. Samá matematika a počty, které s fotografií nemají nic společného. Jenže ono to zase tak složité a teoretické není. V tomto článku si takzvaně "polopatě" vysvětlíme, co je to bitová hloubka a na názorné ukázce si vysvětlíme, jak v praxi ovlivňuje fotografie.

Fotografování a matematika opravdu moc nejdou k sobě. Když už má někdo nadání pro vizuální umění, obvykle se do abstraktních počtů příliš nepouští. Jenže ať už chceme či nikoliv, dnešní digitální fotografie je doslova protkaná matematikou, vždyť fotky v dnešní podobě jsou ve své podstatě jen čísla... Zanechme ale teorie i úvah a pojďme si naprosto jednoduchým způsobem vysvětlit, co je to bitová hloubka ve fotografii. Jsem pevně přesvědčen o tom, že toto na první pohled nezáživné téma zcela zaujme každého nadšeného fotografa.

Nebo snad nechcete nakouknout pod pokličku svých fotografií a zjistit, z čeho se ve skutečnosti skládají?

Bitová hloubka fotografií je když...

... se podíváte na opravdu hodně zvětšenou digitální fotografii a uvidíte tam nespočet různě barevných pixelů. Ne, tak to opravdu není, ale zase tak daleko od pravdy také nejsme :) Vezměme to pěkně popořadě, a to na příkladu černobílé fotky.

Co je to bitová hloubka - pěkně od začátku

Uvažme situaci, kdy máme černobílou fotografii a zvětšíme si ji třeba na 800%. To už uvidíme jednotlivé obrazové body a zjistíme, že každý tento bod má nějaký odstín šedi. Najdeme tam černou, bílou, světle šedou, tmavě šedou, více tmavě šedou, méně tmavě šedou a tak dále. Jednoduše řečeno, bude tam opravdu hodně odstínů šedi a rozhodně jich bude víc než padesát :) A každý zvídavý člověk si začne klást otázku, kolik vlastně těch odstínů šedi tam tedy vlastně je?

No a to už jsme přímo u jádra pudla. Bitová hloubka je totiž právě ono číslo vyjadřující počet přítomných odstínů /šedi/ ve fotografii. Bitová hloubka je tedy způsob, jak vyjádřit dostupný počet odstínů šedi (nebo nějaké barvy pokud půjde o barevnou fotku).

Bitová hloubka se vždy udává v nějakém čísle ve formě 2^x kde ono "x" je bitová hloubka. Pokud chceme zjistit počet odstínů, musíme tedy vždy bitovou hloubku umístit do hodnoty mocniny dvojky. Prakticky řečeno:

• 2⁸ je osmibit a jelikož "dvě na osmou" je 256, tak osmibit umí nabídnout 256 odstínů šedi.
• 2¹ je jednobit, což je vlastně jen černá a bílá (dvě na první = dva odstíny šedi, tedy černá a bílá).
• 2¹⁶ je šestnáctibit, který nabízí již 65 536 odstínů šedi (dvě na šestnáctou je 65 536).
• a tak dále.

Starší ročníky si budou velmi dobře pamatovat počítačové hry z devadesátých let, kdy grafika byla na dnešní poměry úsměvná a obrázky byly na první pohled kostičkované, rozpixelované... A hlavně mezi barvami byly viditelné přechody (mapy), což bylo způsobeno právě malou bitovou hloubkou. Malá ukázka (uměle vyrobená) je níže.

Vlevo: jednobit (dva odstíny), vpravo: čtyřbit (16 odstínů).

Vlevo: šestibit (64 odstínů), vpravo: klasický populární osmibit (256 odstínů).

Z výše uvedených ukázek je již asi zcela zřejmé, co to vlastně ona bitová hloubka. Jak vidíte, není to nic záhadného, žádná černá magie matematiky. Ve skutečnosti je to vcelku triviální záležitost vyjadřující počet odstínů ve fotce. Nic víc, nic míň. A je logické, že čím větší je bitová hloubka, tím jemnějších přechodů mezi jednotlivými odstíny lze dosáhnout. A naopak.

Nyní už víme, že osmibitový JPEG poskytuje 256 odstínů šedi u černobílých fotografií. Jak je to ale u těch barevných?

Barevné fotky a praxe

V praxi se dnes nejvíc setkáte s osmibitem, který umožňuje zaznamenat a ukázat 256 odstínů šedi v případě černobílé fotky. Pokud se jedná o barevnou fotku, tak je to potom stále 256 odstínů, ale pro každý barevný kanál v daném barevném prostoru.

Nejpoužívanějším je RGB barevný prostor, ve kterém se veškeré barvy kombinují ze tří barev (červená - RED, zelená - GREEN a modrá - BLUE). Takže ve výsledku máte k dispozici 256 odstínů pro každou ze tří barev. A když se budete snažit vyrobit veškeré možné kombinace 256 odstínů tří barev, tak dojdete k číslu 16,7 milionu barev (256 "na třetí").

Toto číslo už jste možná také někde slyšeli nebo četli a není se čemu divit. Když zkombinujete nejpoužívanější bitovou hloubku (8bit) s nejpoužívanějším barevným prostorem (RGB), tak dostanete právě 16,7 milionu barev. Takže teoreticky můžete mít v osmibitové barevné RGB fotografii obsažených 16,7 milionu barev.

Vlevo i vpravo: barevný čtyřbit poskytující 16 odstínů pro každý barevný kanál, takže celkem 4096 barev, které očividně zdaleka nestačí zejména pro jemné přechody mezi barvami.

Šestibit (vlevo) se svými 262 144 barvami stále nestačí na jemné přechody v obloze, zatímco osmibit (vpravo) již poskytuje v drtivé většině případů dost barev.

Základní otázkou v tuto chvíli je - stačí 8bit se svými téměř 17 miliony barev? Může to znít jako holé šílenství. Komu by nestačilo téměř sedmnáct milionů barev? Jenže ona ta otázka není zase tak "mimo mísu" a praxi se opravdu někdy může stát, že tolik barev nestačí. V takovém případě je potřeba sáhnout po vyšší bitové hloubce, takzvaném šestnáctibitu nebo dokonce třicetdvabitu.

O tom si ale povíme až v příštím pokračování tohoto článku. Ukážeme si, jak si bitovou hloubku nastavit na fotoaparátu již při focení a jak s ní pracovat při úpravách fotek pro dosažení nejlepších výsledků. Také si zodpovíme otázku, kdy stačí osmibit a kdy je potřeba sáhnout po vyšší bitové hloubce.