عمق اللون

لونان، غالبًا الأسود والأبيض، ألوان مباشرة. أحيانًا كان الرقم 1 يرمز للأسود والرقم 0 للأبيض، عكس المعايير الحديثة. كانت معظم شاشات العرض الرسومية الأولى من هذا النوع، وقد طُوّر نظام X Window خصيصًا لهذه الشاشات، وكان هذا النظام مُعتمدًا في حاسوب 3M . في أواخر ثمانينيات القرن العشرين، ظهرت شاشات احترافية بدقة تصل إلى 300 نقطة في البوصة (وهي نفس دقة طابعة الليزر الحديثة)، لكن الألوان أثبتت شعبيتها الأكبر.

أربعة ألوان، عادةً من مجموعة مختارة من لوحات ألوان ثابتة. ألوان رمادية لأجهزة NeXTstation القديمة ، وأجهزة ماكنتوش الملونة، وأجهزة أتاري ST متوسطة الدقة.

ثمانية ألوان، غالباً ما تكون جميعها تركيبات من الأحمر والأخضر والأزرق بكامل شدتها. العديد من أجهزة الكمبيوتر المنزلية المبكرة المزودة بشاشات تلفزيونية، بما في ذلك ZX Spectrum و BBC Micro .

١٦ لونًا، عادةً من مجموعة مختارة من لوحات ألوان ثابتة. يُستخدم هذا النظام في شاشات IBM CGA (بأقل دقة)، و EGA ، وفي معيار VGA ذي القاسم المشترك الأدنى عند الدقة الأعلى. كما دعمت أجهزة ماكنتوش الملونة، وأتاري ST منخفضة الدقة، وكومودور ٦٤ ، وأمستراد CPC نظام الألوان ٤ بت.

32 لونًا من لوحة ألوان قابلة للبرمجة، تستخدمها شريحة أميغا الأصلية .

64 لونًا. يستخدم بواسطة نظام ماستر ، ومحول الرسومات المحسن، وGIME لجهاز الكمبيوتر الملون TRS-80 3، وساعة Pebble Time الذكية (شاشة عرض إلكترونية ملونة بـ 64 لونًا)، و Parallax Propeller باستخدام دائرة VGA المرجعية.

256 لونًا، عادةً من لوحة ألوان قابلة للبرمجة بالكامل: معظم محطات عمل يونكس الملونة المبكرة، و Super VGA ، وماكنتوش الملون ، وأتاري TT ، وشريحة Amiga AGA ، و Falcon030 ، و Acorn Archimedes . وقد وفر كل من نظامي X وويندوز أنظمة معقدة لمحاولة تمكين كل برنامج من اختيار لوحة ألوانه الخاصة، مما أدى غالبًا إلى ظهور ألوان غير صحيحة في أي نافذة باستثناء النافذة النشطة.

وضعت بعض الأنظمة مكعبًا لونيًا في لوحة الألوان لنظام الألوان المباشرة (وبالتالي تستخدم جميع البرامج نفس لوحة الألوان). عادةً ما كانت مستويات اللون الأزرق أقل من غيرها، لأن العين البشرية الطبيعية أقل حساسية للون الأزرق مقارنةً باللونين الأحمر والأخضر (حيث يعالج ثلثا مستقبلات العين الأطوال الموجية الأطول ^{[ 11 ]} ). وكانت الأحجام الشائعة كالتالي:

• 6×6×6 ( ألوان آمنة للويب )، مما يترك 40  لونًا لتدرج رمادي، أو لإدخالات لوحة الألوان القابلة للبرمجة.
• 8×8×4. 3  بتات للأحمر والأخضر، و2  بت للأزرق، ويمكن حساب القيمة الصحيحة من اللون دون استخدام الضرب. يُستخدم، من بين أمور أخرى، في سلسلة حواسيب نظام MSX2 .
• مكعب ألوان 6×7×6، مما يترك 4  ألوان للوحة ألوان قابلة للبرمجة أو درجات الرمادي.
• مكعب 6×8×5، مما يترك 16  لونًا للوحة ألوان قابلة للبرمجة أو درجات الرمادي.

4096 لونًا، عادةً من لوحة ألوان قابلة للبرمجة بالكامل (على الرغم من أنها كانت تُضبط غالبًا على مكعب ألوان 16×16×16). بعض أنظمة Silicon Graphics وأنظمة Color NeXTstation وأنظمة Amiga في وضع HAM تتمتع بهذا العمق اللوني.

RGBA4444، وهو تمثيل ذو صلة بـ 16 بت لكل بكسل يوفر مكعب اللون و 16 مستوى من الشفافية، هو تنسيق نسيج شائع في رسومات الهاتف المحمول.

في أنظمة الألوان عالية الدقة، يُخزَّن بايتان (16 بت) لكل بكسل. في أغلب الأحيان، يُخصَّص لكل مكون (الأحمر والأخضر والأزرق) 5 بتات، بالإضافة إلى بت واحد غير مستخدم (أو يُستخدم لقناة القناع أو للتبديل إلى الألوان المفهرسة)؛ وهذا يسمح بتمثيل 32,768 لونًا. مع ذلك، يسمح تخصيص بديل يُعيد تعيين البت غير المستخدم إلى قناة اللون الأخضر بتمثيل 65,536 لونًا، ولكن بدون شفافية. ^{[ 12 ]} تُستخدم أعماق الألوان هذه أحيانًا في الأجهزة الصغيرة ذات شاشة ملونة، مثل الهواتف المحمولة، وتُعتبر أحيانًا كافية لعرض الصور الفوتوغرافية. ^{[ 13 ]} من أوائل الأجهزة التي استخدمت هذا المعيار جهاز Sharp X68000 وجهاز IBM Extended Graphics Array (XGA).

تم استخدام مصطلح "الألوان العالية" مؤخراً للدلالة على أعماق ألوان أكبر من 24 بت.

تُوفّر معظم شاشات LCD الأقل تكلفة (مثل شاشات نيماتيكا الملتوية التقليدية ) ألوانًا بدقة 18 بت (64×64×64 = 262,144 تركيبة لونية) لتحقيق سرعة أكبر في انتقال الألوان، وتستخدم إما تقنية التمويه اللوني أو التحكم في معدل الإطارات لتقريب دقة الألوان الحقيقية إلى 24 بت لكل بكسل، ^{[ 14 ]} أو تتجاهل 6 بتات من معلومات اللون تمامًا. أما شاشات LCD الأكثر تكلفة (عادةً IPS ) فتُمكنها عرض عمق ألوان 24 بت أو أكثر.

تستخدم تقنية 24 بت عادةً 8 ​​بتات لكل من الأحمر والأخضر والأزرق (8  بت لكل قناة لونية). اعتبارًا من عام 2018، تُستخدم تقنية 24 بت في عمق الألوان في جميع شاشات الحواسيب والهواتف تقريبًا ^{[ 15 ]} ، وفي الغالبية العظمى من تنسيقات تخزين الصور . في معظم حالات 32 بت لكل بكسل، تُخصص 24 بت للألوان، بينما تُخصص البتات الـ 8 المتبقية لقناة ألفا (الشفافية) أو تُترك دون استخدام.

يُنتج العدد ^{24 بت} 16,777,216 لونًا مختلفًا. مع أن العين البشرية قادرة على تمييز ما يصل إلى عشرة ملايين لون، ^{[ 16 ]} إلا أن نطاقات الألوان المستخدمة في الشاشات عادةً ما تكون أصغر من نطاق الرؤية البشرية. هذا يعني أن 24 بتًا يجب أن تكون قادرة على التمييز بين الألوان المختلفة بدقة كافية لمنع ظهور التدرجات اللونية غير المتجانسة . مع ذلك، لا تُوزّع الشاشات الألوان بالتساوي في مجال الإدراك البشري، لذا قد يظل بالإمكان إدراك التدرجات اللونية غير المتجانسة بين بعض الألوان المتجاورة. تُعيّن الصور أحادية اللون القنوات الثلاث جميعها على القيمة نفسها، مما ينتج عنه 256 لونًا مختلفًا فقط؛ تحاول بعض البرامج دمج مستوى الرمادي في قنوات الألوان لزيادة هذا العدد، مع أن هذه الطريقة تُستخدم في البرامج الحديثة غالبًا لعرض البكسلات الفرعية لزيادة دقة المساحة على شاشات LCD حيث تختلف مواقع الألوان اختلافًا طفيفًا.

تدعم معايير أقراص الفيديو الرقمية ( DVD -Video) وأقراص بلو راي (Blu-ray Disc) عمق بت يبلغ 8 بتات لكل لون في نظام YCbCr مع أخذ عينات فرعية للون 4:2:0 . ^{[ 17 ] [ 18 ]} ويمكن تحويل YCbCr إلى RGB دون فقدان للجودة.

يشير نظام التشغيل macOS ونظام التشغيل Mac OS الكلاسيكي إلى اللون ذي 24 بت على أنه "ملايين" الألوان.

يُستخدم مصطلح اللون الحقيقي أحيانًا للإشارة إلى ما يُطلق عليه في هذه المقالة اللون المباشر . ^{[ 19 ]} كما يُستخدم غالبًا للإشارة إلى جميع أعماق الألوان التي تزيد عن أو تساوي 24 بت.

يتكون اللون العميق من مليار لون أو أكثر. ^{[ 20 ]} 2^ ³⁰ يساوي 1,073,741,824 لونًا. عادةً ما يكون هذا العدد 10  بتات لكل من الأحمر والأخضر والأزرق (10  بت لكل قناة لونية). إذا أُضيفت قناة ألفا بنفس الحجم، فإن كل بكسل سيحتاج إلى 40  بتًا.

في بعض الأنظمة القديمة، كانت تُخزّن ثلاث قنوات من 10 بتات في كلمة من 32 بت ، مع  ترك بتين غير مستخدمتين (أو استخدامهما كقناة ألفا رباعية المستويات )؛ على سبيل المثال، استخدم تنسيق ملف Cineon هذا الأسلوب. احتوت بعض أنظمة SGI على محولات رقمية تناظرية من 10 بتات (أو أكثر) لإشارة الفيديو، وكان من الممكن تهيئتها لتفسير البيانات المخزنة بهذه الطريقة لعرضها. تُعرّف ملفات BMP هذا الأسلوب كأحد تنسيقاتها، وتُطلق عليه مايكروسوفت اسم "HiColor" .

بدأت بطاقات الفيديو ذات 10  بتات لكل مكون بالظهور في الأسواق أواخر التسعينيات. ومن الأمثلة المبكرة على ذلك بطاقة Radius ThunderPower لأجهزة ماكنتوش، والتي تضمنت إضافات لبرنامجي QuickDraw و Adobe Photoshop لدعم تحرير الصور ذات 30 بت. ^{[ 21 ]} يطلق بعض البائعين على شاشاتهم ذات عمق الألوان 24 بت المزودة بتقنية FRC اسم شاشات 30 بت؛ ومع ذلك، فإن شاشات العرض ذات الألوان العميقة الحقيقية تتمتع بعمق ألوان 10 بتات أو أكثر بدون تقنية FRC.

تحدد مواصفات HDMI  1.3 عمق بت يبلغ 30  بت (بالإضافة إلى  عمق 36 و48 بت). ^{[ 22 ]} اعتبارًا من عام 2026،  تدعم جميع وحدات معالجة الرسومات الحديثة من Nvidia و AMD و Intel مخرجات 30 و36 بت . ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]}

كما تدعم مواصفات DisplayPort أعماق ألوان أكبر من 24  بت لكل بكسل في الإصدار  1.3 من خلال " ضغط دفق عرض VESA ، الذي يستخدم خوارزمية منخفضة زمن الوصول بدون فقدان مرئي تعتمد على DPCM التنبؤي ومساحة ألوان YCoCg-R، ويسمح بزيادة الدقة وأعماق الألوان وتقليل استهلاك الطاقة." ^{[ 26 ]}

أعلنت مايكروسوفت في مؤتمر WinHEC 2008 أن نظام التشغيل ويندوز 7 سيدعم عمق ألوان 30  بت و48 بت ، بالإضافة إلى نطاق الألوان الواسع scRGB . ^{[ 27 ] [ 28 ]} 

يُعرّف ترميز الفيديو عالي الكفاءة (HEVC أو H.265) ملف تعريف Main  10، الذي يسمح بـ 8 أو 10  بتات لكل عينة مع أخذ عينات فرعية للون 4:2:0 . ^{[ 2 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 29 ] [ 30 ]}  أُضيف ملف تعريف Main 10 في  اجتماع HEVC الذي عُقد في أكتوبر 2012 بناءً على الاقتراح JCTVC-K0109 الذي اقترح إضافة ملف تعريف 10 بتات إلى HEVC لتطبيقات المستهلكين. ^{[ 5 ]} نصّ الاقتراح على أن ذلك يهدف إلى تحسين جودة الفيديو ودعم مساحة ألوان Rec. 2020 التي ستستخدمها تقنية UHDTV . ^{[ 5 ]} يحتوي الإصدار الثاني من HEVC على خمسة ملفات تعريف تسمح بعمق بتات يتراوح من 8  إلى 16  بتًا لكل عينة. ^{[ 31 ]}

باستخدام 12 بت لكل قناة لونية، نحصل على 36 بت، أي 68,719,476,736 لونًا. وإذا أُضيفت قناة ألفا بنفس الحجم، يصبح لدينا 48 بت لكل بكسل.

باستخدام 16 بت لكل قناة لونية، نحصل على 48 بت، أي 281,474,976,710,656 لونًا. وإذا أُضيفت قناة ألفا بنفس الحجم، يصبح لدينا 64 بت لكل بكسل.

بدأت برامج تحرير الصور مثل Adobe Photoshop في استخدام 16 بت لكل قناة في وقت مبكر إلى حد ما من أجل تقليل التكميم على النتائج الوسيطة (أي إذا تم تقسيم عملية ما على 4 ثم ضربها في 4، فإنها ستفقد البتتين السفليتين من بيانات 8 بت، ولكن إذا تم استخدام 16 بت فلن تفقد أيًا من بيانات 8 بت).

بدأت بعض الأنظمة باستخدام هذه البتات للأرقام خارج النطاق 0-1 بدلاً من زيادة الدقة. كانت الأرقام الأكبر من 1 مخصصة للألوان الأكثر سطوعًا مما يمكن للشاشة عرضه، كما هو الحال في التصوير عالي النطاق الديناميكي (HDRI). يمكن للأرقام السالبة زيادة نطاق الألوان لتغطية جميع الألوان الممكنة، ولتخزين نتائج عمليات التصفية بمعاملات تصفية سالبة. استخدم حاسوب الصور من بيكسار 12 بتًا لتخزين الأرقام في النطاق [-1.5، 2.5)، مع بتين للجزء الصحيح و10 بتات للكسر. استخدم نظام التصوير سينون شاشات فيديو احترافية ذات 10 بتات مع ضبط أجهزة الفيديو بحيث تكون القيمة 95 سوداء والقيمة 685 بيضاء. ^{[ 32 ]} تميل الإشارة المُضخّمة إلى تقليل عمر أنبوب أشعة الكاثود (CRT).

كما شجعت زيادة عدد البتات على تخزين الضوء كقيم خطية، حيث يتناسب الرقم طرديًا مع كمية الضوء المنبعث. وتُسهّل المستويات الخطية حسابات الرسومات الحاسوبية بشكل كبير. مع ذلك، ينتج عن الألوان الخطية عدد أكبر بكثير من العينات بالقرب من اللون الأبيض وعدد أقل بالقرب من اللون الأسود، لذا فإن جودة الألوان الخطية ذات 16 بت تُعادل تقريبًا جودة الألوان sRGB ذات 12 بت .

يمكن للأعداد العشرية تمثيل مستويات الإضاءة الخطية بتباعد العينات شبه لوغاريتمي. كما تتيح تمثيلات الأعداد العشرية نطاقات ديناميكية أوسع بكثير، بالإضافة إلى القيم السالبة. دعمت معظم الأنظمة في البداية دقة 32 بت لكل قناة ، وهو ما تجاوز بكثير الدقة المطلوبة لمعظم التطبيقات. في عام 1999، أصدرت شركة Industrial Light & Magic تنسيق ملف الصور القياسي المفتوح OpenEXR الذي يدعم أعدادًا عشرية بنصف دقة 16 بت لكل قناة . عند القيم القريبة من 1.0، لا تتجاوز دقة الأعداد العشرية بنصف الدقة دقة عدد صحيح مكون من 11 بت، مما دفع بعض متخصصي الرسومات إلى رفض استخدام نصف الدقة في الحالات التي لا تتطلب نطاقًا ديناميكيًا موسعًا.

تُشكّل جميع شاشات التلفزيون وشاشات الكمبيوتر تقريبًا الصور من خلال تغيير قوة ثلاثة ألوان أساسية فقط : الأحمر والأخضر والأزرق. على سبيل المثال، يتكون اللون الأصفر الساطع من مساهمات متساوية تقريبًا من اللونين الأحمر والأخضر، دون أي مساهمة من اللون الأزرق.

توجد طرق بديلة لتوسيع المثلث اللوني التقليدي لتخزين الصور ومعالجتها: يمكن تحويل ترميز الصورة لاستخدام ألوان أساسية وهمية، غير ممكنة فيزيائيًا، ولكنها تُوسّع المثلث ليشمل نطاقًا لونيًا أوسع بكثير. وثمة تغيير مكافئ وأبسط يتمثل في السماح بالأعداد السالبة في قنوات الألوان، بحيث يمكن للألوان المُمثلة أن تمتد خارج المثلث اللوني المُشكّل من الألوان الأساسية. مع ذلك، فإن هذه الطرق تُوسّع فقط نطاق الألوان التي يمكن تمثيلها في ترميز الصورة؛ ولا تُوسّع أيٌّ من هاتين الطريقتين نطاق الألوان التي يمكن عرضها فعليًا على شاشة العرض.

تُتيح الألوان الإضافية توسيع نطاق ألوان الشاشة، إذ لم يعد محصورًا داخل مثلث مُشكّل من ثلاثة ألوان أساسية في زواياه، كما هو الحال في فضاء ألوان CIE 1931. وتُضيف التقنيات الحديثة، مثل تقنية BrilliantColor من شركة Texas Instruments ، ما يصل إلى ثلاثة ألوان أساسية أخرى إلى قنوات الأحمر والأخضر والأزرق التقليدية: السماوي والأرجواني والأصفر. ^{[ 33 ]} ويُشار إلى اللون السماوي بقيم سالبة في قناة الأحمر، والأرجواني بقيم سالبة في قناة الأخضر، والأصفر بقيم سالبة في قناة الأزرق، مما يُبرر استخدام الأرقام السالبة، التي كانت تُعتبر افتراضية، في قنوات الألوان.

تستخدم ميتسوبيشي وسامسونج (وغيرهما) تقنية BrilliantColor في بعض أجهزة التلفاز الخاصة بهما لتوسيع نطاق الألوان المعروضة. وقد قدمت سلسلة أجهزة التلفاز Sharp Aquos تقنية Quattron ، التي تُضيف بكسلًا أصفرًا إلى مكونات بكسل RGB المعتادة. مع ذلك، فإنّ التنسيقات والوسائط التي تسمح باستخدام نطاق الألوان الموسّع أو تستفيد منه نادرة للغاية في الوقت الحالي.

نظرًا لأن غالبية البشر إما ثلاثيو الألوان أو ثنائيو الألوان ^{[ ب ]،} فقد يظن المرء أن إضافة لون "أساسي" رابع لن يُحقق أي فائدة عملية. مع ذلك، يستطيع البشر رؤية نطاق أوسع من الألوان مقارنةً بما يُمكن أن يُظهره مزيج من ثلاثة ألوان ضوئية. ويبرز هذا النقص في الألوان بشكل خاص في درجات اللون الأزرق المخضر المشبعة (الموضحة بالجزء الرمادي العلوي الأيسر من حدوة الحصان في الرسم التوضيحي) في شاشات RGB: إذ يستطيع معظم البشر رؤية درجات أزهى من الأزرق المخضر تفوق ما يُمكن أن تُظهره أي شاشة فيديو ملونة.