Kedalaman warna

Kedalaman warna (bahasa Inggris: colour depth; disebut juga kedalaman bit, bahasa Inggris: bit depth) adalah (1) jumlah bit yang dipakai untuk menyimpan informasi warna tiap piksel atau (2) jumlah bit yang dipakai untuk tiap saluran. Untuk standar video konsumen, kedalaman bit menjelaskan jumlah bit yang dipakai oleh tiap komponen (saluran).^[1]^[2]^[3]^[4]

Ketika merujuk ke suatu piksel, istilah yang dipakai adalah bit per piksel (bpp). Ketika merujuk ke komponen (saluran) warna, istilah yang dipakai adalah bit per komponen, bit per saluran, bit per warna (semuanya disingkat bpc, dari bahasa Inggris-nya), serta bit per komponen piksel, bit per saluran warna, atau bit per sampel (bps).^[1]^[2]^[5]

Kedalaman warna adalah salah satu aspek representasi warna yang mengungkapkan presisi kadar tiap warna utama yang bisa ditampilkan. Aspek lainnya adalah luasan rentang warna yang bisa ditampilkan (gamut). Definisi presisi warna dan gamut dinyatakan sesuai spesifikasi pengodean warna yang memetakan nilai digital ke letak dalam ruang warna.

Jumlah bit intensitas dalam saluran warna juga dikenal sebagai resolusi radiometrik, khususnya dalam bahasan citra satelit.^[6]

Perbandingan

Berikut citra yang sama dalam lima jenis kedalaman warna beserta ukuran berkas masing-masing.
Kedalaman 8 bit ke bawah menggunakan palet adaptif sehingga kualitasnya bisa lebih baik daripada yang didukung oleh beberapa sistem.
24 bit.png 16.777.216 warna
98 KB
8 bit.png 256 warna
37 KB (−62%)
4 bit.png 16 warna
13 KB (−87%)
2 bit.png 4 warna
6 KB (−94%)
1 bit.png 2 warna
4 KB (−96%)

Warna terindeks

Dengan kedalaman warna yang relatif rendah, nilai yang disimpan biasanya bilangan yang mewakili indeks ke palet atau peta warna. Warna yang tersedia di palet bisa bergantung pada dukungan perangkat keras atau dapat diubah oleh perangkat lunak. Palet yang dapat diubah-ubah disebut palet warna semu.

Cip grafis lama, terutama yang dipakai dalam komputer rumah dan konsol permainan, biasanya mampu menggunakan palet yang berbeda untuk tiap sprite dan ubin untuk memaksimalkan jumlah warna yang ditampilkan bersamaan, sekaligus meminimalkan penggunaan memori.

Palet itu sendiri memiliki kedalaman warna (jumlah bit per entri). Meski sistem VGA terbaik hanya menawarkan palet 18 bit (262.144 warna), semua perangkat keras video berwarna dari Macintosh menawarkan palet 24 bit (16 juta warna). Palet 24 bit menjadi mayoritas dalam perangkat keras dan format berkas saat ini.

Palet jarang dipakai untuk kedalaman di atas 12 bit per piksel karena memori yang diperlukan untuk itu melebihi memori untuk pemilihan warna langsung (tanpa palet) untuk tiap piksel.

Daftar kedalaman warna yang umum

Jumlah warna pada kedalaman $n$ bit adalah $2 n$ . Kedalaman 1 bit memiliki 2 warna; kedalaman 2 bit memiliki 4 warna; ... kedalaman 8 bit memiliki 256 warna.

Warna 1 bit

Kedalaman 1 bit memiliki 2 warna langsung: biasanya hitam dan putih (atau warna apa pun yang dipakai CRT). Pada beberapa kasus, 1 berarti putih dan 0berarti hitam .

Warna 2 bit

Kedalaman 2 bit memiliki 4 warna yang biasanya berdasarkan palet tetap. Kedalaman ini dipakai oleh CGA, NeXTstation, Macintosh berwarna, Atari ST resolusi menengah, dan Game Boy (bukan Color).

Warna 3 bit

Kedalaman 3 bit memiliki 8 warna yang hampir selalu kombinasi merah, hijau, dan biru intensitas penuh. Kedalaman ini dipakai oleh komputer rumah awal dengan layar TV, termasuk ZX Spectrum dan BBC Micro.

Warna 4 bit

Kedalaman 4 bit memiliki 16 warna yang biasanya berdasarkan palet tetap. Kedalaman ini dipakai oleh EGA dan yang mendukung VGA resolusi tinggi, Macintosh berwarna, Atari ST resolusi rendah, Commodore 64, serta Amstrad CPC.

Warna 5 bit

Kedalaman 5 bit memiliki 32 warna yang menggunakan palet yang bisa diprogram. Kedalaman ini dipakai Amiga OCS.

Warna 8 bit

Kedalaman 8 bit memiliki 256 warna yang biasanya menggunakan palet yang bisa diprogram. Kedalaman ini dipakai oleh stasiun kerja Unix awal berwarna, VGA resolusi rendah, Super VGA, Macintosh berwarna, Atari TT030, AGA Amiga, Atari Falcon, dan Acorn Archimedes. Baik X maupun Windows memberikan sistem yang luas untuk membolehkan tiap program memilih palet masing-masing sehingga menyebabkan kesalahan warna pada jendela yang tidak sedang difokuskan.

Beberapa sistem menaruh kubus warna dalam palet untuk sistem warna langsung sehingga semua program memakai palet yang sama. Biasanya, jumlah tingkat intensitas biru lebih sedikit karena penglihatan manusia kurang peka terhadap warna biru daripada warna merah dan hijau. Dua pertiga reseptor mata mengolah cahaya dengan panjang gelombang yang lebih panjang.^[7] Palet warna yang umum dipakai antara lain

6×6×6 (warna web aman) yang menyisakan 40 warna untuk derajat keabuan atau palet khusus;
8×8×4 (3 bit untuk merah dan hijau serta 2 bit untuk biru) yang nilainya bisa dihitung dari warna biasa tanpa perkalian dan dipakai oleh seri sistem MSX2 pada awal hingga pertengahan 1990-an;
kubus 6×7×6 yang menyisakan 4 warna untuk palet khusus; serta
kubus 6×8×5 yang menyisakan 16 warna untuk palet khusus.

Warna 12 bit

Kedalaman 12 bit memiliki 4.096 warna yang biasanya menggunakan palet yang bisa diprogram, meski pada akhirnya diatur ke kubus 16×16×16). Kedalaman ini dipakai oleh beberapa sistem Silicon Graphics, sistem Color NeXTstation, dan sistem Amiga dalam mode HAM.

High color (15/16 bit)

Dalam sistem high color (warna tinggi), dua bita (16 bit) dibutuhkan untuk tiap piksel. Seringnya, tiap komponen (R, G, dan B) memiliki 5 bit. Satu bit sisa dipakai untuk saluran masker atau penanda pemakaian warna terindeks. Cara ini memberikan 32.768 warna yang bisa ditampilkan. Namun, pengaturan lainnya yang memberikan komponen G sebanyak 6 bit memberikan 65.536 warna, tetapi tanpa warna transparan.^[8] Kedalaman warna ini kadang-kadang dipakai oleh perangkat kecil dengan layar berwarna, seperti ponsel genggam, dan terkadang dianggap cukup untuk menampilkan citra fotografi.^[9] Beberapa kali, empat bit per komponen warna dan empat bit untuk transparansi dipakai sehingga hanya didukung 4.096 warna.

Istilah high color akhir-akhir ini dipakai untuk menyebut kedalaman warna di atas 24 bit.

18 bit

Hampir semua LCD murah (seperti jenis nematis terpilin) memberikan warna 18 bit (262.144 warna) untuk mendapatkan waktu transisi warna yang lebih cepat. Untuk memperkirakan warna 24 bit, dipakailah pembauran galat atau pengaturan laju bingkai^[10] atau justru membuang 6 bit warna. LCD yang lebih mahal (seperti IPS) dapat menampilkan kedalaman warna 24 bit atau lebih.

True color (24 bit)

Seluruh 16.777.216 warna (diperkecil, klik gambar untuk resolusi penuh)

Kedalaman 24 bit hampir selalu menggunakan 8 bit untuk tiap komponen: R (merah), G (hijau), dan B (biru). Kebanyakan format berkas gambar menggunakan kedalaman warna ini. Hampir seluruh kedalaman 32 bit memnggunakan 24 bit untuk warna dan 8 bit untuk transparansi.

Kedalaman ini memiliki 16.777.216 warna. Mata manusia dapat membedakan sekitar 10 juta warna.^[11] Karena gamut tampilan layar lebih besar daripada jangkauan penglihatan manusia, kedalaman ini sudah cukup memberikan detail warna yang bisa dilihat. Namun, tampilan layar tidak menyebar warna sesuai pandangan manusia sehingga manusia dapat menemukan perbedaan di antara warna-wanra yang berdekatan (dikenal sebagai pemitaan warna). Citra berderajat keabuan mengatur ketiga komponen dengan nilai yang sama sehingga hanya bisa menampilkan 256 warna, terlebih manusia dapat membedakan 30 tingkat abu-abu sehingga pemitaan warna lebih jelas.^[12] Beberapa perangkat lunak mencoba mengatasi ini dengan mengaburkan galat derajat keabuan. Namun, kebanyakan perangkat lunak modern menggunakan perenderan subpiksel untuk meningkatkan resolusi ruang pada layar LCD yang letak warnanya agak berbeda letak.

Format DVD-Video dan cakram Blu-ray mendukung kedalaman 8 bit per komponen dalam YCbCr dengan pencuplikan sebagian kroma 4:2:0.^[13]^[14] YCbCr dapat diubah ke RGB tanpa pengurangan nilai.

Deep color (30 bit)

Deep color terdiri dari semiliar atau lebih warna.^[15] Nilai 2³⁰ adalah sekitar 1,073 miliar. Biasanya, ini dibagi menjadi 10 bit untuk merah, hijau, dan biru. Bila transparansi juga ditambahkan sebesar 10 bit, ukuran tiap piksel menjadi 40 bit.

Beberapa sistem pada awalnya menyimpan tiga saluran 10 bit dalam kata 32 bit dengan 2 bit tak terpakai (atau untuk empat tingkat transparansi), misalnya Cineon. Beberapa sistem SGI memiliki pengubah digital-ke-analog berukuran 10 atau lebih bit untuk sinyal video dan dapat diatur untuk menafsirkan data yang disimpan dengan cara ini pada tampilan layar. Berkas BMP menjadikan ini sebagai salah satu formatnya dengan nama "HiColor" oleh Microsoft.

36 bit

Kedalaman 36 bit memiliki sekitar 68,71 miliar warna bila dipakai 12 bit per komponen. Bila transparansi juga ditambahkan sebesar 12 bit, ukuran tiap piksel menjadi 48 bit.

48 bit

Kedalaman 48 bit memiliki sekitar 281,5 triliun warna bila dipakai 16 bit per komponen. Bila transparansi juga ditambahkan sebesar 16 bit, ukuran tiap piksel menjadi 64 bit.

Perangkat lunak grafis, seperti Adobe Photoshop, mulai menggunakan 16 bit per saluran sejak awal untuk mengurangi kuantisasi dalam perhitungan warna. Terlebih lagi, kamera digital bisa menghasilkan 10 atau 12 bit per saluran dalam data mentahnya. Karena 16 bit adalah ukuran terdekat yang bisa dialamati, ia dapat dipakai untuk mengolah data mentah.

HDR dan gamut lebar

Beberapa sistem mulai menggunakan bit-bit tersebut di luar rentang 0–1 alih-alih untuk meningkatkan resolusi. Nilai di atas 1 dipakai untuk warna yang terlalu cerah untuk ditampilkan, seperti yang dipakai dalam fotografi HDR (HDRI). Bilangan negatif juga bisa meningkatkan gamut untuk mencakup semua warna yang mungkin. Pixar Image Computer menggunakan 12 bit untuk menyimpan bilangan dalam rentang $[-1,5, 2,5)$ dengan 2 bit untuk bagian bilangan bulat dan 10 bit untuk bagian pecahan. Sistem Cineon menggunakan kedalaman 10 bit dengan perangkat keras tampilan yang diatur agar nilai 95 adalah hitam dan 685 adalah putih.^[16] Sinyal yang dihasilkan cenderung mengurangi masa hidup CRT.

Ruang warna linear dan titik mengambang

Bit yang lebih banyak juga mendorong penyimpanan nilai linear, yakni nilai yang disimpan adalah nilai intensitas langsung. Tingkatan linear membuat perhitungan lebih mudah. Namun, warna linear menyebabkan lebih banyak sampel dekat putih dan sedikit sampel dekat hitam sehingga kualitas linear 16 bit hampir sama dengan sRGB 12 bit.

Bilangan titik mengambang dapat menggambarkan tingkatan cahaya linear yang terpisah secara logaritma. Ia juga membolehkan jangkauan yang lebih luas, termasuk nilai negatif. Kebanyakan sistem pertama mendukung 32 bit per saluran presisi tunggal yang jauh melampaui akurasi yang dibutuhkan untuk kebanyakan aplikasi. Pada tahun 1999, Industrial Light & Magic merilis standar terbuka format gambar OpenEXR yang mendukung 16 bit per saluran presisi separuh. Ketika mendekati nilai 1,0, presisi separuh hanya memiliki presisi 11 bit sehingga beberapa profesional menolak presisi separuh ketika rentang dinamis diperluas tidak dibutuhkan.

Lebih dari tiga warna utama

Lihat pula

Referensi

^ ^a ^b G.J. Sullivan; J. R. Ohm; W. J. Han; T. Wiegand (25 Mei 2012). "Overview of the High Efficiency Video Coding (HEVC) Standard" (PDF). IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology. Diakses tanggal 18 Mei 2013.
^ ^a ^b G.J. Sullivan; Heiko Schwarz; Thiow Keng Tan; Thomas Wiegand (22 Agustus 2012). "Comparison of the Coding Efficiency of Video Coding Standards – Including High Efficiency Video Coding (HEVC)" (PDF). IEEE Trans. on Circuits and Systems for Video Technology. Diakses tanggal 18 Mei 2013.
^ "High Efficiency Video Coding (HEVC) text specification draft 10 (for FDIS & Consent)". JCT-VC. 17 Januari 2013. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2019-12-31. Diakses tanggal 18 Mei 2013.
^ Alberto Dueñas; Adam Malamy (18 Oktober 2012). "On a 10-bit consumer-oriented profile in High Efficiency Video Coding (HEVC)". JCT-VC. Diakses tanggal 18 Mei 2013.
^ "After Effects / Color basics". Adobe Systems. Diakses tanggal 14 Juli 2013.
^ Thenkabail, P. (2018). Remote Sensing Handbook - Three Volume Set. Remote Sensing Handbook. CRC Press. hlm. 20. ISBN 978-1-4822-8267-2. Diakses tanggal 27 Agustus 2020.
^ "How we see color". Pantone. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2011-12-29. Diakses tanggal 2020-10-31.
^ Edward M. Schwalb (2003). iTV handbook: technologies and standards. Prentice Hall PTR. hlm. 138. ISBN 978-0-1310-0312-5.
^ David A. Karp (1998). Windows 98 annoyances . O'Reilly Media. hlm. 156. ISBN 978-1-5659-2417-8.
^ Kowaliski, Cyril; Gasior, Geoff; Wasson, Scott (2 Juli 2012). "TR's Summer 2012 system guide". The Tech Report. hlm. 14. Diakses tanggal 19 Januari 2013.
^ D. B. Judd dan G. Wyszecki (1975). Color in Business, Science and Industry. Wiley Series in Pure and Applied Optics (edisi ke-3). New York: Wiley-Interscience. hlm. 388. ISBN 0-4714-5212-2.
^ "Humans Can Only Distinguish Between About 30 Shades Of Gray". Popular Science (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 10 Desember 2019.
^ Clint DeBoer (16 April 2008). "HDMI Enhanced Black Levels, xvYCC and RGB". Audioholics. Diakses tanggal 2 Juni 2013.
^ "Digital Color Coding" (PDF). Telairity. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 7 Januari 2014. Diakses tanggal 2 Juni 2013.
^ Keith Jack (2007). Video demystified: a handbook for the digital engineer (edisi ke-5). Newnes. hlm. 168. ISBN 978-0-7506-8395-1.
^ "8-bit vs. 10-bit Color Space" (PDF). Januari 2010. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2014-03-12. Diakses tanggal 2020-11-10.

[OverviewHEVCIEEE2012-1] G.J. Sullivan; J. R. Ohm; W. J. Han; T. Wiegand (25 Mei 2012). "Overview of the High Efficiency Video Coding (HEVC) Standard" (PDF). IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology. Diakses tanggal 18 Mei 2013.

[CodingEfficiencyHEVCIEEE2012-2] G.J. Sullivan; Heiko Schwarz; Thiow Keng Tan; Thomas Wiegand (22 Agustus 2012). "Comparison of the Coding Efficiency of Video Coding Standards – Including High Efficiency Video Coding (HEVC)" (PDF). IEEE Trans. on Circuits and Systems for Video Technology. Diakses tanggal 18 Mei 2013.

[HEVCdraft10-3] "High Efficiency Video Coding (HEVC) text specification draft 10 (for FDIS & Consent)". JCT-VC. 17 Januari 2013. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2019-12-31. Diakses tanggal 18 Mei 2013.

[HEVCOctober2012K0109-4] Alberto Dueñas; Adam Malamy (18 Oktober 2012). "On a 10-bit consumer-oriented profile in High Efficiency Video Coding (HEVC)". JCT-VC. Diakses tanggal 18 Mei 2013.

[AdobeEffectsColorBasic-5] "After Effects / Color basics". Adobe Systems. Diakses tanggal 14 Juli 2013.

[6] Thenkabail, P. (2018). Remote Sensing Handbook - Three Volume Set. Remote Sensing Handbook. CRC Press. hlm. 20. ISBN 978-1-4822-8267-2. Diakses tanggal 27 Agustus 2020.

[7] "How we see color". Pantone. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2011-12-29. Diakses tanggal 2020-10-31.

[8] Edward M. Schwalb (2003). iTV handbook: technologies and standards. Prentice Hall PTR. hlm. 138. ISBN 978-0-1310-0312-5.

[9] David A. Karp (1998). Windows 98 annoyances . O'Reilly Media. hlm. 156. ISBN 978-1-5659-2417-8.

[10] Kowaliski, Cyril; Gasior, Geoff; Wasson, Scott (2 Juli 2012). "TR's Summer 2012 system guide". The Tech Report. hlm. 14. Diakses tanggal 19 Januari 2013.

[11] D. B. Judd dan G. Wyszecki (1975). Color in Business, Science and Industry. Wiley Series in Pure and Applied Optics (edisi ke-3). New York: Wiley-Interscience. hlm. 388. ISBN 0-4714-5212-2.

[12] "Humans Can Only Distinguish Between About 30 Shades Of Gray". Popular Science (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 10 Desember 2019.

[13] Clint DeBoer (16 April 2008). "HDMI Enhanced Black Levels, xvYCC and RGB". Audioholics. Diakses tanggal 2 Juni 2013.

[14] "Digital Color Coding" (PDF). Telairity. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 7 Januari 2014. Diakses tanggal 2 Juni 2013.

[15] Keith Jack (2007). Video demystified: a handbook for the digital engineer (edisi ke-5). Newnes. hlm. 168. ISBN 978-0-7506-8395-1.

[16] "8-bit vs. 10-bit Color Space" (PDF). Januari 2010. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2014-03-12. Diakses tanggal 2020-11-10.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]