Zwischen Farbräumen, Farbtiefe, Farbtemperatur und Gamma-Korrektur sind der Begriff der Farben in der Welt der Bildbegeisterten seit jeher Gegenstand von Diskussionen. Mit dem Aufkommen von HDR (10Bit) wurde das Konzept der Farbtiefe der breiten Öffentlichkeit bekannt. Aber was ist die Beziehung zwischen einer Farbe und einer Anzahl von Bits?
Primärfarben von RGB
Aus den 3 Grundfarben (Rot, Grün und Blau) können wir alle anderen Farben „machen“. Es reicht aus, Rot mit Grün zu „mischen“, um beispielsweise Gelb zu erhalten. Durch das Spielen mit dem Rot- und dem Grünanteil „gemischt“, dann hat das resultierende Gelb einen mehr oder weniger unterschiedlichen Farbton.
Wenn Sie mit einem Mikroskop auf Ihren Fernseher oder Bildschirm schauen, können Sie alle roten, grünen und blauen Subpixel sehen. Es mag erstaunlich klingen, aber in Wirklichkeit sind sie nicht gestapelt, sondern nur nebeneinander. Hier ist ein Beispiel für das Verhalten dieser Subpixel in Aktion.
Warum 8 Bit Farbtiefe?
Die Kodierung der Bilder begann zunächst mit 16 Farben. Das Rendering war sehr weit von der Realität entfernt, weshalb schnell eine Tiefe in 256 Farben angenommen wurde. Auch wenn das Ergebnis überzeugender war, verdarb das Phänomen des „Color Banding“ in Bereichen mit Farbverläufen die Darstellung. Ab 16 Millionen Farben (“True Color”) wird dieses Phänomen des “Color Banding” wirklich abgeschwächt und ermöglicht schöne Abstufungen und ein fotorealistisches Ergebnis. Aber warum „16 Millionen“?
In der Informatik ist der kleinste speicherbare Wert ein Byte. Ein Byte besteht aus 8 Bits und kann die Werte von 0 bis 255 (von 20 bis 28) annehmen. Wir können uns also ein System mit 256 Rottönen vorstellen, dass wir mit 256 Grüntönen aber auch 256 Blautönen zu insgesamt 256 * 256 * 256 oder 16 Millionen Farben kombinieren könnten, und das alles aus nur 3 Byte! So wurde die 8-Bit-Kodierung geboren!
Diese 8-Bit-Farbtiefe erfordert also 3 Byte (Rot, Grün und Blau) zu je 8 Bit für insgesamt 24 Bit. Aus diesem Grund hört man oft von 24 Bit Farbtiefe, was als 8 Bit Tiefe pro Farbe interpretiert werden sollte. Und ja, es kann schnell zu Verwirrung führen…
Alle Videoinhalte (TV-Sender, Blu-ray, DVD usw.) verwenden tatsächlich nur 220 Schattierungen jedes Subpixels (von 16 bis 235) anstelle der verfügbaren 256: Dies wird als RGB Limited (2203 für 10 Millionen Farben) bezeichnet. Im Gegensatz zu Full RGB (2563 für 16 Millionen Farben), das von PC-Bildschirmen verwendet wird.
Wie wäre es mit 10 Bit Farbtiefe?
Wenn wir jetzt ein 10Bit pro Farbsystem verwenden, erhalten wir 1024 Rottöne, 1024 Grüntöne und 1024 Blautöne für insgesamt 1024 * 1024 * 1024 oder 1 Milliarde Farben! Der erste Instinkt ist der Schluss, dass die gerenderten Farben noch schöner werden, aber ist das wirklich der Fall?
Aus diesem Grund bietet HDR (High Dynamic Range Video) sowohl eine 10-Bit-Farbkodierung als auch einen neuen, größeren Farbraum: rec. 2020, das Farben bietet, die tiefer sind als der Standardfarbraum, der bisher von unseren HDTVs verwendet wird (Rec. 709). In diesem Zusammenhang erfordert dieser breitere Farbraum eine Aufteilung in 1 Milliarde Farben (10 Bit), um „Farbstreifen“-Probleme zu vermeiden, die bei einer Aufteilung in 16 Millionen Farben (8 Bit) vorhanden gewesen wären. HDR bietet daher dank seines größeren Farbraums viele tiefere Farben und dank seiner 10-Bit-Farbtiefe ohne die Gefahr von „Color-Banding“.
Warum nicht 12 Bit und sogar 16 Bit?
Die Anzahl der 8Bit (16 Millionen) und 10-Bit (1 Milliarde) Farbtöne übersteigt bei weitem die Anzahl der Farben, die das menschliche Auge unterscheiden kann (10 Millionen). Wenn Sie wissen, dass eine bessere Farbtiefe für denselben Farbraum nur mehr Schattierungen ermöglicht (die maximalen / extremen Farben bleiben gleich).
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