Canal (imagem digital) - Channel (digital image)
As imagens digitais coloridas são feitas de pixels , e os pixels são feitos de combinações de cores primárias representadas por uma série de códigos. Um canal neste contexto é a imagem em tons de cinza do mesmo tamanho que uma imagem colorida, feita de apenas uma dessas cores primárias. Por exemplo, uma imagem de uma câmera digital padrão terá um canal vermelho, verde e azul. Uma imagem em tons de cinza possui apenas um canal.
Em sistemas de informações geográficas , os canais costumam ser chamados de bandas raster . Outro conceito intimamente relacionado são os mapas de características , que são usados em redes neurais convolucionais .
Visão geral
No mundo digital, pode haver qualquer número de cores primárias convencionais compondo uma imagem; um canal, neste caso, é estendido para ser a imagem em tons de cinza com base em qualquer uma dessas cores primárias convencionais. Por extensão, um canal é qualquer imagem em tons de cinza da mesma dimensão e associada à imagem original.
Canal é um termo convencional usado para se referir a um determinado componente de uma imagem. Na realidade, qualquer formato de imagem pode usar qualquer algoritmo internamente para armazenar imagens. Por exemplo, imagens GIF realmente se referem à cor em cada pixel por um número de índice , que se refere a uma tabela onde três componentes de cor são armazenados. No entanto, independentemente de como um formato específico armazena as imagens, canais de cores discretas sempre podem ser determinados, desde que uma imagem de cor final possa ser renderizada.
O conceito de canais é estendido além do espectro visível em imagens multiespectrais e hiperespectrais . Nesse contexto, cada canal corresponde a uma faixa de comprimentos de onda e contém informações espectroscópicas . Os canais podem ter várias larguras e intervalos.
Existem três tipos principais de canais (ou modelos de cores ), com respectivos pontos fortes e fracos.
Imagens RGB
Uma imagem RGB possui três canais: vermelho, verde e azul. Os canais RGB seguem aproximadamente os receptores de cores no olho humano e são usados em monitores de computador e scanners de imagem .
Se a imagem RGB for de 24 bits (o padrão da indústria em 2005), cada canal terá 8 bits, para vermelho, verde e azul - em outras palavras, a imagem é composta por três imagens (uma para cada canal), onde cada imagem pode armazenar pixels discretos com intensidades de brilho convencionais entre 0 e 255. Se a imagem RGB for de 48 bits (profundidade de cor muito alta), cada canal será feito de imagens de 16 bits.
Amostra de cor RGB
Uma imagem RGB de 24 bits
O canal vermelho, exibido em tons de cinza
O canal verde, exibido em tons de cinza
O canal azul, exibido em tons de cinza
Observe como as árvores cinzas têm brilho semelhante em todos os canais, o vestido vermelho é muito mais brilhante no canal vermelho do que nos outros dois e como a parte verde da imagem é mostrada com muito mais brilho no canal verde.
YUV
As imagens YUV são uma transformação afim do espaço de cores RGB, originada na transmissão. O canal Y se correlaciona aproximadamente com a intensidade percebida, enquanto os canais U e V fornecem informações de cor.
CMYK
Uma imagem CMYK possui quatro canais: ciano, magenta, amarelo e chave (preto). CMYK é o padrão para impressão, onde a coloração subtrativa é usada.
Uma imagem CMYK de 32 bits (o padrão da indústria em 2005) é composta por quatro canais de 8 bits, um para ciano, um para magenta, um para amarelo e um para a cor principal (normalmente é preto). O armazenamento de 64 bits para imagens CMYK (16 bits por canal) não é comum, já que CMYK geralmente depende do dispositivo, enquanto RGB é o padrão genérico para armazenamento independente de dispositivo.
Amostra de cor CMYK
Canal ciano
Canal magenta
Canal amarelo
Canal principal (preto)
HSV
HSV , ou valor de saturação de matiz , armazena informações de cores em três canais, assim como RGB, mas um canal é dedicado ao brilho (valor) e os outros dois transmitem informações de cores. O canal de valor é semelhante (mas não exatamente o mesmo) ao canal preto CMYK ou seu negativo .
O HSV é especialmente útil na compressão de vídeo com perdas , onde a perda de informações de cores é menos perceptível ao olho humano .
CA Tak
O canal alfa armazena informações de transparência - quanto mais alto o valor, mais opaco é o pixel. Nenhuma câmera ou scanner mede a transparência, embora objetos físicos certamente possam possuir transparência, mas o canal alfa é extremamente útil para a composição de imagens digitais.
A tecnologia Bluescreen envolve filmar atores em frente a um fundo de cor primária, definir essa cor como transparente e compô-la com um fundo.
Os formatos de imagem GIF e PNG usam canais alfa na World Wide Web para mesclar imagens em páginas da web para que pareçam ter uma forma arbitrária, mesmo em um fundo não uniforme.
Outros canais
Na computação gráfica 3D , vários canais são usados para controle adicional sobre a renderização do material; por exemplo, controlar a especularidade e assim por diante.
Profundidade de bits
Na digitalização de imagens, os canais de cores são convertidos em números. Como as imagens contêm milhares de pixels, cada um com vários canais, os canais geralmente são codificados no mínimo de bits possível. Os valores típicos são 8 bits por canal ou 16 bits por canal. As cores indexadas efetivamente eliminam todos os canais para obter, por exemplo, 3 canais em 8 bits ( GIF ) ou 16 bits.
Tamanhos de canal otimizados
Como o cérebro não percebe necessariamente distinções em cada canal no mesmo grau que em outros canais, é possível que diferir o número de bits alocados para cada canal resulte em um armazenamento mais otimizado; em particular, para imagens RGB, comprimir mais o canal azul e o menos o canal vermelho pode ser melhor do que dar espaço igual a cada um. Esse tipo de compressão "preferencial" é resultado de estudos que mostram que a retina humana realmente usa o canal vermelho para distinguir detalhes, junto com o canal verde em menor medida, e usa o canal azul para informações de fundo ou ambientais.
Entre outras técnicas, a compressão de vídeo com perdas usa subamostragem de croma para reduzir a profundidade de bits nos canais de cores ( matiz e saturação ), enquanto mantém todas as informações de brilho (valor em HSV ).
O HiColor de 16 bits armazena vermelho e azul em 5 bits e verde em 6 bits.