Głębia kolorów skanowania (bit)

Głębia kolorów skanowania, często określana jako głębia bitowa (bit depth), to parametr techniczny skanera, który opisuje liczbę bitów informacji wykorzystywanych do reprezentacji koloru lub odcienia szarości każdego pojedynczego piksela w zeskanowanym obrazie cyfrowym. Im większa głębia bitowa, tym więcej unikalnych kolorów lub poziomów szarości może zostać zarejestrowanych i odtworzonych, co przekłada się na bardziej płynne przejścia tonalne, bogatszą paletę barw i potencjalnie wierniejszą reprodukcję oryginału.

Głębia bitowa jest zazwyczaj podawana osobno dla skanowania monochromatycznego (czarno-białego), w skali szarości oraz w kolorze:

1. Skanowanie monochromatyczne (Line Art / Black & White):
   • Najprostszy tryb, gdzie każdy piksel jest reprezentowany tylko przez 1 bit informacji.
   • Oznacza to, że piksel może być albo czarny (np. wartość 1), albo biały (np. wartość 0). Nie ma żadnych odcieni pośrednich.
   • Ten tryb jest odpowiedni do skanowania dokumentów czysto tekstowych, rysunków kreskowych, schematów, gdzie nie ma potrzeby zachowania informacji o tonach czy kolorach. Generuje bardzo małe pliki.
2. Skanowanie w skali szarości (Grayscale):
   • W tym trybie każdy piksel jest reprezentowany przez pewną liczbę bitów, która określa jego poziom jasności (od czerni, przez różne odcienie szarości, do bieli).
   • Najczęściej spotykane głębie bitowe dla skali szarości to:
     • 8 bitów: Pozwala na zapisanie 2⁸ = 256 poziomów szarości. Jest to standardowa głębia dla większości zastosowań w skali szarości, zapewniająca płynne przejścia tonalne w czarno-białych fotografiach czy dokumentach z elementami graficznymi.
     • 12 bitów: 2¹² = 4096 poziomów szarości.
     • 16 bitów: 2¹⁶ = 65 536 poziomów szarości. Wyższe głębie bitowe (np. 12-bit, 16-bit) są wykorzystywane w profesjonalnych skanerach graficznych i medycznych. Pozwalają one na przechwycenie znacznie większej ilości informacji o subtelnych różnicach tonalnych, co jest szczególnie przydatne przy późniejszej zaawansowanej edycji obrazu (np. korekcji poziomów, krzywych tonalnych). Nawet jeśli finalny obraz będzie zapisany w 8 bitach, skanowanie w wyższej głębi daje większą elastyczność edycyjną bez ryzyka powstawania pasmowania (banding) czy utraty detali w cieniach i światłach.
3. Skanowanie w kolorze (Color):
   • W przypadku skanowania kolorowego, głębia bitowa zazwyczaj odnosi się do sumarycznej liczby bitów użytych do opisania trzech kanałów kolorystycznych (najczęściej RGB: Czerwony, Zielony, Niebieski).
   • Najczęściej spotykane głębie bitowe dla koloru to:
     • 24 bity (8 bitów na kanał): Jest to tzw. True Color. Każdy z trzech kanałów RGB jest reprezentowany przez 8 bitów (256 poziomów), co daje 256 x 256 x 256 = 2²⁴ = 16,7 miliona możliwych kolorów. Jest to standardowa głębia kolorów dla większości zastosowań, wystarczająca do wiernego odwzorowania fotografii i grafiki kolorowej dla ludzkiego oka. Większość monitorów i popularnych formatów plików graficznych (jak JPEG) operuje w tej głębi.
     • 30 bitów (10 bitów na kanał): 2³⁰ ≈ 1,07 miliarda kolorów.
     • 36 bitów (12 bitów na kanał): 2³⁶ ≈ 68,7 miliarda kolorów.
     • 42 bity (14 bitów na kanał): 2⁴² ≈ 4,4 biliona kolorów.
     • 48 bitów (16 bitów na kanał): 2⁴⁸ ≈ 281 bilionów kolorów. Wyższe głębie bitowe (30, 36, 42, 48 bitów) są charakterystyczne dla profesjonalnych skanerów graficznych, filmowych i niektórych skanerów wielkoformatowych. Podobnie jak w przypadku skali szarości, skanowanie w wyższej głębi kolorów (np. 48-bit) przechwytuje znacznie więcej informacji o subtelnych niuansach kolorystycznych i tonalnych. Nawet jeśli finalny obraz będzie używany w 24-bitowym kolorze, posiadanie źródłowego pliku o większej głębi bitowej (tzw. High Bit Depth lub Deep Color) daje ogromne korzyści podczas edycji (np. korekcji ekspozycji, balansu bieli, nasycenia, kontrastu). Edycja obrazu 48-bitowego pozwala na dokonywanie znacznie większych zmian bez ryzyka powstawania artefaktów, takich jak pasmowanie (banding) w gradientach czy utrata detali. Po zakończeniu edycji, obraz można przekonwertować do standardowej 24-bitowej głębi dla celów publikacji lub druku.

Należy rozróżnić wewnętrzną głębię bitową przetwarzania skanera od wyjściowej głębi bitowej pliku. Niektóre skanery mogą wewnętrznie przetwarzać obraz z większą głębią bitową (np. 10 lub 12 bitów na kanał), nawet jeśli finalny plik wyjściowy jest zapisywany w standardowej głębi 8 bitów na kanał. Takie wewnętrzne przetwarzanie z większą precyzją może przyczynić się do lepszej jakości finalnego obrazu 8-bitowego (np. poprzez dokładniejsze próbkowanie i redukcję szumów).

Wpływ głębi bitowej na rozmiar pliku:

Większa głębia bitowa oznacza więcej informacji na piksel, co bezpośrednio przekłada się na większy rozmiar pliku cyfrowego. Na przykład:

• Obraz 1-bitowy (mono) będzie najmniejszy.
• Obraz 8-bitowy (skala szarości) będzie około 8 razy większy od 1-bitowego przy tej samej rozdzielczości.
• Obraz 24-bitowy (kolor) będzie około 3 razy większy od 8-bitowego w skali szarości (ponieważ ma 3 kanały po 8 bitów).
• Obraz 48-bitowy (kolor) będzie około 2 razy większy od 24-bitowego (ponieważ ma 3 kanały po 16 bitów).

Dlatego wybór odpowiedniej głębi kolorów skanowania jest zawsze kompromisem między jakością i ilością przechwytywanych informacji a rozmiarem pliku wynikowego i dostępną przestrzenią dyskową oraz przepustowością sieci.

Do większości standardowych zastosowań biurowych i archiwizacji dokumentów, skanowanie w 24-bitowym kolorze lub 8-bitowej skali szarości jest w zupełności wystarczające. Natomiast w profesjonalnej fotografii, grafice, przygotowaniu do druku (DTP), archiwizacji dzieł sztuki czy w badaniach naukowych, gdzie kluczowe jest zachowanie maksymalnej ilości informacji o kolorze i tonach, preferowane jest skanowanie w najwyższej dostępnej optycznej głębi bitowej (np. 48-bitowy kolor lub 16-bitowa skala szarości), a następnie ewentualna konwersja do niższych głębi na późniejszych etapach przepływu pracy.