繪畫日落所需的蠟筆數量：位元深度解析
想像一下，你想畫一幅日落的景象，但你手邊只有 16 支蠟筆。現實中的日落擁有豐富的色彩變化，從耀眼的黃色和橘色，到微弱的紅色和紫色。但若只有 16 支蠟筆，將無法完整呈現這些微妙的色彩差異。然而，如果擁有 32 支蠟筆呢？你便能使用更多色彩，雖然畫面仍無法完全逼真。現在，如果擁有 1024 支蠟筆呢？你很有可能畫出相當精緻的作品。你可能永遠無法擁有描繪逼真日落所需的全部色彩，但與只有 16 或 32 支蠟筆相比，肯定能呈現更接近真實的景象。而且，只要持續增加蠟筆數量，畫作肯定會更加精緻。
這個例子雖然簡單，卻有助於理解位元深度的原理。在數位影像領域，位元深度類似蠟筆盒，代表可用來繪製圖像的色彩數量。位元深度越高，蠟筆盒（色彩數量）越大，所產生的圖像也就越真實。
為了更深入地理解位元深度，我們需要探討數位圖像的運作原理。你可能已經知道，數位靜止圖像和動態圖像都是由像素組成的，每個像素將三個原色通道（紅色、綠色和藍色）混合在一起，產生圖像中的不同顏色。但你可能不知道計算機如何定義這些顏色。
三個顏色通道中的每一個，都擁有可分配的數值範圍，且此範圍以一個數字進行儲存。決定此數字大小的是計算機用來儲存數字的位元數。位元只是信息的二進制單位，以數字 0 或 1 呈現。為了儲存更複雜的信息，計算機需要使用更多位的整數。一個 1 位整數只能具有 2 個值（0 或 1），但一個 2 位整數可以具有 4 個值（00、01、10 和 11），而一個 3 位整數可以具有 8 個值（000、001、010、011、100、101、110 和 111）。對於整數中的每個額外位元，數值可以儲存兩倍的信息。
通過增加每個主要顏色通道的位數，計算機可以存儲更複雜的顏色信息。如果每個原色通道使用 8 位二進制整數，則意味着每個像素可以使用 256 種可能的紅色、綠色和藍色進行着色。將這些着色混合在一起將產生 16,777,216 種不同的顏色（256x256x256）——從純黑色（每個通道的值為 00000000）到純白色（每個通道的值為 11111111）以及介於兩 者之間的每個顏色。
| 位元深度 | 可用顏色 | 顏色數量 |
|---|---|---|
| 1 位元 | 2 種 | 黑白 |
| 4 位元 | 16 種 | 16 種灰度級 |
| 8 位元 | 256 種 | 256 種灰度級 |
| 16 位元 | 65,536 種 | 16,777,216 種顏色 |
| 24 位元 | 16,777,216 種 | 16,777,216 種顏色 |
| 32 位元 | 4,294,967,296 種 | 4,294,967,296 種顏色 |
最常見的位元深度是 8 位元。幾十年來，它一直是電視和電影製作中的數位視頻標準。DVD、藍光和大多數視頻流都是 8 位色彩深度。甚至在錄製視頻時，許多最先進的相機仍默認使用 8 位彩色。實際上，你觀看過的幾乎所有數位視頻都是 8 位的。我們強調這點，是證明具有 8 位色深的視頻在技術上是具有足夠能力講故事的。但是，儘管如此，如果你的工作流程可以處理得了，仍應考慮使用位深度大於 8 位的編解碼器。為什麼？因為 8 位編解碼器有一些缺點。
8 位色深的缺點
8 位編解碼器的一個問題是缺少可用的顏色。儘管 1670 萬種顏色看起來似乎很多，但是，每個原色通道本身只有 256 種顏色，這可能會難以再現相近顏色之間的細微漸變。這些精細的變化可能存在於自然界中，也可能存在於精心製作的錄製作品中。即使相機能夠捕捉到這些微妙的細節，如果使用 8 位編解碼器進行編碼，它們也可能會消失。
另一個缺點是 8 位色深容易出現帶狀噪點。帶狀噪點會在色調變化劇烈的區域（例如天空或水景）出現。當數位信息被壓縮時，帶狀噪點就會變得更加明顯，這在低光環境下尤其如此。
位元深度越高，圖片的顏色就越豐富，細節也越清晰。因此，如果你正在處理與色彩有關的專業項目，例如攝影、電影製作或平面設計，最好使用高於 8 位元的位元深度。位元深度越高，你所能捕捉到的細節就越多，後期的製作空間也就越大。
位深度是什麼？
位深度是一個數字圖像中每個像素存儲的顏色信息的比特數。它決定了圖像所能顯示的顏色數量，範圍從 1 位到 64 位不等。位深度越高，圖像的顏色就越豐富，細節也越清晰，但文件大小也會更大。以下表格總結了常見位深度及其對應的顏色數量：
| 位深度 | 顏色數量 |
|---|---|
| 1 | 2 |
| 2 | 4 |
| 4 | 16 |
| 8 | 256 |
| 16 | 65,536 |
| 32 | 4,294,967,296 |
| 64 | 18,446,744,073,709,551,616 |
位深度對圖像的質量和大小都有很大影響。例如，1 位圖像只能表示黑白兩色，文件大小也非常小，但圖像細節會非常差。8 位圖像可以表示 256 種顏色，已經可以滿足大多數日常生活中的需求，文件大小也相對適中。16 位和 32 位圖像可以顯示更多顏色，圖像細節更加豐富，但文件大小也會更大，通常用於專業圖像處理和打印領域。64 位圖像可以顯示非常多的顏色，圖像細節極其豐富，但文件大小也非常大，主要用於科學研究和特殊應用領域。
選擇合適的位深度非常重要。如果只是用於簡單的圖像瀏覽或網絡傳輸，可以選擇較低的位深度，以節省存儲空間和傳輸時間。如果需要進行專業的圖像處理、打印或其他要求較高的應用，則可以選擇更高的位深度，以獲得更好的圖像質量。
以下是一些關於位深度的常見問題：
- 位深度越高，圖像質量就越好嗎？
- 不一定。位深度越高，圖像的顏色和細節確實會更多，但如果圖像本身的質量不高，更高的位深度也無法彌補。
- 位深度越高，文件大小就越大嗎？
- 是的。位深度越高，每個像素存儲的顏色信息就越多，文件大小也會越大。
- 如何選擇合適的位深度？
- 這取決於你對圖像質量和文件大小的要求。如果只是用於簡單的圖像瀏覽或網絡傳輸，可以選擇較低的位深度，例如 8 位。如果需要進行專業的圖像處理、打印或其他要求較高的應用，則可以選擇更高的位深度，例如 16 位或 32 位。
- 位深度和分辨率有什麼關係？
- 位深度和分辨率是圖像質量的兩個重要因素。分辨率越高，圖像的細節就越多，但文件大小也會越大。位深度越高，圖像的顏色就越豐富，細節也越清晰。
希望這篇文章能幫助你瞭解位深度是什麼以及如何選擇合適的位深度。
延伸閲讀…
位元深度- 維基百科，自由的百科全書
圖像位深度8位16位24位32位區別對比RGB 真彩色基本概念