Bilder und Farben
Wie Pixel über RGB-Werte beschrieben werden und warum Farbtiefe unmittelbar mit Datenmenge zusammenhängt.
Lichtfarben statt Malfarben
Bei gedruckten Farben werden Lichtanteile vom weißen Untergrund absorbiert; bei Bildschirmen wird dagegen Licht ausgesendet. Displays arbeiten deshalb typischerweise mit additiver Farbmischung aus Rot, Grün und Blau (RGB). Sind alle drei Komponenten aus, entsteht Schwarz; leuchten alle stark, nähert sich die Wahrnehmung Weiß.
Eine Farbe durch drei Zahlen beschreiben
Sehr häufig erhält jeder RGB-Kanal einen Wert von 0 bis 255. 0 bedeutet „kein Anteil“, 255 „maximaler Anteil“. Für jeden Kanal werden damit 8 Bit benötigt.
Drei Kanäle mit je 256 Stufen ergeben 256³ = 16 777 216 mögliche Kombinationen.
24 Bit pro Pixel
Ein Pixel ist ein einzelnes Bildelement. Bei 24-Bit-RGB werden 8 Bit für Rot, 8 Bit für Grün und 8 Bit für Blau gespeichert. Das ergibt drei Bytes pro Pixel.
R: 00101000 G: 10000010 B: 11010010
8 Bit 8 Bit 8 Bit
= 24 Bit
Die Hex-Schreibweise fasst jeweils vier Bits zusammen. Aus drei RGB-Bytes werden daher sechs Hex-Ziffern,
zum Beispiel #2882D2.
Weniger Bits: kleinere Datenmenge, gröbere Farben
Reduziert man die Farbtiefe, stehen weniger unterschiedliche Farben zur Verfügung. Bei 8 Bit Farbtiefe sind nur 256 Farbcodes möglich; bei 24 Bit sind es mehr als 16 Millionen. Weniger Bits können Speicher und Bandbreite sparen, dafür werden feine Farbübergänge schlechter wiedergegeben.
| Farbtiefe | Mögliche Codes pro Pixel | Rohdaten pro Pixel |
|---|---|---|
| 1 Bit | 2 | 1 Bit |
| 8 Bit | 256 | 1 Byte |
| 16 Bit | 65 536 | 2 Byte |
| 24 Bit | 16 777 216 | 3 Byte |
Speicherbedarf eines unkomprimierten Bildes
Für ein unkomprimiertes Rasterbild kann man den Rohdatenbedarf zunächst einfach berechnen:
Breite × Höhe × Bits pro Pixel
Ein Bild mit 800 × 600 Pixeln und 24 Bit pro Pixel enthält 480 000 Pixel. Daraus ergeben sich 11 520 000 Bit = 1 440 000 Byte Rohdaten, also ungefähr 1,44 MB in dezimaler Zählweise.
Eine reale PNG- oder JPEG-Datei kann deutlich kleiner sein, weil Dateiformate zusätzlich komprimieren. Farbtiefe und Bildauflösung beschreiben zunächst die unkomprimierte Informationsmenge.
Inhaltlich neu formulierte deutschsprachige Bearbeitung nach dem Computer Science Field Guide – Data Representation, einem Projekt der Computer Science Education Research Group der University of Canterbury (Neuseeland). Die Ausgangsinhalte stehen unter CC BY-SA 4.0. Diese Bearbeitung steht ebenfalls unter CC BY-SA 4.0. Änderungen: Übersetzung, Neuformulierung, didaktische Kürzung/Erweiterung, eigenes Layout und eigene Interaktionen.