Bit Derinliği Nedir? 8-Bit, 10-Bit ve 12-Bit Arasındaki Fark Ne?

Söz konusu monitörler, kayıt cihazları ve dijital video prodüksiyonu olduğunda sıklıkla 8-bit, 10-bit ve 12-bit gibi değerler görüyoruz. Bazen kayıt cihazlarında 4:4:4, 4:2:2 ve 4:2:0 gibi rakamlara da rastlayabilirsiniz. Bu sayılar tam olarak ne anlama geliyor? Görüntü kalitesini ve renkleri nasıl etkiliyor? Makalemizde tüm sorunları yanıtlamaya çalışacağız.

Bit Derinliği (Renk Derinliği) Nedir?

Özetle, cihazlarda gördüğünüz görüntülerin hepsi milyonlarca pikselden oluşur. Bu piksellerin alabileceği renk aralığı ne kadar yüksek ise o piksel renk havuzunda gerçeğe daha yakın bir renk sergiler.

Genellikle bit derinliği olarak adlandırılan renk derinliği, dijital görüntülemede temel bir kavram. Derinlik ne kadar yüksekse renkler çok daha zengin ve doğru görünür. Bit derinliği, bir görüntüdeki her pikselin rengini temsil etmek için ayrılan bit sayısını belirler ve görüntülenebilen veya saklanabilen renklerin aralığını/kalitesini doğrudan etkiler. Piksel başına ne kadar çok bit kullanılırsa temsil edilebilecek renk sayısı da o kadar fazladır. Her bir bit, bir ikili rakama karşılık gelirken, her ilave bit ile renk değişimlerinin ikiye katlanmasını sağlar.

Bilgisayar programlamada değişkenler, değişkenin kaç bite ihtiyaç duyduğuna bağlı olarak farklı miktarlarda bit (yani birler ve sıfırlar) ile farklı formatlarda saklanır. Genel olarak dahil olan her yeni bit, önceki sayının iki katına kadar saymanıza ve önceki bilgi miktarının iki katını saklamanıza olanak tanır. Yani ikiye kadar saymanız gerekiyorsa (sıfır hariç) bir bite ihtiyacınız var demek. İki bit dört, üç bit sekiz ve bu böyle gidiyor.

Renk derinliği esasen görüntüde saklanabilen renklerin ve renk tonlarının sayısıyla bağlantılı. Bu derinlik ikili rakamlarla (bit) belirtiliyor ve kırmızı, yeşil ve mavi renk kanallarının her birinde kaç farklı parlaklık seviyesinin mevcut olduğuyla ilgili.

8-bitlik bir görüntüden söz edecek olursak kırmızı, yeşil ve mavi renk kanallarının her biri toplamda yaklaşık 16,7 milyon renk için 256 olası değere sahip. İnsan görüşü yalnızca yaklaşık 10 milyon rengi görebilir, peki bu yeterli değil mi? İnsan gözü yaklaşık 10 milyon rengi görebilse de, bu renkler 8-bitlik görüntüden alınan 10 milyon renkle aynı olmayabilir.

Aralarında gözümüzün fark ettiği ancak 8-bit görüntülerin yeniden üretemediği ince tonlar ve renkler vardır. Bu yüzden görsellerde yer alan gökyüzü gibi şeylerde sık sık banding (çizgili desenler, bantlaşma) görürüz. Bit derinliğini 8-bit’ten 10-bit’e çıkarmak dosya boyutunu yalnızca yaklaşık %20 artırır, ancak 16,7 milyon renk aralığını bir milyarın üzerine çıkarır. Bit derinliği 12-bit’e çıktığında ise olası renk sayısı 68 milyara kadar çıkar.

Bu bir görüntü kaydedilirken veya sergilenirken doğrudan 68 milyar renk olduğu anlamına gelmiyor. Ancak 16,7 milyon ve 68 milyar arasındaki farkın büyüklüğüne bakın. Elde edilebilecek renk sayısı daha yüksek olduğundan dolayı çok daha gerçeğe yakın, kaliteli görseller sunulabiliyor.

8-bitlik bir görüntüyü Photoshop’a yükler ve ayar katmanları eklemeye başlarsanız, çok hızlı bir şekilde bozulacaktır. Ayrıca yeniden sıkıştırıp jpg olarak kaydettiğinizde daha da fazla veri kaybedecektir. 10-bit veya 12-bit bir dosyayla çalıştığınızda görüntü o kadar hızlı bozulmaz ve üzerinde çalışacağınız daha fazla orijinal bilgi var demek. Haliyle yüksek bit derinliğine sahip dosyalarla çalışmak daha fazla işlem gücü gerektiriyor.

Bit değeri ne kadar fazla olursa elde edilen veri miktarı da fazladır. Grafikler söz konusu olduğunda daha fazla bit, daha iyi görüntü kalitesi, daha net görüntüler demek. Daha az bit daha az bilgi anlamına gelir. Böylece ister internet üzerinden veri iletiyor, ister bilgisayar sürücülerinde aktarım yapıyor olun, istediğiniz her şeyi daha hızlı elde edersiniz.

Ekranlarda Bit Derinliği

Şu anda bu yazıyı okurken gördüğünüz görüntüde ekranınız (monitör, tv, akıllı telefon) piksel başına kırmızı, yeşil ve mavi renklere ayrılmış üç farklı bit seti iletiyor. Bu üç kanalın bit derinliği, ekranınızın kaç kırmızı, yeşil ve mavi renk tonu aldığını belirler ve böylece kaç tane çıktı verebileceğini sınırlar.

En alt seviye ekranlarda renk kanalı başına yalnızca altı bit bulunuyor. sRGB standardı, bantlaşmayı önlemek için renk kanalı başına sekiz bit gerektirmekte. Eski altı bitlik panellerde zaman içinde bu standarda uymak için Frame Rate Control kullanılmaya başladı. Bu banding (bantlaşma) denen şeyi gizlemek içindi.

8-bit, 10-bit ve 12-bit Ne İfade Ediyor?

Biraz önce belirttiğimiz gibi, RGB (red, green, blue) tabanlı sistemlerde renk kanalı başına 256 ton var. İkili sistemden de söz etmiştik. 256 sayısı, 2’nin 8. kuvvetine yükseltilmiş halidir, yani 8 bitlik renk derinliği. RGB kanallarının her biri 256 tona sahip, bu nedenle 8 bit RGB sisteminde toplam 256x256x256 veya 16.777.216 renk vardır.

8 bitlik bir renk sistemi 16 milyondan fazla renk üretebilir. Milyonlarla ifade edilen değerler çok büyük görünebilir, ancak 10 bit ile karşılaştırdığımızda aslında çok küçük kalıyor. 10 bitlik bir sistemde 1024 x 1024 x 1024 = 1,073,741,824 renk üretebilirsiniz ki bu da 8 bitlik renklerin 64 katı. Daha şaşırtıcı olan ise 12 bitlik bir sistemde 4096 x 4096 x 4096 = 68,719,476,736 renk üretilebiliyor.

Sözün kısası, bit derinliği görüntü kalitesi ve gerçekçilik açısından önemlidir. Zira bir cihaz ne kadar fazla renk görüntüleme kapasitesine sahipse size o kadar iyi görseller sunar. 8-bit ve 10-bit monitörler arasında da ciddi farklar var. Bit derinliği küçük gibi görünen 2’lik dilimlerle artıyor olabilir, ancak detaya indiğimizde arada büyük fark olduğunu görüyoruz.

8-bit

Kanal başına 8 bitte kanal başına toplam 256 ton kullanılabilir. Bugün monitörlerin çoğu 8-bit olarak geliyor ve Gerçek Renk (True Color) olarak da biliniyor. Peki bir görüntüde toplam 16,7 milyon renk (256 x 256 x 256) sunabilen 8-bit renk derinliği yeterli mi?

Evet. Renk doğruluğu ve dosya boyutu arasındaki denge nedeniyle web grafikleri, fotoğraflar ve çoğu görüntüleme uygulaması için dijital görüntülemede yaygın olarak kullanılmakta.

10-bit ve 12-bit

8-bitin ötesine geçildiğinde, 10-bit renk derinliği kanal başına 1.024 ton sunarken, 12-bit kanal başına 4.096 ton sağlayabiliyor. Bu daha yüksek bit derinlikleri, renk doğruluğu ve hassasiyetinin çok önemli olduğu profesyonel fotoğrafçılık, üst düzey ekranlar ve video düzenleme yazılımlarında yaygın olarak bulunan daha doğru temsil için mevcut renk aralığını önemli ölçüde genişletmekte.

16-bit

16-bit, kanal başına 65.536 ton sağlayarak geniş bir renk aralığı sunabiliyor. Öncelikle dijital sanat, profesyonel fotoğrafçılık ve bazı bilimsel görüntüleme gibi üst düzey profesyonel iş akışlarında kullanılan bu derinlik, karmaşık renk gösterimine, daha yumuşak gradyanlar ve ince renk varyasyonlarının daha iyi işlenmesine olanak tanıyor.

Ek olarak, seçim yaparken aşağıdaki hususları göz önünde bulundurmalısınız:

• Dosya Boyutu: Daha geniş renk derinliği, artan renk bilgisi nedeniyle daha büyük dosya boyutlarına neden olur.
• Düzenleme Esnekliği: Daha yüksek bit derinlikleri, görüntü manipülasyonu sırasında daha fazla esneklik sunarak renk bandı ve ayrıntı kaybı riskini en aza indirir.
• Donanım ve Yazılım Desteği: Tüm donanım veya yazılımlar yüksek bit derinliğine destek sunmayabilir. Bu nedenle görselleri görüntülemek veya düzenlemek mümkün olmayabilir.

Nitekim dijital görüntülemede renk derinliği seçimi, bir görüntüdeki renklerin zenginliğini, doğruluğunu ve aslına uygunluğunu doğrudan etkiliyor. Çok çeşitli alanlar için 8-bit renk derinliği yaygın olarak kullanılırken, 10 bit, 12-bit ve 16-bit gibi seçenekler karmaşık renk temsili gerektiren profesyonel çalışmalar için daha uygun.

Daha iyi renk doğruluğu ve hassasiyeti isteyenler yüksek bit derinliğine yönelebilir. Bit derinlikleri içerik üreticiler, profesyoneller, görsellerle çalışanlar ve önemli projeler üretenler için kalite ve aslına uygunluk sağlıyor.

4:4:4, 4:2:2 ve 4:2:0

Kayıt cihazlarında sık sık 4:4:4, 4:2:2 ve 4:2:0 gibi sayılar görürsünüz; bunlar kroma alt örnekleme olarak biliniyor. Kroma alt örneklemenin görüntünün renklerini nasıl etkilediğini hiç merak ettiniz mi? Ve bu 4:4:4, 4:2:2 ve 4:2:0 sayıları tam olarak ne anlama geliyor?

Kroma alt örnekleme konusuna girmeden önce görüntü pikselinden bahsedelim. Görüntü pikseli luma ve krominans bileşenleri ile tanımlanır. Krominans bileşenleri olmadan, her pikselin luması görüntünün gri tonlamalı bir temsilini üretir. Ayrıca araştırmalar insan gözünün ışığa veya parlaklığa renklerden daha duyarlı olduğunu göstermekte.

YCbCr, video ve dijital fotoğrafçılık sistemlerinde renkli görüntü hattının bir parçası olarak kullanılan bir renk uzayı ailesi. Y pikselin parlaklığını ifade eder ve sinyal miktarının 1/3’ünü paylaşır. Parlaklık sinyali sıkıştırılmadan her zaman korunur. Cb ve Cr, 2/3 oranında sinyali paylaşan iki kroma sinyalidir. Kroma sinyalleri, veri yükleme miktarından tasarruf etmek için sıkıştırılabilir.

Örnek için 4:4:4’ü ele alalım. İlk 4, alt örnekleme yaptığımız piksel sayısını temsil etmekte. İkinci 4, kroma örneklemenin ilk satırında 4 renk elde edildiği anlamına geliyor ve üçüncü 4, yine kroma örneklemenin ikinci satırında 4 renk elde edildiğini gösteriyor. Teknik olarak konuşursak, 4:4:4 her pikselin tüm kroma bilgilerini içeren kendi renk değerine sahip olduğunun göstergesi. Bu nedenle kroma alt örneklemesi değildir.

Şimdi 4:2:2’ye bir göz atalım. İkinci 2, ilk satırda iki kroma alt örneklemesini ifade etmekte. Üçüncü 2 ise ikinci satırda da iki kroma alt örnekleme. 4:2:2 görüntü, 4:4:4 görüntünün sahip olduğu kroma örneklerinin yalnızca yarısını koruyabiliyor. 4:2:0 ise ilk satırda iki kroma alt örneklemesi olduğunu ve ikinci satırda kroma alt örneklemesi olmadığını gösteriyor, bu nedenle ikinci satırdaki pikseller ilk satırdaki aynı kroma değerini kopyalar. Sonuç olarak 4:2:0 görüntü, 4:4:4 görüntünün sahip olduğu renk alt örneklemesinin yalnızca dörtte birini korur.