Quanta precisione (metà, virgola mobile, doppia, ecc.) È sufficiente per una classe di colori?

Mentre leggevo su come le applicazioni in tempo reale gestiscono il colore con OpneGL, ho notato che alcuni esempi hanno implementato Color come una raccolta di 4 floats, mentre altri ne hanno usato 4 doubles. Ho anche visto alcuni esempi di compressione dei vertici nel campo dello sviluppo del gioco che hanno raccomandato di salvare i colori come 4 short.

Tutto ciò mi ha fatto desiderare di saperne di più: qual è la precisione limite che OpenGl (o hardware) gestisce per i colori? Ancora più importante, tuttavia, quali sono i limiti di precisione al di sopra dei quali le differenze di colore diventano impossibili da notare?

Ho l'impressione che apprendere più attentamente su ciò mi aiuterebbe a pensare e decidere meglio come implementare una classe di colori per diverse applicazioni e scenari (ad es. Fare delle scelte di scambio tra memoria, velocità e varietà di colori).

Grazie per le tue idee su questo.

I colori visualizzati sul display o salvati nei formati di file di immagine standard utilizzano 8 bit per componente. Quindi per memorizzare questi colori è sufficiente usare quattro byte ( unsigned char). Questi colori di solito usano lo spazio cromatico sRGB , che include una trasformazione "gamma" non lineare che ridistribuisce la precisione per renderla un po 'più uniforme dal punto di vista percettivo, quindi in realtà è abbastanza vicina al limite di come gli umani possano già percepire con precisione le differenze di colore. (Tuttavia, la gamma sRGB è solo un sottoinsieme di tutti i colori che sono fisicamente percepibili. Le gamme più ampie hanno bisogno di più bit.)

Tuttavia, se stai generando o elaborando colori nei software di grafica (e non solo caricandoli / memorizzandoli), ci sono vari motivi per cui potresti voler usare una maggiore precisione.

• L'esecuzione di operazioni sui colori, come la regolazione di luminosità e contrasto, fusione alfa, correzione gamma, ecc., Tende a perdere precisione. Potresti voler memorizzare i colori come 16-bit o più internamente per darti maggiore headroom di precisione. Altrimenti, il ripetuto arrotondamento a 8 bit dopo ogni operazione può causare una progressiva perdita di qualità.
• Allo stesso modo, quando si lavora con colori lineari (non i colori con codifica gamma sRGB) per l'illuminazione matematica, è necessaria una precisione aggiuntiva per garantire una precisione sufficiente quando alla fine si converte nuovamente in sRGB.
• Potrebbe essere più veloce e più conveniente lavorare con colori a virgola mobile anziché a colori interi. Ciò è particolarmente vero nelle GPU, in cui le istruzioni matematiche intere hanno solo una frazione del throughput delle istruzioni float. Ma anche sulle CPU è certamente più facile e probabilmente più veloce convertire i colori in float, eseguire un sacco di operazioni e poi riconvertire in numero intero, piuttosto che provare a fare tutto con la matematica a punto fisso intero.
• Se esegui il rendering HDR, avrai bisogno di oltre 8 bit di precisione per gestire la gamma cromatica più ampia e la gamma di intensità. I nuovi display HDR appena iniziati accettano immagini con 10 o 12 bit per componente.

L'uso doubleper i colori è eccessivo, ma l'utilizzo floatper la rappresentazione interna dei colori è comune per tutti i motivi sopra. Quando si lavora con GPU, half(float a 16 bit) è anche comune, poiché supportano quel formato nell'hardware.