Разрешение и битность: сколько информации в картинке

Разрешение задаёт, сколько у нас пикселей, а битность — сколько оттенков может принять каждый.

Разрешение — число пикселей по ширине и высоте (например, 1920×1080). Битовая глубина — сколько бит отведено на один пиксель/канал, то есть сколько разных значений он может принять.

Разрешение

Разрешение — это размер сетки пикселей. Чем больше пикселей, тем больше деталей и тем тяжелее картинка. Фото 4000×3000 (12 мегапикселей) содержит 12 миллионов пикселей. Для нейросетей это проблема: чем больше вход, тем больше вычислений. Поэтому перед подачей в сеть картинки почти всегда уменьшают — типичные размеры 224×224 или 256×256.

Важно различать разрешение картинки и плотность пикселей экрана (DPI/PPI): для CV значимо именно число пикселей, а не физический размер.

Битовая глубина

Один байт на канал (8 бит) даёт 2**8 = 256 значений: 0..255. Этого хватает для большинства фото. Но в специальных областях нужно больше оттенков:

Посчитаем число градаций для разной битности — это просто степени двойки:

for bits in [1, 2, 8, 10, 16]:
    levels = 2 ** bits
    print(f"{bits:2} бит -> {levels} градаций")

Вывод:

 1 бит -> 2 градаций
 2 бит -> 4 градаций
 8 бит -> 256 градаций
10 бит -> 1024 градаций
16 бит -> 65536 градаций

Почему битность важна

Если оттенков мало, плавные переходы (небо, тени) рассыпаются на видимые «ступеньки» — это называют постеризацией (banding). А вот в медицине 12–16 бит критичны: КТ-снимок различает тысячи уровней плотности тканей, и сжатие до 256 уровней потеряло бы важные нюансы между нормой и патологией.

Сколько весит несжатая картинка

Оценим «сырой» объём (без сжатия): пиксели × каналы × байт на канал.

width, height = 1920, 1080
channels = 3          # RGB
bytes_per_channel = 1 # 8 бит

raw_bytes = width * height * channels * bytes_per_channel
print("Пикселей:", width * height)
print("Байт (сырых):", raw_bytes)
print("Мегабайт:", round(raw_bytes / 1024 / 1024, 2))

Вывод:

Пикселей: 2073600
Байт (сырых): 6220800
Мегабайт: 5.93

Почти 6 МБ на один Full HD кадр без сжатия! Поэтому форматы вроде JPEG так важны: они ужимают это в десятки раз, жертвуя незаметными деталями.

Итог

• Разрешение — число пикселей; для CV картинки обычно уменьшают (224×224 и т.п.).
• Битность — число градаций на канал: 2**bits.
• 8 бит хватает для фото, но медицина и HDR требуют 12–16 бит.
• Мало оттенков → постеризация (видимые ступеньки на плавных переходах).