Bit Depth – nombre de nuances de couleur

Depuis que tous nos media (sons, images, vidéo) sont numériques, leur stockage l’est aussi de facto! L’informatique est très à l’aise avec ces derniers étant basé sur un traitement et une manipulation exclusivement numérique des fichiers. Mais qu’est-ce qu’est concrètement le numérique ? Une partie de la réponse est donnée par l’approche de la profondeur de la couleur. Mais il faut commencer par le début : l’unité binaire.

Le bit : unité binaire

C’est un monde binaire et son unité est le bit (issu de la contraction anglaise « binary digit« ). Il n’a que 2 états : par exemple allumé/éteint, Noir/Blanc, Plein/Vide ou Zéro/Un. La quantité de bit utilisée, pour enregistrer/simuler/restituer de manière numérique une information, peut être colossale (c’est la raison d’être des Codecs). Ici je me penche plus particulièrement sur le codage de la couleur d’un pixel  (issu de la contraction anglaise « PICTure ELement ») d’une image, avec différent nombre de bit :

• 1 bit : 0 ou 1 : noir ou blanc : 2 nuances
• 2 bits : 00, 01, 10, 11 : Noir, Gris foncé, Gris clair, Blanc : 4 nuances
• 3 bits : 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 : 8 nuances
  
• …
• 8 bits : 256 nuances
• …
• 10 bits : 1024 nuances
• …
• 24 bits : 16,7 Millions de nuances
• …
• 30 bits : 1,07 Millard de nuances
• …
• 36 bits : 68,7 Milliard de nuances

Pour les matheux, la formule est : n bits : 2^n ou 2(puissance)n ou 2x2x2x……x2x2x2 (n fois) nuances

La profondeur est notée avec l’acronyme bpp, pour bit-per-pixel

Couches

Pour une image 24 bits (16,7 Millions de nuances de couleur), ces derniers sont équitablement partagé entre chaque couche :  soit 8 bits pour les nuances de rouge, 8 bits pour les nuances de vert et 8 bits pour les nuances de bleu.

Pour une image 30 bits (1,07 Millard de nuances de couleur), ces derniers sont équitablement partagé entre chaque couche : soit 10 bits pour les nuances de luminance (Y), 10 bits pour les nuances de première chrominance (U) et 10 bits pour les nuances de seconde chrominance (V).

Une quatrième couche alpha (optionnelle) a généralement son nombre de nuance propre indépendamment des 3 premières couches.

Profondeur Vidéo : Bit depth

En vidéo la « profondeur » d’une image est le nombre de bit d’une des 3 couches

La profondeur est notée avec l’acronyme bpc, pour bit-per-channel

Color Space	Bits / Couche	Bits / Pixel	Couleurs	Data Type
ACES	16-bit	48-bit	328.9 Mille Milliards	float
Rec. 2020 / P3 DCI	12-bit	36-bit	68.7 Milliards	integer
Rec. 2020 / Adobe RGB	10-bit	30-bit	1.07 Milliard	integer
Rec. 709 / sRGB	8-bit	24-bit	16.7 Millions	integer

On remarque plus la norme est récente plus le nombre de nuance est important pour rester cohérent avec un Gamut de plus en plus grand.