图像处理的Dither和Banding「建议收藏」

由于前面的文章涉及到了这两个概念，而我又对图像处理一窍不通，所以专门写一篇文章来了解这两个概念。

Colour banding

             banding是计算机图形中颜色表现不精确的一个问题。

Dither

Dither(抖动)是一种故意造成的噪音用以随机化量化误差，阻止大幅度拉升图像时导致的像banding(色带)这样的问题.Dither概念常用在数字声音和数字视频数据处理中，也常用在compact disc中。

Dither来源：
    最早源自二战，当时的轰炸机飞行员使用了一个机械计算机来进行导航和bomb轨道计算。奇怪的是，这些计算机(由上百机械零件组成)在飞机甲板上要比在地面上工作地更为准确。工程师们意识到飞机的震动降低了它的一些活动部件所导致的错误。为了让它们更好的工作，工程师为这种计算机安装了震动马达，他们把这些马达的震动成为dither。……

图像处理中的Dithering是一个使用有限调色板在图像中创建色深错觉的技术。在一个dithered的图像中，那些在调色板中不可用的颜色可以用当前调色板中可用的颜色中的一种近似代替，人眼可以接受这种由颜色组成的混合色。dithering类似于印刷技术中使用的半色调印刷。dithered图像，特别是使用相关的少许颜色的，通常都可以看出图像中包含的颗粒。（感觉自己翻译不明白，直接上图：）

                                                                    
                         An illustration of dithering. Red and blue are the only colors used but, as the red and blue squares are made smaller, the patch appears violet.
 

Dithering技术在早期的视频适配器、现在的一些手机上使用的LCD，还有一些廉价的数码照相机上都有使用，这些设备的色域范围都要小于那些更先进的设备。例如，在照片图像可能包含数百万中颜色，但是在视频硬件上只支持256色，所以就需要使用这256色通过dither技术来近似的达到原图的效果。如果不使用dithering技术的话，那么原图里面那些不被支持的颜色可能会被这些颜色的近似颜色所代替，这样会导致最后显示出来的效果很差。
……
另外需要使用dithering的情况是图像文件格式的限制因素。特别的，通常使用的GIF严格限定只能使用256或者更少的颜色(在大多数图像编辑软件里是这样的)。其它一些格式，例如PNG，由于为了降低文件大小，也会使用相应的限制。这些使用受限颜色的图片会包含一个它所使用的颜色的调色板。在这种情况下，图像编辑软件就会负责dithering图像而不仅仅是使用这些格式保存这类文件。

算法：
有很多dithering算法。一个最早的，并且仍然流行的一个是Floyd–Steinberg dithering.(还有很多算法，wiki上都有介绍)