Color Table (Farbtabelle)

In einem Digitalrechner erwartet der Video-Controller die Farbinformation als Byte-Tripel. Aus Platzgründen können nicht immer für jedes Bildschirmpixel 3 Bytes gespeichert werden. Statt dessen speichert man pro Pixel einen Index, bestehend aus $p$ Bits, mit dem man ein $R G B$-Byte-Tripel aus der Color Table referieren kann.

Beispiel:

$p=2$, d.h. $2^{2}=4$ Farben gleichzeitig darstellbar.

Index	R	G	B
0	255	0	0	Rot
1	0	255	0	Grün
2	0	0	255	Blau
3	255	255	0	Gelb

Die Color Table kann verwendet werden, um mehrere Bilder dynamisch zu überlagern und wieder zu trennen, ohne die Bilder neu zu zeichnen.

Beispiel:

In ein farbiges Bild mit den 8 Farben Schwarz, Grau, Rot, Gelb, Grün, Cyan, Blau, Magenta soll eine Grafik, bestehend aus weißen Linien, ein- und ausgeblendet werden. Pro Pixel seien 4 Bits als Index in der Color Table vorgesehen: Das vorderste Bit beschreibt die weiße Grafik, die hinteren 3 Bits beschreiben die Farbe.

Index	$R$	$G$	$B$
$0 0 0 0$	$255$	$255$	$255$
$0 0 0 1$	$255$	$255$	$255$
$0 0 1 0$	.	.	.
$0 0 1 1$	.	.	.
$0 1 0 0$	.	.	.
$0 1 0 1$	.	.	.
$0 1 1 0$	.	.	.
$0 1 1 1$	$255$	$255$	$255$
$1 0 0 0$	0	0	0	Schwarz
$1 0 0 1$	150	150	150	Grau
$1 0 1 0$	255	0	0	Rot
$1 0 1 1$	255	255	0	Gelb
$1 1 0 0$	0	255	0	Grün
$1 1 0 1$	0	255	255	Cyan
$1 1 1 0$	0	0	255	Blau
$1 1 1 1$	255	0	255	Magenta

Offenbar werden alle Pixel mit vorderstem Bit$=0$ weiß gezeichnet, alle Pixel mit vorderstem Bit$=1$ erhalten die zugewiesene Farbe. Kopiert man nun die untere Hälfte der Color Table in die obere Hälfte, so verschwindet die weiße Grafik. Setzt man die obere Hälfte der Color Table auf Weiß, erscheint die Grafik wieder. Der Aufwand hängt nur von der Größe der Farbtabelle ab, nicht von der Größe der Bilder.
Die Color Table kann auch zur Animation verwendet werden.

Beispiel:

Ein (beliebig komplexes) Objekt der Farbe Grün soll sich zyklisch über 15 disjunkte Positionen bewegen. Beschreibe die Szene wie folgt:
Alle Pixel des Objekts in Lage $i$ erhalten den Index $i$.
Alle Pixel des Hintergrunds erhalten den Index $15$.
Die Color Table ist für alle Einträge mit der Hintergrundfarbe geladen. Das Objekt taucht bei Position $i$ auf durch color_table[i] := Objektfarbe. Es verschwindet von Position $i$ durch color_table[i] := Hintergrundfarbe.

Bei sich überlagernden Objekten wird für jede Position eine Bit-Plane benötigt: Alle Pixel des Objekts in Lage $i$ setzen das $i$-te Bit in ihrem Index auf $1$. Das Objekt wird bei Position $i$ sichtbar, indem für Indizes mit $i$-tem Bit $=1$ die Objektfarbe gesetzt wird.

Die Anzahl der Bit-Planes entspricht der Anzahl der Bits im Index.

Darstellung eines True-Color-Bildes auf einem 8-Bit-Farbschirm

Es wird eine Farbtabelle initialisiert, die einem $6 \times 6 \times 6$ RGB-Würfel entspricht. D.h. auf insgesamt 216 Einträge verteilt befindet sich das Farbspektrum mit je 6 verschiedenen Rot-, Grün- und Blau-Abstufungen. Jedem RGB-Tripel des True-Color-Bildes wird der Index des nächstgelegenen Farbeintrags zugeordnet. Hierzu wird der Bereich $0 \ldots 255$ in 6 Intervalle partitioniert, denen ein quantisierter Wert zugeordnet ist:

$x$	0 $\ldots$ 25	26 $\ldots$ 76	77$\ldots$ 127	128 $\ldots$ 178	179 $\ldots$ 229	230 $\ldots$ 255
$q(x)$	0	51	102	153	204	255

$$q(x) := \left\lfloor \frac {x + 25}{51}\right\rfloor \cdot 51$$

Abbildung 8.10: 12 typische Eintrage einer Farbtabelle fur einen Bildschirm mit 4 Bit Farbtiefe

Hi-Color-Modus

Beim Hi-Color-Modus werden die Rot-, Grün-, Blauanteile eines Pixels durch den Grafikkartentreiber auf $5 + 6 + 5 = 16$ Bit gerundet, d.h., die letzten 3 bzw. 2 Bit werden abgeschnitten. Der resultierende 2 Byte lange Index wird im Bildspeicher abgelegt. Beim Auslesen läßt sich daraus unmittelbar ein Spannungstripel erzeugen, eine Farbtabelle wird nicht benötigt. Es sind also $2^{16} = 65536$ Farben gleichzeitig darstellbar.

Beim Einlesen eines Palettenbildes wird jedem Bildpunkt der 2-Byte Index zugeordnet, der sich nach Rundung des referierten Farbtabelleneintrags ergibt. Danach wird die Farbtabelle nicht mehr benötigt.