浮点RGB值与ubyte RGB值在颜色方面的区别

Question

(无符号 char 为 ubyte)

在某些情况下，如颜色类中，使用浮点数值作为 RGB 值的意义何在？它是否提供更高的精度？空间方面呢？使用浮点数与使用 ubyte 相比，性能上有哪些好处/劣势？

- Master Chief

Answer 1

优点：

• 不需要在进行数学计算时转换为/从浮点数
• 在连续应用多个处理步骤时，能够更准确地保留中间值
• 拥有更高的动态范围和分辨率
• 浮点数是GPU等设备的自然格式

缺点：

• 需要更多的存储空间

- Paul R

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不要忘记，当使用浮点格式存储颜色时，您也可以删除伽马校正。您不必即时执行此操作，这样可以避免大量的 powf 调用。 - znkr

Answer 2

很可能，它确实提供了更高的精度。正如其他答案中提到的，不必来回转换也有好处，这将导致丢失中间结果——想象一下，你有一个浮点数为1.0（字节中的255）的像素，然后乘以0.65。然后将其转换回整数，那就是166.75，但我们向下舍入到166。所以我们损失了0.75。如果我们进行进一步的计算，误差可能会变大……当然，如果某个中间步骤导致我们的值超过255（1.0）或低于0（0.0），则完全可以保留新值一段时间，然后根据需要稍后“修复”它。

当然，你不能在较小的空间中存储更多的数据（通常情况下），因此典型的浮点数比一个字节大4倍。一些GPU具有16位浮点数，其中包含11位尾数和4-5位指数，这使它们适用于大多数简单像素数学运算。但它仍然是双倍大小，但“精确度”并没有翻倍（我的一个同事花了很多时间尝试使用16位浮点数编写算法，以匹配32位浮点数的结果，但从未完全达到目标）。

- Mats Petersson

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那么，你认为在长期使用中，使用浮点数比使用无符号字符（ubytes）真的值得吗？ - Master Chief

在英语中，我们有一句话是“绳子有多长”，这基本上意味着“我无法回答”。这完全取决于你正在做什么，你如何做以及你如何定义“更好”或“值得”。更重要的是，存储四倍的数据还是失去一些信息？您是否有一种方法来对您的实现进行基准测试，并比较两个解决方案-为相同的操作集合测量内存使用和执行速度。 - Mats Petersson

非常好的回复！非常感谢您的解释和建议。 - Master Chief