Lihat sumber Derajat keabuan

Dalam [[fotografi digital]], [[pencitraan hasil komputer]], dan [[kolorimetri]], '''derajat keabuan''' (disebut juga '''skala abu-abu''') sebuah [[citra]] adalah nilai tiap [[piksel]] yang berupa ''jumlah'' [[cahaya]] dari [[Pencuplikan (pengolahan sinyal)|sampel]], yaitu ia hanya menyajikan informasi [[Intensitas cahaya|intensitas]]. Citra berderajat keabuan, biasa terlihat sebagai gambar [[hitam putih]] atau [[monokrom]], tersusun dari berbagai tingkat warna abu-abu. [[Kontras]]nya dimulai dari [[hitam]] (intensitas terendah) hingga putih (intensitas tertinggi).<ref>Stephen Johnson. [https://books.google.com/books?id=0UVRXzF91gcC&pg=PA17&dq=grayscale+black-and-white-continuous-tone&ei=XlwqSdGVOILmkwTalPiIDw Stephen Johnson on Digital Photography]. O'Reilly. 2006. ISBN 0-596-52370-X.</ref>

Citra berderajat keabuan berbeda dengan citra hitam putih 1 bit yang, dalam pencitraan komputer, terdiri dari dua warna: hitam dan putih (biasa disebut [[citra biner]]). Citra berderajat keabuan memiliki banyak tingkat di antaranya.

Citra berderajat keabuan bisa berasal dari pengukuran intensitas cahaya pada tiap piksel sesuai frekuensi (atau panjang gelombang) tertentu. Pada kasus tersebut, citranya akan [[monokrom]] ketika hanya mengukur [[frekuensi]] tunggal (pada praktiknya, rentang sempit frekuensi). Frekuensi ini pada prinsipnya bisa bernilai apa pun dalam [[spektrum elektromagnetik]], misal [[inframerah]], [[Spektrum kasatmata|cahaya tampak]], [[ultraungu]], dan lain-lain.

== Representasi bilangan ==
[[Gambar:Grayscale 8bits palette sample image.png|thumb|left|Contoh citra berderajat keabuan]]
Intensitas tiap piksel dinyatakan dalam rentang antara minimum dan maksimum (inklusif). Rentang ini digambarkan secara abstrak sebagai rentang dari 0 (0%, hampa/hitam) sampai 1 (100%, penuh/putih) dengan pecahan di antaranya. Notasi ini dipakai dalam karya tulis ilmiah, tetapi tidak mendefinisikan warna hitam atau putih dalam [[kolorimetri]]. Bisa pula, rentangnya dibalik, seperti dalam percetakan (tinta), misal 0 menandakan tanpa tinta (putih) dan 1 menandakan tinta penuh (hitam).

Dalam komputasi, meski derajat keabuan dapat dinyatakan dalam [[bilangan rasional]], piksel citra biasanya [[Kuantisasi (pengolahan sinyal)|dikuantisasi]] untuk menyimpannya dalam bilangan bulat tak bertanda untuk mengurangi ukuran dan mempercepat pengolahan. Beberapa monitor derajat keabuan hanya dapat menampilkan hingga enam belas tingkat yang berbeda yang dapat disimpan dalam biner 4 bit. Namun, citra berderajat keabuan saat ini (misal fotografi) yang ditampilkan pada layar ataupun media cetak menggunakan 8 bit per piksel. Kedalaman piksel ini memberikan 256 tingkat cahaya dan memudahkan perhitungan karena satu piksel dapat diakses sebagai satu bita. Namun, jika intensitas dijarak sama (skala linear), perbedaan cahaya akan terlihat sebagai artefak pita dan tingkatan yang lebih cerah akan "terbuang". Maka, tingkatan cahaya biasa disimpan dalam [[Penyesuaian gama|skala nonlinear terkompresi gama]] yang memperkirakan penjarakan tingkat untuk cahaya gelap dan terang secara tampak.

Keperluan teknis, seperti [[pencitraan medis]] dan [[pengindraan jauh]], sering membutuhkan lebih banyak tingkat untuk memaksimalkan penggunaan akurasi sensor, biasanya hingga 10 sampai 12 bit per sampel, dan untuk mengurangi galat pembulatan dalam perhitungan. Enam belas bit per sampel (65.536 tingkat) biasa dipakai karena komputer dapat mengelola kata (''word'') 16 bit dengan efisien. Format [[TIFF]] dan [[Portable Network Graphics|PNG]] adalah salah satu [[format berkas gambar]] yang mendukung derajat keabuan 16 bit secara bawaan. Namun, peramban dan program pengolahan citra biasa mengabaikan 8 bit terendah untuk tiap piksel (sehingga hanya menampilkan 256 tingkat). Secara internal, program pengolah citra biasa memakai bilangan bulat atau bilangan titik mengambang 16 bit atau 32 bit.

== Konversi warna ke derajat keabuan ==
[[Gambar:Nine steps stair in Lysekil - bw.jpg|thumb|Foto berwarna yang diubah ke dalam derajat keabuan]]
[[Gambar:Nine steps stair in Lysekil.jpg|thumb|Foto asli]]
Konversi citra berwarna ke derajat keabuan tidak unik pada umumnya. Hal ini tergantung pada konfigurasi bobot untuk tiap frekuensi saluran, seperti penggunaan filter fotografi.

=== Konversi kolorimetri (penjagaan kependaran tampak) ke derajat keabuan ===
Cara yang umum adalah dengan menggunakan prinsip [[Fotometri (optik)|fotometri]] atau umumnya [[kolorimetri]] untuk menghitung nilai derajat keabuan (dalam ruang warna derajat keabuan tujuan) agar memiliki kependaran yang sama (secara teknis, kependaran relatif) dengan citra berwarna asal (dalam ruang warnanya).<ref>Charles A. Poynton. [https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/3299/1/Rehabilitation-of-gamma/10.1117/12.320126.short?SSO=1 Rehabilitation of gamma]. ''Photonics West'98 Electronic Imaging''. International Society for Optics and Photonics. 1998.</ref><ref>Charles Poynton. [http://poynton.ca/notes/video/Constant_luminance.html Constant Luminance].</ref> Selain memiliki kependaran yang sama, cara ini juga memastikan bahwa kedua citra akan memiliki [[kependaran mutlak]] yang sama ketika ditampilkan. Kependaran itu sendiri dimodelkan berdasarkan penglihatan manusia sehingga menjaga kependaran juga menjaga ukuran pencahayaan tampak, seperti  (seperti dalam ruang warna CIE Lab 1976) yang ditentukan berdasarkan kependaran linear  itu sendiri (seperti dalam ruang warna CIE XYZ 1931) yang akan ditulis sebagai  untuk menghindari ambiguitas.

Untuk mengubah warna dari ruang [[RGB]] [[Penyesuaian gama|terkompresi gama]] (skala nonlinear) ke dalam derajat keabuan kependarannya, fungsi kompresi gama harus dihilangkan melalui perluasan gama (linearisasi) untuk mengubah citra ke dalam RGB linear.<ref>Bruce Lindbloom. [http://www.brucelindbloom.com/index.html?WorkingSpaceInfo.html RGB Working Space Information].</ref>

Untuk ruang warna sRGB pada umumnya, perluasan gama didefinisikan sebagai
: <math>C_\mathrm{linear} = \begin{cases}
\frac{C_\mathrm{srgb}}{12,92} & \text{untuk } C_\mathrm{srgb} \le 0,\!04045\\
\left(\frac{C_\mathrm{srgb} + 0,055}{1,055}\right)^{2,4} & \text{lainnya}
\end{cases}</math>

dengan  mewakili salah satu dari tiga warna utama sRGB yang terkompresi gama (, , dan ; dalam rentang [0,1]) serta  adalah hasil linearnya (, , dan ; dalam rentang [0,1]). Lalu, kependaran linear dihitung berdasarkan penjumlahan berbobot dari tiga warna linear tersebut. Ruang warna [[sRGB]] didefinisikan dalam kependaran linear CIE 1931  sebagai

: <math>Y_\mathrm{linear} = 0,\!2126 R_\mathrm{linear} + 0,\!7152 G_\mathrm{linear} + 0,\!0722 B_\mathrm{linear}</math>.<ref>Michael Stokes, Matthew Anderson, Srinivasan Chandrasekar, dan Ricardo Motta. [http://www.w3.org/Graphics/Color/sRGB A Standard Default Color Space for the Internet – sRGB]. Lihat matriks pada akhir "Part 2".</ref>

Tiga koefisien di atas menggambarkan kepekaan mata terhadap intensitas (kependaran) cahaya sesuai warna aditif utama dalam [[Rec. 709]] yang dipakai dalam definisi sRGB. Penglihatan manusia sangat peka terhadap warna hijau sehingga koefisien hijau paling besar (0,7152) dan kurang peka terhadap warna biru sehingga koefisien biru paling kecil (0,0722).

Untuk menyimpan informasi derajat keabuan dalam RGB linear, tiap saluran (warna) linear diatur menjadi nilai kependaran linear di atas (), yakni , , dan  diganti dengan . Nilai tersebut lalu [[Penyesuaian gama|dikompresi gama]] kembali ke dalam bentuk nonlinear.<ref>Wilhelm Burger dan Mark J. Burge. [https://books.google.com/books?id=s5CBZLBakawC&pg=PA Principles of Digital Image Processing Core Algorithms]. Springer Science+Business Media. 2010. ISBN 978-1-8480-0195-4.</ref> Untuk sRGB, tiap saluran (warna) utama bisa diatur menjadi nilai  yang terkompresi gama dengan inversi perhitungan di atas sebagai berikut.

: <math>Y_\mathrm{srgb} = \begin{cases}
12,\!92\ Y_\mathrm{linear} & \text{untuk } Y_\mathrm{linear} \le 0,\!0031308\\
1,\!055\ Y_\mathrm{linear}^{1/2,4} - 0,\!055 & \text{lainnya}
\end{cases}</math>

Karena ketiga saluran (warna) sama yang berarti bahwa citra tersebut dalam bentuk derajat keabuan, cukup disimpan sekali saja. Citra inilah yang disebut citra berderajat keabuan. Cara ini yang dipakai untuk menyimpan citra dalam format yang mendukung sRGB saluran tunggal, seperti PNG dan JPEG. Perangkat lunak yang akan membukanya harus menghasilkan citra yang sama dengan citra "berwarna" yang ketiga salurannya bernilai sama.

=== Pengodean luma dalam video ===
Untuk citra dalam ruang warna [[YUV]] dan kerabatnya yang dipakai dalam standar TV dan sistem video seperti [[PAL]], [[SECAM]], dan [[NTSC]], komponen [[luma]] nonlinear () dihitung langsung dari komponen terkompresi gama. Hasilnya bukan gambaran sempurna dari kependaran kolorimetris, tetapi dapat dihitung lebih cepat karena tidak perlu melakukan perluasan dan kompresi gama.

{| class="wikitable plainrowheaders"
|+ Perbandingan rumus perhitungan luma
|-
! scope=col | Standar
! scope=col | Rumus
! scope=col | Pemakai
|-
! scope=row | [[Rec. 601]]
| <math>Y' =  0,\!299 R' + 0,\!587 G' + 0,\!114 B'</math>
| [[PAL]] dan [[NTSC]]
|-
! scope=row | [[Rec. 709]]
| <math>Y' =  0,\!2126 R' + 0,\!7152 G' + 0,\!0722 B'</math>
| [[HDTV]]
|-
! scope=row | [[Rec. 2100]]
| <math>Y' =  0,\!2627 R' + 0,\!6780 G' + 0,\!0593 B'</math>
| televisi [[HDR]]
|-
| colspan=3 | Nilai , , dan  berbeda dengan nilai RGB nonlinear yang dibahas pada bagian sebelumnya karena menggunakan rumus kompresi gama yang berbeda.
|}

Namun, bila komponen luma  dipakai sebagai gambaran derajat keabuan citra, kependarannya tidak terjaga. Dua warna bisa memiliki luma  yang sama, tetapi berbeda kependaran linear CIE-nya  sehingga berbeda pula nilai -nya (seperti yang telah didefinisikan di atas) dan tampak lebih gelap atau terang menurut penglihatan manusia. Sebaliknya, dua warna yang memiliki nilai kependaran  yang sama (sehingga -nya sama) bisa memiliki nilai luma  yang berbeda sesuai perhitungan di atas.<ref>Charles Poynton. [http://poynton.ca/PDFs/Mag_of_nonconst_luminance.pdf The magnitude of nonconstant luminance errors]. dalam Charles Poynton. [https://archive.org/details/technicalintrodu0000poyn A Technical Introduction to Digital Video]. John Wiley & Sons. 1996.</ref>

== Derajat keabuan sebagai saluran tunggal dari citra warna banyak saluran ==
Citra berwarna sering terdiri dari beberapa saluran warna. Tiap saluran berisi tingkatan nilai untuk saluran tersebut. Misalnya, citra [[RGB]] terdiri dari tiga saluran independen untuk merah, hijau, dan biru; citra [[CMYK]] terdiri dari empat saluran untuk sian, magenta, kuning, dan hitam.

Penyusunan citra berwarna dari saluran-saluran terpisah dapat dilakukan. Dengan pengaturan tertentu, seperti translasi, rotasi, dan lain-lain, dapat diperoleh citra berwarna dengan efek artistik tertentu.

== Lihat pula ==
* [[Saluran (citra digital)]]
* [[Halfton]]
* [[Duotone]]
* [[Warna semu]]
* [[Heightmap]]

== Referensi ==
<references />

== Sumber dan atribusi ==

Konten artikel ini diadaptasi dari [https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Derajat+keabuan&oldid=27553859 Wikipedia bahasa Indonesia], revisi 27553859 (2025-07-15T11:38:15Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Mohon gunakan konten ini secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.

<!-- WIKI_UNISSULA_PRESENTATION_V4 -->