Полутоновое изображение — это изображение, имеющее множество значений тона, и их непрерывное, плавное изменение.
Примерами полутоновых изображений могут быть рисунки, картины, выполненные красками, фотографии.
Как и все растровые изображения полутоновое кодируется в цифровом виде с помощью битовой карты (матрицы, хранящей значения элементов изображения (пикселов)). Каждый пиксел полутонового изображения может кодироваться различным количеством бит, что определяет количество возможных полутонов. Например:
Множество возможных полутонов называют уровнями серого (англ. gray scale), не зависимо от того, полутона какого цвета или его оттенка передаются. Таким образом, уровни серого не отличаются по спектральному составу (оттенку цвета), но отличаются по яркости. Количество возможных полутонов в данном случае есть глубина цвета, которую часто передают не в количестве самих полутонов, а в количестве бит на пиксел.
В изобразительном искусстве и быту чаще всего применяют полутоновые растры с глубиной цвета 8 бит (что равно 1 байт), т. е. каждый пиксел изображения может принимать 256 различных условных значений яркости: от 0 до 255. Этого вполне достаточно, чтобы правильно отобразить чёрно-белую фотографию.
В науке и технике часто такого диапазона и дискретности представления яркости не достаточно. Например, в аэрофотосъёмке и космической съёмке на выходе могут получать полутоновые изображения с глубиной цвета (количеством бит на пиксел) 16 или 32 (bpp).