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在計算機領域中，灰階（Gray scale）數字圖像是每個像素只有一個採樣顏色的圖像。這類圖像通常顯示為從最暗黑色到最亮的白色的灰階，儘管理論上這個採樣可以任何顏色的不同深淺，甚至可以是不同亮度上的不同顏色。灰階圖像與黑白圖像不同，在計算機圖像領域中黑白圖像只有黑白兩種顏色，灰階圖像在黑色與白色之間還有許多級的顏色深度。但是，在數字圖像領域之外，「黑白圖像」也表示「灰階圖像」，例如灰階的照片通常叫做「黑白照片」。在一些關於數字圖像的文章中單色圖像等同於灰階圖像，在另外一些文章中又等同於黑白圖像。

灰階圖像經常是在單個電磁波頻譜如可見光內測量每個像素的亮度得到的。

用於顯示的灰階圖像通常用每個採樣像素 8 bits的非線性尺度來保存，這樣可以有 256 種灰階(8bits就是2的8次方=256)。這種精度剛剛能夠避免可見的條帶失真，並且非常易於編程。在醫學圖像與遙感圖像這些技術應用中經常採用更多的級數以充分利用每個採樣 10 或 12 bits的傳感器精度，並且避免計算時的近似誤差。在這樣的應用領域流行使用 16 bits即 65536 個組合(或65536種顏色)。

不同顏色模式下的同一幅圖片。左邊的第一幅是原始的彩色照片。中間的一幅是灰階圖像，所有的顏色用黑色、白色以及不同的灰階表示。右邊的圖片是黑白即單色圖像，圖片中只有黑色與白色而沒有中間顏色。