Čo je anti-aliasing a ako ovplyvňuje moje fotky a obrázky?

Anti-aliasing je slovo, ktoré často fotografuje fotografi a hráči pri práci s grafikou a obrázkami. Pozrite sa, aký anti-aliasing je, prečo ho používame, a čo je najdôležitejšie, kedy je najlepšie ho nepoužívať.

Je to dôležitá súčasť tvorby obrázkov a fotografovania - vyhladzovanie je určite niečo, čo by malo byť čo najdôkladnejšie pochopené, aby sa vytvorili obrazy vysokej kvality. Dúfame, že ste pripravení na veľmi podivný článok, pretože máte veľa diskusií o matematike a vede, zmiešaných s dnešným vysvetľujúcim článkom. Prečítajte si!

Vektory a pixely a prečo fotoaparáty robia obrázky s pixelmi

Možno si spomeniete na článok z pred rokom, kde sme hovorili o rozdiele vo vektoroch a pixeloch. Existuje niekoľko základných rozdielov medzi týmito dvoma: pixely sú usporiadané do polí svetla, pigmentu alebo farby; vektory sú matematické reprezentácie čiary, tvary, gradienty atď. Vektory sú presné; existujú v absolútnych súradniciach na algebraickej mriežke. Pretože sú tak absolútne, nie je rozmazanie hranice medzi tým, kde sú a kde nie sú. Dokonca aj v prípade, že monitor nedokáže vykresliť nekonečnú slabosť segmentu čiary (vždy to musí ukazovať v pixeloch), je stále tenká ako linka existujúca iba v teoretickom matematickom svete.

To je problém s fotografovaním - svetlo nie je tak presné, ako by bolo potrebné zachytiť dokonale matematicky. Je pravdepodobné, že aj keď sme vyvinuli kamery schopné čítať polohu jednotlivých fotónov s kvantovou presnosťou, keď sa dostali do senzora, kvôli zvláštnej fyzike na kvantovej úrovni sa jednotlivé častice môžu skutočne objaviť na viacerých miestach na senzore na rovnaký čas. To znamená, že môže byť absolútne nemožné získať absolútnu polohu tej jedinej častice svetla v čase, keď zasiahne snímač - fotografovanie je len aproximáciou toho, ako je svetlo zachytené. Akcia zastavenia (schopnosť fotoaparátu vytvoriť ostrý obraz z pohybujúcich sa objektov) nemôže byť nikdy dokonalá - prinajmenšom sa zdá veľmi, veľmi nepravdepodobné.

Pixely sú užitočné, pretože obrázky s vysokým rozlíšením dokážu priblížiť farby a tvary, presne vytvoriť obraz podobným spôsobom ako filmová fotografia. Zatiaľ čo táto vlastnosť pixelov a jej použitie vo fotografovaní je nie anti-aliasing presne, pochopenie tejto vlastnosti digitálnej fotografie je jedným z najlepších miest na začatie solídneho pochopenia toho, čo je anti-aliasing.

Interpolácia: Vytvára niečo z (takmer) nič?

Digitálna fotografia je aproximáciou farieb a hodnôt, ktoré sa vyskytujú vtedy, keď svetlo zasiahne snímač rovnakým spôsobom. Anti-aliasing je aproximácia obrazových dát pomocou techniky nazývanej "Interpolácia". Interpolácia je matematický termín fancy-pants, čo znamená, že boli vytvorené dáta na základe trendov existujúcich údajov, tj vzdelaného hádania o tom, čo by mohlo na tomto mieste skutočne existovať, keby boli k dispozícii viac údajov. Aj keď je to zložitejšie, že jednoduché hádanie - existujú vzorce a správne metódy na Interpoláciu - nemožno očakávať, že by bolo dokonale presné zobrazenie obrazových dát, ktoré v skutočnosti existujú. Dokonca aj najchytřejší matematika nedokáže vytvoriť nič z ničoho.

Keď sa pozrieme na tieto vykreslené tabuľky počítača, môžeme začať chápať, čo anti-aliasing robí na zlepšenie a približovanie obrázkov. Na ľavom obrázku nie je žiadna interpolácia dát - šachovnica sa vykresľuje v čiernych a bielych pixeloch, pretože sa zhoršuje v perspektíve a rýchlo sa stáva neporiadok. Vizuálne chyby a vytvorené artefakty sú to, čo nazývame "aliasing". Druhý a tretí obrázok používajú rôzne formy "anti-aliasing" na lepšie približovanie toho, ako ľudské oči (a kamery) vnímajú svetlo.

Tieto obrázky však boli prekladom absolútnych matematických obrazov do obrázkov založených na pixeloch. Ako sa na fotografovanie vzťahuje anti-aliasing? Pri zmenách veľkosti obrázkov, zväčšených alebo zmenšených, je obraz interpolovaný na základe údajov, ktoré existujú v obrazovom dokumente. Ľavý obrázok sa zmenší pomocou prevzatia "najbližšieho suseda" vo Photoshope - inými slovami, nie je to anti-aliasy (doslova to môžeš nazvať aliased). Obraz na pravej strane je zmenšený a vyhladzovaný, čím vytvára oveľa pravdepodobnejší obraz v tejto malej veľkosti.

Rozšírené obrázky tiež profitujú z anti-aliasing-grafických programov, aby ich najlepšie odhadnúť na základe dát v obraze. Majte na pamäti, že pri preberaní (rozširovaní) obrázkov v grafickom programe, že nikdy nebudete mať väčšie rozlíšenie z digitálneho zväčšenia - aký druh interpolácie sa dá urobiť, môže sa dobre odhadnúť, čo má byť, ale to Nikdy nebudem vedieť. Vaše okraje budú mäkké a jemnejšie, čím sa fotografia zväčšuje.

Dobrým pravidlom je, že môžete vždy znížiť (znížiť) svoje obrázky bez straty kvality z anti-aliasing. Upsampling (zväčšovanie) robí anti-aliasing veľmi zrejmé, nedáva žiadne nové rozlíšenie a malo by byť vykonané len vtedy, ak sa nedá vyhnúť.

Anti-Aliasing a vektory: Prečo Anti-Aliasing spôsobuje, že videohry vyzerajú lepšie

Ak ste v minulých 15 rokoch hrali počítačovú hru, mohli by ste vidieť možnosti videa, ktoré obsahovali nastavenia pre vyhladzovanie. Ak si spomeniete, keď sme diskutovali o vektorových tvaroch existujúcich v absolútnej pozícii, mali by ste začať chápať, prečo je anti-aliasing dôležitý pre videohry.

3 Rozmerové formy sú vytvorené vo vektorových polygónoch a tieto polygóny existujú len v oblasti matematiky. Anti-aliasing vo videohrách má aspoň dva ciele: po prvé chce byť schopný vykresliť absolútne tvrdé čiary polygónov v podobe, ktorá vyzerá slušne na monitore založenom na pixeloch; po druhé, anti-aliasing lepšie replikuje nepresný spôsob, akým fotografovanie a ľudské oči vnímajú svetlo.

Anti-Aliasing a typografia

Nakoniec, existuje veľa príležitostí, kedy nie je anti-aliasing ideálny. Ak ste niekedy pracovali okolo grafických dizajnérov, pravdepodobne ste ich počuli sťažovať na typografiu vo Photoshope a ako nižšia je to s Illustratorom - a majú pravdu.

Obe vyššie uvedené písmená sú typografia založená na pixeloch, pričom ľavý je alias, ten pravý je anti-aliased. Ani nie sú dobré reprezentácie typografie, alebo aspoň to písmo. Je prijateľné, aby sa na obrazovke zobrazilo písmo s anti-aliasingom, ale pre tlač môže mať nejaké katastrofálne dôsledky.

Keď premýšľate o tom, aké sú listy, nerešpektujú tie isté pravidlá, ktoré vyžaduje digitálna fotografia. Písmená sú abstraktné myšlienky a absolútne tvary - padajú lepšie do kategórie vektorovej tvorby "čistá matematika". A v závislosti od typu tlačového procesu, ktorý sa používa na ich tvorbu, sa tie čisté matematické tvary stali absolútne dôležitými.

Tento obrázok vyššie bol vytvorený s anti-aliased typ, a potom s najväčšou pravdepodobnosťou offset tlačené. Pri pohľade zblízka môžeme vidieť, prečo je to zlé.

Veľmi rýchlo sa zistí, že tieto formuláre, ktoré sa neprispeli, sa pri tlačení týmto spôsobom nezdržiavali dobre. Toto je príklad toho, ako anti-aliasing (rovnako ako zobrazovanie na základe pixelov) môže byť pri vytváraní typografie.

Samozrejme, keby to bol obraz (ako fotografia), a nie abstraktné formy, bol by to celkom dobre.

Typ, ktorý je abstraktným médiom, vyžaduje presnosť vektorov, aby sa držali pod druhmi tlačových procesov, ktoré nepoužívajú atramentové body na vytvorenie obrazu. Dokonca aj na veľmi vzdialených vzdialenostiach nevidíme žiadne bodky ani dôkazy o tom, že anti-aliasing, ktorý sa dostal do súborov používaných na tlač tejto koksu, môže.

Samozrejme, väčšina čítacích prístrojov HTG nebude tlačiť väčšinu svojich fotografií na ofsetovú tlač, takže typografia založená na pixeloch, vytlačená z bodových tlačiarní, bude v poriadku. Jednoducho si uvedomte svoj anti-aliasing, keď pracujete s typografiou a keď pracujete s fotografiou - zistíte, že ste lepšie pripravení urobiť správne rozhodnutia, ktoré vám poskytnú najlepšie možné obrazy.

Ak máte akékoľvek otázky týkajúce sa anti-aliasingu a vašich fotografií, cítite, že sme neodpovedali, alebo možno si myslíte, že sme zanechali niečo dôležité, neváhajte nám o tom povedať v nižšie uvedených komentároch.

Obrázok kreditov: Varena # 1 od hasensaft, k dispozícii pod Creative Commons. Rozmazaný portrét dáždniku Shannon, k dispozícii pod Creative Commons. Dragon Age 2 Demo Ogre VH o Deborah Timmins, k dispozícii pod Creative Commons. Anti-Aliasing obrázky podľa LOISEL, k dispozícii pod GNU Free License.