Mis on anti-aliasing ja kuidas see mõjutab minu fotosid ja pilte?

Anti-aliasing on sõna, mida fotograafid ja mängijad graafika ja piltidega tegelemisel sageli visatakse. Heitke pilk sellele, milline anti-aliasing on, miks me seda kasutame, ja mis kõige tähtsam, kui seda kõige parem ei kasuta.

See on kujutlusvõime oluline osa ja fotograafia-varjunemine on kindlasti midagi, mida tuleks võimalikult kvaliteetsete piltide loomiseks mõista nii põhjalikult kui võimalik. Loodame, et olete valmis väga geeky artiklile, sest teil on palju arutelusid matemaatika ja teaduse kohta, mis on segatud tänapäeva seletaja artikliga. Hoidke lugemist!

Vektorid ja pikslid ning miks kaamerad pildistavad pilte

Võib-olla mäletate mõne aasta tagasi artiklit, kus me rääkisime vektorite ja pikslite erinevusest. Nende kahe vahel on mitmeid olulisi erinevusi: pikslid on tellitud valguse, pigmendi või värvi massiivid; vektorid on joonte, kuju, gradientide jne matemaatilised kujutised. Vektorid on täpsed; need eksisteerivad algebralise võrgu absoluutsetel koordinaatidel. Kuna nad on nii absoluutsed, ei häiri see, kus nad asuvad ja kus nad ei ole. Isegi kui monitor ei suuda joonisegmendi lõputu õhukust muuta (see peab alati näitama seda pikslitena), on see ikka sama õhuke kui joon, mis eksisteerib ainult teoreetilises matemaatilises maailmas.

See on probleem fotograafiavalgusega, mis ei ole nii täpne, nagu oleks vaja, et see jäädvustaks täiesti matemaatiliselt. On tõenäoline, et isegi kui me arendasime kaamerad, mis suudavad lugeda individuaalsete fotonite asukohta kvantitäpsusega, kuna nad tabasid sensorit, sest kvanttasandil on füüsika imelik olemus, võivad üksikud osakesed tegelikult tunduda sensori mitmes kohas samal ajal. See tähendab, et võib olla täiesti võimatu saada selle üksiku valgusosakese absoluutset asukohta ajal, mil sensor-fotograafia tabab ainult valgusfikseerimise ligikaudset lähendust. Peatamistoiming (kaamera võime luua liikuvaid objekte teravaid pilte) ei saa kunagi olla täiuslik - vähemalt tundub väga, väga ebatõenäoline.

Pikslid on kasulikud, kuna kõrge eraldusvõimega kujutised võivad ligikaudselt värve ja kujundeid kujundada, kujutise täpselt taastada viisil, mis sarnaneb filmipõhisele fotograafiale. Kuigi see pikslite omadus ja selle kasutamine fotograafias on mitte anti-alias täpselt, digitaalse fotograafia selle omaduse mõistmine on üks parimaid kohti, et alustada kindlat arusaamist sellest, milline on aliasing.

Interpoleerimine: midagi tekitades (peaaegu) midagi?

Digitaalne fotograafia on värvide ja väärtuste ligikaudne ühtlustamine, kui valgus jõuab samal viisil andurile, anti-aliasing on pildiandmete ligikaudne ühtlustamine interpolatsiooni abil. Interpolatsioon on fancy-pants matemaatika mõiste, mis tähendab loodud andmeid olemasolevate andmete suundumuste alusel, st haritud arvan, mis võiks tegelikult olla sellel kohapeal, kui oleks olemas rohkem andmepunkte. Kuigi on keerulisem, et lihtsad arvamised on valemid ja sobivad interpoleerimismeetodid, ei saa eeldada, et see kujutab endast tegelikult täpse kujutise andmeid. Isegi kõige targem matemaatika ei saa midagi luua.

Kui me vaatame neid arvutikorraldatud kontrollkilpe, saame hakata mõistma, mida anti-aliasing teeb, et parandada ja ligikaudseid pilte. Vasakus servas pole andmete interpoleerimist - kabel tehakse must-valgetel pikslitel, kui ta tagasi vaatab, ja muutub kiiresti segaduseks. Loodud visuaalsed vead ja artefaktid on see, mida me nimetame “aliasingiks”. Ülaltoodud teisel ja kolmandal pildil on erinevad „anti-alias” vormid, et paremini mõista, kuidas inimese silmad (ja kaamerad) tajuvad valgust.

Need kujutised olid aga absoluutsete matemaatiliste kujutiste tõlkimine pikslipõhisteks kujutisteks. Kuidas anti-aliasing teie fotograafiale kehtib? Kui suurendatakse või vähendatakse kujutiste suurust, interpoleeritakse pilt pildidokumendis sisalduvate andmete põhjal. Vasaku pildi kokkutõmbumine toimub „lähima naabri” abil, mis on Photoshopis teiste sõnadega, see tähendab, et see ei ole anti-alias (võite seda sõna otseses mõttes nimetada) alias). Paremal asuv pilt on vähendatud ja alias, luues nii väikese suurusega palju tõelisema pildi.

Suurenenud pildid saavad kasu ka alias-graafikaprogrammidest, mis annavad oma pildil olevate andmete põhjal oma parima hinnangu. Pidage meeles, kui pildistate graafikaprogrammis pilte (laiendate), et te ei saa kunagi digitaalsest laienemisest rohkem resolutsiooni, sest selline interpolatsioon võib teha head arvutused selle kohta, mis peaks seal olema, kuid see on Ma ei tea kunagi kindlasti. Teie servad on pehmed ja foto muutub suuremaks ja rohkem pehmemaks.

Hea rusikareegel on see, et saate alati pilte alla võtta (kahaneda) ilma, et see kaotaks kvaliteedi. Upsampling (suurendamine) muudab anti-aliasing väga ilmseks, ei lisa uut resolutsiooni ja seda tuleks teha ainult siis, kui seda ei saa vältida.

Anti-Aliasing ja Vectors: Miks Anti-Aliasing muudab videomängud paremaks

Kui olete viimase 15 aasta jooksul mänginud arvutimängu, siis võib-olla olete näinud videovõimalusi, mis sisaldasid anti-alias seadistusi. Kui mäletate absoluutses asendis olemasolevate vektorvormide arutamisel, peaksite hakkama mõistma, miks videomängude jaoks on anti-aliasing oluline.

Kolmemõõtmelised vormid luuakse vektori hulknurkades ja need hulknurgad eksisteerivad ainult matemaatikas. Videomängude varjunemisega on vähemalt kaks eesmärki: esiteks tahab ta muuta polügoonide absoluutsed, kõverad jooned sellises vormis, mis paistab pikselil põhineval monitoril korralikult; teiseks, anti-aliasing kopeerib paremini ebatäpset viisi, kuidas fotograafia ja inimese silmad valgust tajuvad.

Anti-aliasing ja tüpograafia

Lõpetuseks on palju juhtumeid, kus anti-aliasing ei ole ideaalne. Kui olete kunagi graafiliste disainerite ümber töötanud, olete tõenäoliselt kuulnud, et nad kaebavad Photoshopi tüpograafia üle ja kui halvem see on Illustratorile - ja neil on õigus.

Mõlemad ülaltoodud tähed on pikslipõhine tüpograafia, kusjuures vasakpoolne on alias, õige on alias. Samuti ei ole head tüpograafiat või vähemalt seda kirjatüüpi. On vastuvõetav, et ekraani fontide varjamine on anti-alias, kuid printimiseks võib sellel olla mõned katastroofilised tagajärjed.

Kui arvate, millised tähed on, ei järgi nad tegelikult samu reegleid, mida digitaalne fotograafia nõuab. Kirjad on abstraktsed ideed ja absoluutsed kujundid - need langevad paremini „puhta matemaatika“ kategooriasse vektoriteoste puhul. Ja sõltuvalt nende loomiseks kasutatud trükiprotsessi tüübist saavad need puhtad matemaatika vektorvormid absoluutselt oluliseks.

Ülaltoodud pilt on loodud varjatud tüüpi ja seejärel tõenäoliselt trükitud. Kui me hoolikalt vaatame, näeme, miks see on halb.

Väga kiiresti selgub, et need aliased vormid sellisel viisil trükitud kujul hästi kinni ei pidanud. See on näide sellest, kuidas anti-alias (samuti pikslipõhine pildistamine) võib tüpograafia tegemisel olla halvem.

Muidugi, kui see oleks olnud pilt (nagu foto) ja mitte abstraktsed vormid, oleks see olnud üsna hästi.

Tüüp, mis on abstraktne andmekandja, nõuab vektorite täpsust, et hoida kinni printimisprotsessidest, mis ei kasuta pildi loomiseks tindiprinteri punkte. Isegi väga lähedastel vahemaadel ei näe me mingeid punkte ega tõendeid selle kohta, et selle koksi printimiseks kasutatud failid võivad.

Muidugi, enamik HTG-lugejaid ei pruugi enamik fotosid printida, nii et punktpõhistest printeritest trükitud pikslipõhine tüpograafia töötab hästi. Lihtsalt olge teadlik oma aliasatsioonist, kui töötate tüpograafiaga ja fotograafiaga töötades leiad, et olete paremini valmis tegema õigeid valikuid, mis annavad teile parima võimaliku pildi.

Kui teil on küsimusi anti-aliasatsiooni ja oma fotode kohta, mida tunned, et me pole vastanud, või võib-olla arvate, et oleme jätnud midagi olulist välja, andke meile sellest allpool märkustes teada.

Pildi krediit: Varena # 1 ränk, saadaval Creative Commons. Pimendav vihmavari portree Shannon, saadaval Creative Commons. Dragon Age 2 Demo Ogre VH poolt Deborah Timmins, saadaval Creative Commons. Anti-Aliasing Images poolt Loisel, saadaval GNU vaba litsents.