Згладжування - це слово, яке часто використовують фотографи і геймери при роботі з графікою і зображеннями. Подивіться, що таке згладжування, чому ми його використовуємо, і, найголовніше, коли його краще не використовувати.
Це важлива частина створення зображень і фотографії - згладжування, безумовно, слід розуміти якомога ретельніше для створення високоякісних зображень. Ми сподіваємося, що ви підготовлені до дуже викликаючої статті, оскільки у вас є багато дискусій з математики та природничих наук, змішаних з сьогоднішньою статтею пояснення. Продовжуй читати!
Вектори і пікселі, і чому камери роблять знімки з пікселями
:
Можливо, ви пам'ятаєте статтю рік тому, де ми говорили про різницю в векторах і пікселях. Між ними існує ряд принципових відмінностей: пікселі - це впорядковані масиви світла, пігменту або кольору; вектори - це математичні уявлення ліній, форм, градієнтів тощо. Вектори є точними; вони існують в абсолютних координатах на алгебраїчній сітці. Оскільки вони настільки абсолютні, немає ніякої розмитої межі між тим, де вони знаходяться, і тим, де їх немає. Навіть якщо монітор не може відобразити нескінченну товщину відрізка (він завжди повинен показувати його в пікселях), він все одно такий же тонкий, як лінія, що існує тільки в теоретичному математичному світі.
У цьому і полягає проблема фотографії - світло не так точне, як потрібно, щоб його можна було відобразити абсолютно математично. Цілком ймовірно, що навіть якщо ми розробили камери, здатні зчитувати місця розташування окремих фотонів з квантовою точністю, коли вони потрапляють на датчик, через дивну природу фізики на квантовому рівні окремі частинки можуть фактично з'являтися в декількох місцях на сенсорі в той же час. Це означає, що може бути абсолютно неможливо отримати абсолютне місце розташування цієї окремої частинки світла під час її потрапляння на датчик - фотографія є лише приблизним показником того, як це світло захоплюється. Дія зупинки (здатність камери створювати чіткі зображення з рухомих об'єктів) ніколи не може бути досконалою - принаймні, це здається дуже, дуже малоймовірним.
Пікселі зручні, тому що зображення з високою роздільною здатністю можуть наближатися до кольорів і форм, точно відтворюючи зображення таким чином, що схожий на кінозйомку. Хоча ця властивість пікселів і його використання у фотографії не є точним згладжуванням, розуміння цієї властивості цифрової фотографії є одним з кращих місць, де можна почати розуміти, що таке згладжування.
Інтерполяція: створення чогось із (майже) нічого?
Цифрова фотографія - це наближення кольорів і значень, присутніх при попаданні світла на датчик. Таким же чином згладжування - це наближення даних зображення з використанням методу, званого «Інтерполяція». Інтерполяція - це математичний термін, що позначає створені дані. заснований на тенденціях існуючих даних, тобто обґрунтоване припущення про те, що могло б фактично бути в цьому місці, якби було більше точок даних. Хоча це більш складне, ніж просте припущення - є формули і належні методи для інтерполяції, - не можна очікувати, що це буде абсолютно точне уявлення даних зображення, які насправді існують. Навіть найрозумніша математика не може створити щось із нічого.
Коли ми дивимося на ці комп'ютерні візуалізовані шахові дошки, ми можемо почати розуміти, що робить згладжування, щоб поліпшити і наблизити зображення. На самому лівому зображенні немає інтерполяції даних - шахова дошка відображається в чорно-білих пікселях, оскільки вона відступає назад у перспективі і швидко перетворюється на безлад. Створені візуальні помилки і артефакти - це те, що ми називаємо «псевдонімами». На другому і третьому зображеннях вище використовуються різні форми «згладжування», щоб краще наблизитися до того, як людські очі (і камери) сприймають світло.
Однак ці зображення були перекладом абсолютних математичних зображень на зображення на основі пікселів. Як згладжування застосовується до вашої фотографії? Коли розмір зображення змінюється, збільшується або зменшується, зображення інтерполюється на основі даних, які існують у документі зображення. Ліве зображення стискається за допомогою повторної вибірки «найближчого сусіда» в Photoshop - іншими словами, це не згладжування (ви можете буквально назвати це псевдонімом). Зображення справа зменшується та згладжується, створюючи більш достовірне зображення при цьому невеликому розмірі.
Збільшені зображення також виграють від згладжування - графічні програми роблять найкращі припущення на основі даних у вашому зображенні. Майте на увазі, що коли ви підвищуєте (збільшуєте) зображення в графічній програмі, ви ніколи не отримаєте більшу роздільну здатність при цифровому збільшенні - така інтерполяція може дати вірне уявлення про те, що повинно бути, але це ніколи не дізнаєшся напевно. Ваші краї будуть м'якими і стануть м'якшими в міру того, як фотографія буде збільшуватися все більше і більше.
Добре емпіричне правило полягає в тому, що ви завжди можете зменшити (зменшити) ваші зображення без втрати якості через згладжування. Підвищення частоти дискретизації (збільшення) робить згладжування дуже очевидним, не додає нового дозволу і повинно виконуватися тільки в тому випадку, якщо його не можна уникнути.
Згладжування і вектори: чому згладжування робить відеоігри кращими
Якщо ви грали в комп'ютерні ігри останні 15 років або близько того, можливо, ви бачили варіанти відео, які включали налаштування згладжування. Якщо ви пам'ятаєте, коли ми обговорювали векторні фігури, існуючі в абсолютній позиції, ви повинні почати розуміти, чому згладжування важливо для відеоігор.
3 Розмірні форми створюються в векторних багатокутниках, і ці багатокутники існують тільки в області математики. Згладжування у відеоіграх переслідує як мінімум дві мети: по-перше, воно хоче мати можливість відображати абсолютні лінії полігонів з жорсткими краями у формі, яка виглядає пристойно на моніторі на основі пікселів; по-друге, згладжування краще відтворює неточний спосіб сприйняття світла фотографіями і людськими очима.
Згладжування та друкарня
На закінчення, є багато випадків, коли згладжування не є ідеальним. Якщо ви коли-небудь працювали з графічними дизайнерами, ви, ймовірно, чули, як вони скаржилися на друкарню в Photoshop і на те, як вона поступається Illustrator, і вони мають рацію.
Обидві літери вище - це піксельна друкарня, ліва з псевдонімом, права зі згладжуванням. Ні гарне уявлення про друкарню, ні, принаймні, цей шрифт. Допустимо показувати шрифт на екрані за допомогою згладжування, але для друку це може призвести до катастрофічних наслідків.
Коли ви думаєте про те, що таке букви, вони насправді не дотримуються тих же правил, що і цифрова фотографія. Листи - це абстрактні ідеї та абсолютні форми - вони краще потрапляють до категорії «чистої математики» векторних ілюстрацій. І залежно від типу процесу друку, який використовується для їх створення, ці чисто математичні векторні фігури стають абсолютно важливими.
Це зображення вище було створено зі згладженим типом, а потім, швидше за все, офсетною печаткою. Коли ми дивимося уважно, ми бачимо, чому це погано.
Дуже швидко стає ясно, що ці згладжені форми не витримували при друку таким способом. Це приклад того, як згладжування (а також відображення на основі пікселів) може бути гірше при рендерингу друкарні.
Звичайно, якби це було зображення (наприклад, фотографія), а не абстрактні форми шрифту, воно б витримало досить добре.
Тип, який є абстрактним носієм, вимагає, щоб точність векторів зберігалася при тих типах процесів друку, які не використовують струменеві точки для створення зображення. Навіть на дуже близьких відстанях ми не бачимо будь-яких точок або доказів того, що згладжування увійшло до файлів, використовуваних для друку цієї банки кока-коли.
Звичайно, більшість читачів HTG не будуть офсетно друкувати більшість своїх фотографій, тому піксельна друкарня, надрукована на точкових принтерах, буде працювати відмінно. Просто пам'ятайте про своє згладжування, коли ви працюєте з друкарнею і коли ви працюєте з фотографією - ви виявите, що ви краще підготовлені до того, щоб зробити правильний вибір, який дасть вам найкращі зображення.
Якщо у вас є якісь питання щодо згладжування і ваших фотографій, які, на вашу думку, ми не відповіли, або, можливо, ви вважаєте, що ми упустили щось важливе, не соромтеся повідомити нам про це в коментарях нижче.
Автори зображення: Varena # 1 від hasensaft, доступно в розділі Creative Commons. Розмитий портрет з парасолькою від Shannon, доступний в Creative Commons. Dragon Age 2 Демо Ogre VH від Дебори Тіммінс, доступно в розділі Creative Commons. Згладжування зображень Loisel, доступне за вільною ліцензією GNU.