Что такое сглаживание и как оно влияет на мои фотографии и изображения?

Сглаживание - это слово, которое часто используют фотографы и геймеры при работе с графикой и изображениями. Посмотрите, что такое сглаживание, почему мы его используем, и, самое главное, когда его лучше не использовать.

Это важная часть создания изображений, и фотографическое сглаживание, безусловно, должно быть понято настолько тщательно, насколько это возможно, для создания высококачественных изображений. Мы надеемся, что вы подготовлены к очень вызывающей статье, так как у вас есть много дискуссий по математике и естественным наукам, смешанных с сегодняшней статьей объяснения. Продолжай читать!

Векторы и пиксели, и почему камеры делают снимки с пикселями

Возможно, вы помните статью год назад, где мы говорили о разнице в векторах и пикселях. Между ними существует ряд принципиальных отличий: пиксели представляют собой упорядоченные массивы света, пигмента или цвета; векторы - это математические представления линий, форм, градиентов и т. д. Векторы являются точными; они существуют в абсолютных координатах на алгебраической сетке. Поскольку они настолько абсолютны, нет никакой размытой границы между тем, где они находятся, и тем, где их нет. Даже если монитор не может отобразить бесконечную толщину отрезка (он всегда должен показывать его в пикселях), он все равно такой же тонкий, как линия, существующая только в теоретическом математическом мире.

Это проблема с фотографическим светом, не такая точная, как должна быть, чтобы быть запечатленной совершенно математическим способом. Вполне вероятно, что даже если бы мы разработали камеры, способные считывать местоположения отдельных фотонов с квантовой точностью при их попадании на датчик, из-за странной природы физики на квантовом уровне отдельные частицы могут фактически появляться в нескольких местах на сенсоре в в то же время. Это означает, что может быть абсолютно невозможно получить абсолютное местоположение той единственной частицы света в то время, когда она попадает на сенсорную фотографию - это лишь приблизительная оценка того, как этот свет захватывается. Действие остановки (способность камеры создавать четкие изображения из движущихся объектов) никогда не может быть совершенным - по крайней мере, это кажется очень, очень маловероятным.

Пиксели удобны, потому что изображения с высоким разрешением могут приближаться к цветам и формам, точно воссоздавая изображение таким образом, который похож на киносъемку. Хотя это свойство пикселей и его использование в фотографии не сглаживание именно так, Понимание этого свойства цифровой фотографии - одно из лучших мест, где можно начать понимать, что такое сглаживание..

Интерполяция: создание чего-то из (почти) ничего?

Цифровая фотография - это приближение цветов и значений, присутствующих, когда свет попадает на датчик. Таким же образом, сглаживание - это приближение данных изображения с использованием метода, называемого «Интерполяция». Интерполяция - это математический термин, обозначающий созданные данные. основанный на тенденциях существующих данных, то есть обоснованное предположение о том, что могло бы фактически быть в этом месте, если бы было больше точек данных. Хотя это сложнее, чем простое гадание - есть формулы и надлежащие методы для интерполяции, - нельзя ожидать, что это будет совершенно точное представление данных изображения, которые на самом деле есть. Даже самая умная математика не может создать что-то из ничего.

Когда мы смотрим на эти компьютерные визуализированные шахматные доски, мы можем начать понимать, что делает сглаживание, чтобы улучшить и приблизить изображения. На самом левом изображении нет интерполяции данных - шахматная доска отображается в черно-белых пикселях, поскольку она отступает назад в перспективе и быстро превращается в беспорядок. Созданные визуальные ошибки и артефакты - это то, что мы называем «алиасингом». На втором и третьем изображениях выше используются различные формы «сглаживания», чтобы лучше приблизиться к тому, как человеческие глаза (и камеры) воспринимают свет..

Эти изображения, однако, были переводом абсолютных математических изображений в изображения на основе пикселей. Как сглаживание применяется к вашей фотографии? Когда размер изображения изменяется, увеличивается или уменьшается, изображение интерполируется на основе данных, которые существуют в документе изображения. Левое изображение сокращается с помощью повторной выборки «ближайшего соседа» в Photoshop - другими словами, это не сглаживание (вы можете буквально назвать это алиас). Изображение справа уменьшается и сглаживается, создавая более достоверное изображение при этом небольшом размере.

Увеличенные изображения также выигрывают от графических программ сглаживания, которые позволяют сделать лучшее предположение на основе данных в вашем изображении. Имейте в виду, когда вы повышаете (увеличиваете) изображения в графической программе, что вы никогда не получите большее разрешение при цифровом увеличении - вид выполняемой интерполяции может дать верное представление о том, что должно быть, но это никогда не узнаешь наверняка. Ваши края будут мягкими и станут мягче по мере того, как фотография будет увеличиваться все больше и больше.

Хорошее эмпирическое правило заключается в том, что вы всегда можете уменьшить (уменьшить) ваши изображения без потери качества из-за сглаживания. Повышение частоты дискретизации (увеличение) делает сглаживание очень очевидным, не добавляет нового разрешения и должно выполняться только в том случае, если его нельзя избежать..

Сглаживание и векторы: почему сглаживание делает видеоигры лучше

Если вы играли в компьютерные игры последние 15 лет или около того, возможно, вы видели варианты видео с настройками сглаживания. Если вы помните, когда мы обсуждали векторные фигуры, существующие в абсолютной позиции, вы должны начать понимать, почему сглаживание важно для видеоигр.

3 Размерные формы создаются в векторных многоугольниках, и эти многоугольники существуют только в области математики. Сглаживание в видеоиграх преследует по крайней мере две цели: во-первых, оно хочет уметь отображать абсолютные линии полигонов с жесткими краями в форме, которая выглядит прилично на мониторе на основе пикселей; во-вторых, сглаживание лучше воспроизводит неточный способ восприятия света фотографиями и человеческими глазами.

Сглаживание и типография

И, наконец, есть много случаев, когда сглаживание не является идеальным. Если вы когда-либо работали с графическими дизайнерами, вы, вероятно, слышали, как они жаловались на типографику в Photoshop и на то, как она уступает Illustrator, и они правы..

Обе буквы выше - это пиксельная типография, левая с псевдонимом, правая с сглаживанием. Ни хорошее представление о типографии, ни, по крайней мере, этот шрифт. Допустимо отображать шрифт на экране с помощью сглаживания, но для печати это может привести к катастрофическим последствиям..

Когда вы думаете о том, что такое буквы, они на самом деле не следуют тем же правилам, что и цифровая фотография. Письма - это абстрактные идеи и абсолютные формы - они лучше попадают в категорию «чистой математики» векторных иллюстраций. И в зависимости от типа процесса печати, используемого для их создания, эти чисто математические векторные фигуры становятся абсолютно важными.

Это изображение выше было создано с сглаженным типом, а затем, скорее всего, распечатано. Когда мы смотрим внимательно, мы видим, почему это плохо.

Очень быстро становится ясно, что эти сглаженные формы не выдерживали при печати таким способом. Это пример того, как сглаживание (а также пиксельное изображение) может быть хуже при рендеринге типографики..

Конечно, если бы это было изображение (например, фотография), а не абстрактные формы шрифта, оно бы выдержало довольно хорошо.

Тип, являясь абстрактным носителем, требует, чтобы точность векторов сохранялась при тех типах процессов печати, которые не используют струйные точки для создания изображения. Даже на очень близких расстояниях мы не видим никаких точек или доказательств того, что сглаживание, которое вошло в файлы, используемые для печати этой кока-колы, может.

Конечно, большинство читателей HTG не будут офсетно печатать большинство своих фотографий, поэтому пиксельная типография, напечатанная на точечных принтерах, будет работать отлично. Просто знайте о своем сглаживании, когда вы работаете с типографикой а также когда вы работаете с фотографией - вы обнаружите, что вы лучше подготовлены к тому, чтобы сделать правильный выбор, который даст вам наилучшие изображения.

Если у вас есть какие-либо вопросы относительно сглаживания и ваших фотографий, которые, по вашему мнению, мы не ответили, или, может быть, вы считаете, что мы упустили что-то важное, сообщите нам об этом в комментариях ниже..

Изображение предоставлено: Varena # 1 by hasensaft, доступно под Creative Commons. Затуманенное зонтик портрет Shannon, доступно под Creative Commons. Dragon Age 2 Демо Огре VH Дебора Тимминс, доступно под Creative Commons. Сглаживание изображений Loisel, доступно под GNU Free License.