L'anti-aliasing è una parola che viene spesso lanciata dai fotografi e dai giocatori quando si tratta di grafica e immagini. Dai un'occhiata a cosa è l'anti-aliasing, perché lo usiamo e, cosa più importante, quando è meglio non usarlo.
È una parte importante dell'immaginario e della fotografia: l'anti-aliasing è sicuramente qualcosa che dovrebbe essere compreso nel modo più completo possibile per creare immagini di alta qualità. Speriamo che tu sia preparato per un articolo molto geniale, dato che hai un sacco di discussioni su matematica e scienze mescolate con l'articolo di spiegazione di oggi. Continua a leggere!
Vettori e pixel e Perché le fotocamere scattare foto con pixel
Potresti ricordare un articolo di un anno fa in cui abbiamo parlato della differenza tra vettori e pixel. Ci sono un certo numero di differenze fondamentali tra i due: i pixel sono ordinate matrici di luce, pigmento o colore; i vettori sono rappresentazioni matematiche di linee, forme, gradienti, ecc. I vettori sono precisi; esistono a coordinate assolute su una griglia algebrica. Perché sono così assoluti, non c'è modo di sfumare la linea tra dove sono e dove non lo sono. Anche se un monitor non può rendere la sottigliezza infinita di un segmento di linea (deve sempre mostrarlo in pixel), è comunque sottile come una linea esistente solo in un mondo matematico teorico.Questo è il problema con la fotografia: la luce non è precisa come dovrebbe essere catturata in modo perfettamente matematico. È probabile che anche se sviluppassimo telecamere capaci di leggere le posizioni dei singoli fotoni con precisione quantistica quando colpiscono il sensore, a causa della strana natura della fisica a livello quantico, le singole particelle potrebbero effettivamente apparire in più punti sul sensore a lo stesso tempo. Ciò significa che potrebbe essere assolutamente impossibile ottenere la posizione assoluta di quella singola particella di luce nel momento in cui colpisce il sensore: la fotografia è solo un'approssimazione di come viene catturata quella luce. L'azione di arresto (capacità della fotocamera di creare immagini nitide da oggetti in movimento) non può mai essere perfetta, almeno sembra molto, molto improbabile.
I pixel sono utili perché le immagini ad alta risoluzione possono approssimare colori e forme, ricreando accuratamente un'immagine in modo simile alla fotografia basata su pellicola. Mentre questa proprietà dei pixel e il suo uso nella fotografia è non anti aliasing Esattamente, comprendere questa proprietà della fotografia digitale è uno dei migliori posti per iniziare una solida comprensione di ciò che è l'anti-aliasing.
Interpolazione: creare qualcosa da (quasi) nulla?
La fotografia digitale è un'approssimazione dei colori e dei valori presenti quando la luce colpisce un sensore - allo stesso modo, l'anti-aliasing è un'approssimazione dei dati dell'immagine utilizzando una tecnica chiamata "Interpolazione". L'interpolazione è un termine matematico di fantasia che significa dati creati in base alle tendenze dei dati esistenti, ovvero un'ipotesi plausibile su cosa potrebbe essere effettivamente in quel punto se fossero disponibili più punti dati. Mentre è più complicato questo semplice tentativo di indovinare - ci sono formule e metodi appropriati per l'interpolazione - non ci si può aspettare che sia una rappresentazione perfettamente accurata dei dati dell'immagine che sono effettivamente lì. Persino la più intelligente matematica non può creare qualcosa dal nulla.ImageImageQuando guardiamo queste scacchiere rese a computer, possiamo cominciare a capire cosa sta facendo l'anti-aliasing per migliorare e approssimare le immagini. Nell'immagine più a sinistra non c'è interpolazione di dati: la scacchiera viene visualizzata con pixel in bianco e nero mentre retrocede in prospettiva, e diventa rapidamente un disastro. Gli errori visivi e gli artefatti creati sono quelli che chiamiamo "aliasing". La seconda e la terza immagine sopra usano forme diverse di "anti-aliasing" per meglio approssimare il modo in cui gli occhi umani (e le telecamere) percepiscono la luce.ImageImage
Quelle immagini, tuttavia, erano una traduzione di immagini matematiche assolute in immagini basate su pixel. Come si applica l'anti-aliasing alla tua fotografia? Quando le immagini vengono ridimensionate, ingrandite o ridotte, l'immagine viene interpolata in base ai dati presenti nel documento immagine. L'immagine a sinistra viene ridotta usando il ricampionamento "vicino più vicino" in Photoshop, in altre parole, non è anti-aliasing (puoi letteralmente chiamarlo aliasing). L'immagine a destra è ridotta e anti-alias, creando un'immagine molto più vera a quelle piccole dimensioni.
Una buona regola empirica è che puoi sempre ridimensionare (ridurre) le tue immagini senza perdita di qualità dall'anti-aliasing. Upsampling (ingrandimento) rende l'anti-aliasing molto ovvio, non aggiunge nuove risoluzioni e dovrebbe essere fatto solo se non può essere evitato.
Anti-aliasing e vettori: perché l'anti-aliasing fa sembrare meglio i videogiochi
Se hai giocato a un gioco per PC negli ultimi 15 anni, potresti aver visto opzioni video che includevano impostazioni per l'anti-aliasing. Se ricordi quando abbiamo discusso le forme vettoriali esistenti in una posizione assoluta, dovresti cominciare a capire perché l'anti-aliasing è importante per i videogiochi.
Le forme tridimensionali vengono create nei poligoni vettoriali e questi poligoni esistono in un reame matematico. L'anti-aliasing nei videogiochi ha almeno due obiettivi: in primo luogo, vuole essere in grado di rendere le linee assolute e definite dei poligoni in una forma che sembra decente su un monitor basato su pixel; in secondo luogo, l'anti-aliasing replica meglio il modo impreciso con cui la fotografia e gli occhi umani percepiscono la luce.
Anti-aliasing e tipografia
Una nota finale, ci sono molte occasioni in cui l'anti-aliasing non è l'ideale. Se hai mai lavorato intorno ai grafici, probabilmente li hai sentiti lamentarsi della tipografia in Photoshop e di quanto sia inferiore a Illustrator, e hanno ragione.
Entrambe le lettere sopra sono tipografiche basate su pixel, con la sinistra con alias, la destra con l'anti-alias. Né sono buone rappresentazioni di tipografia, o almeno quel carattere tipografico. È accettabile rendere un font sullo schermo con l'anti-aliasing, ma per la stampa, può avere conseguenze disastrose.
Quando pensi a quali lettere sono, in realtà non seguono le stesse regole richieste dalla fotografia digitale. Le lettere sono idee astratte e forme assolute: cadono meglio nella categoria "pura matematica" della grafica vettoriale. E a seconda del tipo di processo di stampa utilizzato per crearli, quelle forme di puro vettore matematico diventano assolutamente importanti.Questa immagine sopra è stata creata con il tipo anti-alias, quindi molto probabilmente offset stampato. Quando guardiamo da vicino possiamo capire perché è male.Diventa chiaro molto rapidamente che queste forme anti-aliasing non reggono bene quando vengono stampate in questo modo. Questo è un esempio di come l'anti-aliasing (così come l'imaging basato su pixel) può essere inferiore durante il rendering della tipografia.
Certo, se fosse stata un'immagine (come una fotografia) e non le forme astratte di tipo, avrebbe tenuto abbastanza bene.
Il tipo, essendo un supporto astratto, richiede la precisione dei vettori per resistere ai tipi di processi di stampa che non utilizzano i punti a getto d'inchiostro per creare un'immagine. Anche a distanze molto ravvicinate, non vediamo alcun punto o prova che l'anti-aliasing sia entrato nei file usati per stampare questa lattina di Coca-Cola.
Naturalmente, la maggior parte dei lettori HTG non sarà in grado di stampare in offset la maggior parte delle loro foto, quindi la tipografia basata su pixel stampata da stampanti basate su punti funzionerà perfettamente. Sii semplicemente consapevole del tuo anti-aliasing quando lavori con la tipografia e quando lavori con la fotografia, scoprirai che sei preparato meglio a fare le scelte giuste che ti daranno le migliori immagini possibili.
Se avete domande riguardanti l'anti-aliasing e le vostre fotografie ritenete di non aver risposto, o forse pensate di aver lasciato qualcosa di importante, non esitate a farcelo sapere nei commenti qui sotto.
Crediti immagine: Varena # 1 di hasensaft, disponibile sotto Creative Commons. Ombrello sfocato di Shannon, disponibile sotto Creative Commons. Dragon Age 2 Demo Ogre VH di Deborah Timmins, disponibile sotto Creative Commons. Immagini anti-alias di Loisel, disponibile sotto Licenza GNU gratuita.
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