Stoppen Sie, der Lüge des Fernsehens zu glauben Die wahre Wahrheit über das Verbessern von Bildern

Du hast es immer und immer wieder gesehen. Das FBI verwendet seine fortschrittliche Technologie, um ein verschwommenes Bild zu „verbessern“ und das Gesicht eines Bösewichts im schlimmsten möglichen Bildmaterial zu finden. Nun, How-To-Geek nennt ihren Bluff. Lesen Sie weiter, warum.

Es ist einer der häufigsten Tropen in Fernsehen und Filmen, aber gibt es eine Möglichkeit, dass eine Regierungsbehörde wirklich die Technologie haben könnte, um Gesichter zu finden, wo es nur verschwommene Pixel gibt? Wir werden das Argument vorbringen, dass es nicht nur mit der derzeitigen Technologie unmöglich ist, sondern es ist sehr unwahrscheinlich, dass es eine Technologie sein wird, die wir jemals sehen werden. Bleiben Sie dabei, um zu sehen, wie wir diesen Trope unter die Brille von Wissenschaft und Technologie stellen und ihn ein für alle Mal als falsch erweisen.

Wie Imaging und Licht alle Bilder beweisen, ist begrenzt

Alle digitalen oder analogen Imaging-Technologien arbeiten in etwa auf dieselbe Weise. Lassen Sie uns einen Moment über Kameras nachdenken. Alle Kameras erzeugen eine Art Bild, wenn Licht (Teilchen, die wir als Photonen bezeichnen) mit einer Art Bild erzeugendem Medium interagiert. Bei Digitalkameras handelt es sich um einen fotoelektrischen Sensor. Bei Filmkameras handelt es sich um einen chemisch behandelten, lichtempfindlichen Filmstreifen.

Es überrascht Sie vielleicht zu wissen, dass mit Filmkameras mehr Details aufgenommen werden können als mit extrem hochauflösenden Digitalkameras. Aber auch mit einer Filmkamera kann nur eine begrenzte Menge Licht auf den Film aufgenommen werden. Gleiches gilt für jedes Bildgerät, sei es ein Videorecorder, eine Digitalkamera oder ein Flachbettscanner. Und da jedes Bild in einer begrenzten Zeitspanne aufgenommen wird (in der Regel Sekundenbruchteil bei Kameras), gibt es notwendigerweise eine Obergrenze für die Detailgenauigkeit eines aufgenommenen Bildes.

Bei der digitalen Bildgebung bezieht sich diese Obergrenze häufig auf die Decke der Kamera oder des Geräts. Die Anzahl der Pixel, die die Sensoren in der Kamera beispielsweise erfassen können. Hier geht es um die Grenzen des Geräts selbst und unterscheidet sich geringfügig von dem Problem, dass eine begrenzte Lichtmenge das Medium in der Kamera erreicht. Einfach ausgedrückt, hat keine Kamera, egal wie fortschrittlich, eine unendliche Auflösungskapazität.

Alle Daten sind ein Produkt von Other Data Garbage In, Garbage Out

Computer sind interessante Maschinen, aber sie sind nicht unbegrenzt. Die meisten Menschen missverstehen bei Computern die Tatsache, dass sie nicht wirklich in der Lage sind, "neue" Informationen zu erstellen, sondern lediglich "verschiedene" Informationen. Wenn in der Mathematik ein Teil einer Gleichung für einen anderen Teil verantwortlich gemacht wird, spricht man von einer Funktion. Wenn Y = X + 1 ist, ist Y eine Funktion von X. Was auch immer X ist, Y ist direkt korreliert.

Computer arbeiten auf ähnliche Weise. Sie können einem Computer eine riesige Textdatei mit zufälligen Buchstaben und einem Wörterbuch geben und ihm sagen, diese begrenzten Buchstaben in Wörter aus dem Wörterbuch zu ordnen. Dies funktioniert, weil das Endprodukt in eine Funktion des Satzes von Zufallsbuchstaben, den Wörtern aus dem Wörterbuch und den Anweisungen zum Erstellen eines aus einem anderen Teil unterteilt werden kann.

Stellen Sie sich vor, Sie machen Algebra-Hausaufgaben auf Ihrem Computer. Sie fügen eine Reihe von Zahlen in Ihre Gleichung "Y = X + 1" ein. Zuerst ist X = 1, also 1 + 1 = 2. Aber was würde passieren, wenn Sie die falschen Tasten drücken und die falschen Zahlen eingeben? Würdest du immer noch die richtige Antwort bekommen? Wenn Sie X = 1 sagen wollten, aber X = 11 eingeben würden, würde der Computer Ihnen immer noch die richtige Antwort geben? Die Frage ist natürlich absurd. Dies ist das Konzept von „Garbage In, Garbage Out“. Mit anderen Worten, falsche Daten geben die falsche Antwort.

Wie unsere Gleichung sind „verbesserte“ Bilder eine Funktion des Originalbildes. Wenn Sie mit einem unscharfen oder pixelierten Bild (oder sogar mit einem scharfen, sauberen) beginnen, kann keine Menge Filter oder Computermagie Informationen aus einem Ort herausreden, an dem die Informationen einfach nicht vorhanden sind. Genauso wie „1 + 11“ niemals „2“ ergibt, führt ein eingeschränktes Bild niemals zur sogenannten „verbesserten“ Version.

Warum es keine Funktion gibt, um Daten aus dem Nichts zu erstellen

Sie könnten die Frage stellen: „Ist es nicht möglich, eine Funktion zu erstellen, die einem fehlerhaften Bild Details hinzufügen kann?“ Nun, wir werden wahrscheinlich nicht bald eine erstellen. Nur weil wir eine Anordnung von Pixeln als Gesicht erkennen, bedeutet das nicht, dass es sich um ein tatsächliches Gesicht handelt. Der Gesichtsteil ist unsere Wahrnehmung dieser Daten - wir betrachten eigentlich nur Daten! Es ist unmöglich, Bilddaten in "bessere" Daten umzuwandeln. Eine Funktion, die aus Unsinnsdaten so etwas Spezifisches wie ein menschliches Gesicht schafft, würde ein tatsächliches Wissen über das Endprodukt erfordern. Sie müssten das tatsächliche Gesicht der Person kennen, um es im unscharfen Bild zu „finden“ dieser imaginären Technologie sowieso.

Es ist zwar möglich, aus den Bilddaten des Abfalls eine Art Gesichtsbild zu erstellen, dies bedeutet jedoch nicht, dass dieses Produkt relevant ist. Es könnte ein Gesicht entstehen, das nicht wirklich wie die Person aussieht, die tatsächlich da war. Es würde eher eine Masse von Pixeln erzeugen, die irgendwie wie eine "andere" Version des Vorhandenen aussieht. In der TV-Logik verbirgt sich hinter diesem Bild ein Gesicht, und die Guten werden einfach einen Weg finden, um dazu zu kommen. In Wirklichkeit sind es nur Daten - und jede Funktion, die die Umstände eines aufgenommenen Fotos wiederherstellt, enthält diese Informationen bereits.

Wie Sie wissen, dass die Regierung insgeheim nichts Unmögliches tut?

Regierungsbehörden wie die NASA geben viel Geld aus, um den Himmel mit Satellitenteleskopen wie Hubble und Kepler zu durchsuchen. Diese Scopes und andere auf der Erde bieten eine erstaunliche digitale Weltraumfotografie mit Licht und anderen Wellenlängen im elektromagnetischen Spektrum, wie Radio und Mikrowellen, und Hochfrequenzstrahlung wie Gamma- und Röntgenstrahlung. Alle diese Bilder unterliegen jedoch den zuvor beschriebenen Einschränkungen. Sie sind Momentaufnahmen. Eine begrenzte Abbildung von Röntgenstrahlen ist dieselbe wie eine begrenzte Abbildung von sichtbarem Licht. Wenn Bilder „verbessert“ werden könnten, wäre die Weltraumfotografie für jeden leicht zu machen. Wenn Sie ein Bild durch Vergrößern eines Gesichts in einer Menge „verbessern“ können, warum gehen Sie nicht nach draußen, machen eine Momentaufnahme des Himmels und „verbessern“ es, um die Details auf dem Boden von Pluto zu sehen? Wenn dies möglich wäre, könnte ein Bild - irgendein Bild - enthalten sein alle Bilddaten im Universum.

Ist tatsächlich nützliche Bildverbesserung möglich?

Nur weil die Art und Weise, wie trope-rätselhaftes Schreiben die Bildverbesserung darstellt, falsch, falsch oder falsch ist, heißt das nicht, dass Grafikprogramme keine nützlichen Werkzeuge für diese Art von Problem sind. Solange sich die Informationen tatsächlich im Bild befinden, kann es durch eine Art "Verbesserung" leichter zu sehen sein. Nehmen Sie zum Beispiel dieses dunkle, abgeschattete Bild, das aufgehellt ist, um Details innerhalb des Schattens anzuzeigen. Diese Art der "Verbesserung" ist real und für jeden mit einem Computer verfügbar. Der Unterschied ist, dass die Daten bereits vorhanden sind - wir betrachten sie nur anders. Unsere Augen können (je nach Monitor) das Detail im linken Gesicht nicht sehen. Die „verbesserte“ Version auf der rechten Seite zeigt uns jedoch viel Detail im Schatten und gibt uns ein besseres Bild von seinem Gesicht.

Das FBI hat also höchstwahrscheinlich keine magischen Photoshop-Kräfte und Sie können mit Ihrem Funsaver keine Fotos von den kleinen grünen Männern machen, die auf Pluto leben. Glauben Sie nicht alles, was Sie im Fernsehen sehen!

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