Was ist Anti-Aliasing und wie wirkt es sich auf meine Fotos und Bilder aus?
Anti-Aliasing ist ein Wort, das häufig von Fotografen und Spielern im Zusammenhang mit Grafiken und Bildern geworfen wird. Schauen Sie sich an, was Anti-Aliasing ist, warum wir es verwenden und vor allem, wann es am besten ist, es nicht zu verwenden.
Es ist ein wichtiger Teil der Bildgebung, und Fotografie-Anti-Aliasing ist sicherlich etwas, das so gründlich wie möglich verstanden werden sollte, um qualitativ hochwertige Bilder zu erzeugen. Wir hoffen, dass Sie auf einen sehr geeky Artikel vorbereitet sind, da Sie viele Diskussionen über Mathematik und Naturwissenschaften mit dem heutigen Artikel des Erklärers gemischt haben. Weiter lesen!
Vektoren und Pixel und warum Kameras Bilder mit Pixeln aufnehmen
Sie erinnern sich vielleicht an einen Artikel aus einem Jahr, in dem wir über die Unterschiede in Vektoren und Pixeln gesprochen haben. Es gibt eine Reihe grundlegender Unterschiede zwischen den beiden: Pixel sind geordnete Arrays aus Licht, Pigment oder Farbe; Vektoren sind mathematische Darstellungen von Linien, Formen, Farbverläufen usw. Vektoren sind präzise; Sie existieren in absoluten Koordinaten in einem algebraischen Gitter. Weil sie so absolut sind, lässt sich die Grenze zwischen ihrem Standort und ihrem Standort nicht verwischen. Selbst wenn ein Monitor die unendliche Dünnheit eines Liniensegments nicht darstellen kann (er muss sie immer in Pixel anzeigen), ist er dennoch so dünn wie eine Linie, die nur in einer theoretischen mathematischen Welt existiert.
Das ist das Problem bei der Fotografie, das Licht ist nicht so präzise, wie es sein müsste, um auf vollkommen mathematische Weise aufgenommen zu werden. Es ist wahrscheinlich, dass selbst wenn wir Kameras entwickelt haben, die in der Lage sind, die Positionen der einzelnen Photonen beim Auftreffen auf den Sensor mit Quantengenauigkeit zu lesen, die einzelnen Teilchen aufgrund der merkwürdigen Natur der Physik auf Quantenebene tatsächlich an mehreren Stellen auf dem Sensor erscheinen können die selbe Zeit. Dies bedeutet, dass es absolut unmöglich sein kann, den absoluten Ort dieses einzelnen Lichtteilchens zum Zeitpunkt des Auftreffens der Sensorfotografie zu ermitteln. Dies ist nur eine Annäherung an die Erfassung des Lichts. Das Anhalten (die Fähigkeit der Kamera, aus sich bewegenden Objekten scharfe Bilder zu erzeugen) kann niemals perfekt sein - zumindest erscheint es sehr, sehr unwahrscheinlich.
Pixel sind praktisch, da hochauflösende Bilder Farben und Formen annähern können, um ein Bild genau so wiederzugeben, wie dies bei der filmbasierten Fotografie der Fall ist. Diese Eigenschaft von Pixeln und deren Verwendung in der Fotografie ist dabei nicht Kantenglättung genau, Das Verständnis dieser Eigenschaft der digitalen Fotografie ist einer der besten Orte, um ein solides Verständnis von Anti-Aliasing zu erlangen.
Interpolation: Etwas aus (fast) nichts erstellen?
Die digitale Fotografie ist eine Annäherung an die Farben und Werte, wenn Licht auf einen Sensor trifft. Auf dieselbe Weise ist Antialiasing eine Annäherung von Bilddaten unter Verwendung einer Technik, die als „Interpolation“ bezeichnet wird basierend auf den Trends der vorhandenen Daten, dh eine fundierte Vermutung darüber, was sich tatsächlich dort befinden könnte, wenn mehr Datenpunkte verfügbar wären. Es ist zwar komplizierter als das einfache Erraten - es gibt Formeln und geeignete Methoden für die Interpolation -, aber es kann nicht erwartet werden, dass es eine absolut genaue Darstellung der tatsächlich vorhandenen Bilddaten ist. Selbst die klügste Mathematik kann aus nichts etwas schaffen.
Wenn wir uns diese computergerenderten Schachbretter ansehen, können wir anfangen zu verstehen, was Anti-Aliasing zur Verbesserung und Annäherung von Bildern bewirkt. Auf dem Bild ganz links gibt es keine Interpolation der Daten - das Schachbrett wird in schwarzen und weißen Pixeln wiedergegeben, wenn es in der Perspektive zurückbleibt, und wird schnell zum Chaos. Die so entstandenen visuellen Fehler und Artefakte nennen wir "Aliasing". Das zweite und dritte Bild oben verwenden verschiedene Formen des "Anti-Aliasing", um besser zu verstehen, wie das menschliche Auge (und die Kameras) Licht wahrnehmen.
Diese Bilder waren jedoch eine Übersetzung absoluter mathematischer Bilder in pixelbasierte Bilder. Wie kann Anti-Aliasing auf Ihre Fotografie angewendet werden? Wenn die Größe der Bilder vergrößert oder verkleinert wird, wird das Bild basierend auf den im Bilddokument vorhandenen Daten interpoliert. Das linke Bild wird durch die Resampling-Funktion "Nächster Nachbar" in Photoshop verkleinert. Mit anderen Worten, es ist kein Anti-Aliasing (Sie können dies buchstäblich nennen Aliasing). Das Bild auf der rechten Seite ist verkleinert und mit einem Anti-Aliasing versehen, so dass bei dieser geringen Größe ein viel schärferes Bild entsteht.
Vergrösserte Bilder profitieren auch von Anti-Aliasing-Grafikprogrammen, die auf der Grundlage der Daten in Ihrem Bild die bestmögliche Schätzung zulassen. Denken Sie beim Upsampling (Vergrößern) von Bildern in einem Grafikprogramm daran, dass Sie bei einer digitalen Vergrößerung nie mehr Auflösung erhalten. Die Art der Interpolation lässt eine gute Vermutung darüber zu, was da sein sollte, aber es werde es nie sicher wissen. Ihre Kanten werden weich und werden weicher, wenn das Foto mehr und mehr vergrößert wird.
Eine gute Faustregel ist, dass Sie Ihre Bilder immer ohne Qualitätsverlust durch Anti-Aliasing herunterladen (verkleinern) können. Upsampling (Vergrößern) macht das Anti-Aliasing sehr offensichtlich, fügt keine neue Auflösung hinzu und sollte nur durchgeführt werden, wenn es nicht vermieden werden kann.
Anti-Aliasing und Vektoren: Warum Anti-Aliasing Videospiele besser aussehen lässt
Wenn Sie in den letzten 15 Jahren ein PC-Spiel gespielt haben, haben Sie möglicherweise Videooptionen mit Einstellungen für das Anti-Aliasing gesehen. Wenn Sie sich erinnern, wann wir Vektorformen besprochen haben, die an einer absoluten Position existieren, sollten Sie anfangen zu verstehen, warum Anti-Aliasing für Videospiele wichtig ist.
Dreidimensionale Formen werden in Vektorpolygonen erstellt, und diese Polygone existieren nur in einem mathematischen Bereich. Anti-Aliasing in Videospielen hat mindestens zwei Ziele: Erstens soll es möglich sein, die absoluten, scharfkantigen Linien der Polygone in einer Form darzustellen, die auf einem pixelbasierten Monitor anständig aussieht. Zweitens gibt Anti-Aliasing die unpräzise Art und Weise wieder, in der Fotografie und menschliche Augen Licht wahrnehmen.
Anti-Aliasing und Typografie
Schlussendlich gibt es viele Gelegenheiten, bei denen Anti-Aliasing nicht ideal ist. Wenn Sie sich schon einmal mit Grafikdesignern beschäftigt haben, haben Sie wahrscheinlich gehört, dass sie sich in Photoshop über die Typografie beschwert haben und wie schlecht sie Illustrator gegenüber ist - und sie haben recht.
Bei beiden Buchstaben handelt es sich um eine pixelbasierte Typografie, wobei der linke einen Aliasing hat, der rechte einen Anti-Aliasing. Es gibt auch keine guten Repräsentationen der Typografie oder zumindest dieser Schrift. Es ist akzeptabel, eine Schrift mit Anti-Aliasing auf dem Bildschirm zu rendern. Beim Drucken kann dies jedoch verheerende Folgen haben.
Wenn Sie darüber nachdenken, was Buchstaben sind, folgen sie nicht wirklich den Regeln, die für die digitale Fotografie erforderlich sind. Buchstaben sind abstrakte Ideen und absolute Formen - sie fallen besser in die Kategorie „reine Mathematik“ von Vektorgrafiken. Abhängig von der Art des Druckprozesses, mit dem sie erstellt wurden, sind diese reinen mathematischen Vektorformen absolut wichtig.
Dieses Bild wurde mit einem Anti-Alias-Typ erstellt und dann höchstwahrscheinlich im Offsetdruck gedruckt. Wenn wir genau hinsehen, können wir sehen, warum das schlecht ist.
Es wird sehr schnell klar, dass sich diese Anti-Aliasing-Formulare auf diese Weise nicht gut behaupten konnten. Dies ist ein Beispiel dafür, wie Anti-Aliasing (sowie pixelbasiertes Imaging) beim Rendern von Typografie unterlegen sein kann.
Wäre dies ein Bild (wie eine Fotografie) und nicht die abstrakten Formen gewesen, hätte es sich natürlich gut gehalten.
Typ, ein abstraktes Medium, erfordert die Genauigkeit von Vektoren, um den Druckvorgängen standzuhalten, bei denen keine Tintenstrahlpunkte zum Erstellen eines Bildes verwendet werden. Selbst bei sehr geringen Entfernungen sehen wir keine Punkte oder Hinweise darauf, dass das Anti-Aliasing in den Dateien, die zum Drucken dieser Cola-Dose verwendet wurden, verwendet wurde.
Natürlich werden die meisten HTG-Reader die meisten ihrer Fotos nicht im Offsetdruck ausgeben, so dass die mit Punktdruckern gedruckte pixelbasierte Typografie gut funktioniert. Achten Sie einfach auf Ihr Anti-Aliasing, wenn Sie mit Typografie arbeiten und Wenn Sie mit Fotografie arbeiten, werden Sie die richtigen Entscheidungen treffen, um die bestmöglichen Bilder zu erhalten.
Wenn Sie Fragen zum Anti-Aliasing und zu Ihren Fotos haben, von denen Sie glauben, dass wir sie nicht beantwortet haben, oder vielleicht denken wir, dass wir etwas Wichtiges ausgelassen haben, zögern Sie nicht, uns dies in den Kommentaren unten mitzuteilen.
Bildnachweis: Varena # 1 von hasensaft, verfügbar unter Creative Commons. Unscharfes Regenschirmportrait durch Shannon, verfügbar unter Creative Commons. Dragon Age 2 Demo Ogre VH von Deborah Timmins, verfügbar unter Creative Commons. Anti-Aliasing-Bilder von Loisel, verfügbar unter GNU Free License.
