¿Qué es el suavizado y cómo afecta a mis fotos e imágenes?

Anti-aliasing es una palabra que a menudo es lanzada por fotógrafos y jugadores cuando se trata de gráficos e imágenes. Eche un vistazo a lo que es el suavizado, por qué lo usamos y, lo más importante, cuándo es mejor no usarlo..

Es una parte importante de la creación de imágenes y el anti-aliasing de fotografías es algo que debe entenderse lo mejor posible para crear imágenes de alta calidad. Esperamos que estés preparado para un artículo muy geek, ya que tienes mucha discusión sobre matemáticas y ciencia combinada con el artículo explicativo de hoy. Sigue leyendo!

Vectores y píxeles, y por qué las cámaras toman fotografías con píxeles

Tal vez recuerdes un artículo de hace un año en el que hablamos sobre la diferencia en Vectores y píxeles. Hay una serie de diferencias fundamentales entre los dos: los píxeles son arreglos ordenados de luz, pigmento o color; Los vectores son representaciones matemáticas de líneas, formas, gradientes, etc. Los vectores son precisos; existen en coordenadas absolutas en una cuadrícula algebraica. Debido a que son tan absolutos, no hay nada borroso en la línea entre dónde están y dónde no están. Incluso si un monitor no puede representar la delgadez infinita de un segmento de línea (siempre tiene que mostrarlo en píxeles), todavía es tan delgada como una línea que solo existe en un mundo matemático teórico.

Ese es el problema con la fotografía: la luz no es tan precisa como debería ser capturada de una manera perfectamente matemática. Es probable que incluso si desarrollamos cámaras capaces de leer las ubicaciones de fotones individuales con precisión cuántica cuando golpean el sensor, debido a la naturaleza extraña de la física a nivel cuántico, las partículas individuales pueden aparecer en múltiples lugares en el sensor en al mismo tiempo. Esto significa que puede ser absolutamente imposible obtener la ubicación absoluta de esa única partícula de luz en el momento en que toca el sensor: la fotografía es solo una aproximación de cómo se captura esa luz. La acción de detención (la capacidad de la cámara para crear imágenes nítidas a partir de objetos en movimiento) nunca puede ser perfecta, al menos parece muy poco probable..

Los píxeles son útiles porque las imágenes de alta resolución pueden aproximarse a colores y formas, recreando con precisión una imagen de una manera similar a la fotografía basada en películas. Si bien esta propiedad de píxeles y su uso en fotografía es no anti-aliasing exactamente, La comprensión de esta propiedad de la fotografía digital es uno de los mejores lugares para comenzar una comprensión sólida de lo que es el anti-aliasing..

Interpolación: crear algo desde (casi) nada?

La fotografía digital es una aproximación de los colores y valores presentes cuando la luz incide en un sensor. De la misma manera, el suavizado es una aproximación de los datos de imagen utilizando una técnica llamada "Interpolación". basado en las tendencias de los datos existentes, es decir, una conjetura educada sobre lo que realmente podría haber en ese lugar si hubiera más puntos de datos disponibles. Si bien es más complicado que las simples adivinanzas (existen fórmulas y métodos adecuados para la Interpolación), no se puede esperar que sea una representación perfectamente precisa de los datos de imagen que realmente existen. Incluso las matemáticas más inteligentes no pueden crear algo de la nada.

Cuando observamos estos tableros de ajedrez procesados ​​por computadora, podemos comenzar a comprender qué está haciendo el suavizado para mejorar y aproximar las imágenes. En la imagen de la izquierda, no hay interpolación de datos: el tablero de ajedrez se representa en píxeles blancos y negros a medida que retrocede en perspectiva y se convierte rápidamente en un desastre. Los errores visuales y los artefactos creados son lo que llamamos "aliasing". La segunda y tercera imágenes de arriba usan diferentes formas de "anti-aliasing" para aproximar mejor cómo los ojos humanos (y las cámaras) perciben la luz..

Esas imágenes, sin embargo, fueron una traducción de imágenes matemáticas absolutas en imágenes basadas en píxeles. ¿Cómo se aplica el anti-aliasing a tu fotografía? Cuando las imágenes se redimensionan, ya sea agrandadas o reducidas, la imagen se interpola basándose en los datos que existen en el documento de la imagen. La imagen de la izquierda se reduce con el remuestreo del "vecino más cercano" en Photoshop; en otras palabras, no tiene suavizado (se puede llamar literalmente a esto alias). La imagen de la derecha se reduce y suaviza, creando una imagen mucho más real en ese tamaño pequeño.

Las imágenes ampliadas también se benefician de los programas de gráficos anti-aliasing que hacen sus mejores conjeturas basándose en los datos de su imagen. Tenga en cuenta que cuando esté muestreando (agrandando) imágenes en un programa de gráficos, nunca obtendrá realmente más resolución de una ampliación digital; el tipo de interpolación que se realiza puede hacer una buena estimación de lo que debería estar allí, pero Nunca lo sabremos con seguridad. Sus bordes serán suaves y se volverán más suaves a medida que la foto se amplía más y más..

Una buena regla general es que siempre puede reducir la muestra (reducir) sus imágenes sin perder la calidad del suavizado. El sobremuestreo (ampliación) hace que el suavizado sea muy obvio, no agrega una nueva resolución y solo debe hacerse si no se puede evitar..

Anti-Aliasing and Vectors: ¿Por qué Anti-Aliasing hace que los videojuegos se vean mejor?

Si ha jugado un juego de PC en los últimos 15 o más años, es posible que haya visto opciones de video que incluyeron configuraciones para suavizado. Si recuerdas cuando discutimos las formas vectoriales existentes en una posición absoluta, deberías comenzar a entender por qué el anti-aliasing es importante para los videojuegos..

Las formas tridimensionales se crean en polígonos vectoriales, y estos polígonos existen en un reino de solo matemáticas. El suavizado en los videojuegos tiene al menos dos objetivos: en primer lugar, debe ser capaz de representar las líneas absolutas y duras de los polígonos en una forma que se vea decente en un monitor basado en píxeles; En segundo lugar, el suavizado reproduce mejor la forma imprecisa con que la fotografía y los ojos humanos perciben la luz..

Anti-aliasing y tipografía

En una nota final, hay muchas ocasiones en las que el suavizado no es ideal. Si alguna vez ha trabajado con diseñadores gráficos, es probable que los haya escuchado quejarse de la tipografía en Photoshop, y de lo inferior que es para Illustrator, y tienen razón..

Las dos letras de arriba son tipografías basadas en píxeles, con la izquierda con un alias, la derecha con antialias. Tampoco son buenas representaciones de la tipografía, o al menos esa tipografía. Es aceptable representar una fuente en la pantalla con suavizado, pero para imprimir, puede tener algunas consecuencias desastrosas.

Cuando piensas en qué son las letras, realmente no siguen las mismas reglas que requiere la fotografía digital. Las letras son ideas abstractas y formas absolutas; caen mejor en la categoría de "matemática pura" de las ilustraciones vectoriales. Y dependiendo del tipo de proceso de impresión utilizado para crearlos, esas formas vectoriales de matemáticas puras se vuelven absolutamente importantes.

Esta imagen de arriba se creó con un tipo de suavizado y luego se imprimió en offset. Cuando miramos de cerca podemos ver por qué eso es malo..

Se ve muy rápidamente que estas formas de suavizado no se mantuvieron bien cuando se imprimieron de esta manera. Este es un ejemplo de cómo el suavizado (así como las imágenes basadas en píxeles) puede ser inferior al representar tipografía.

Por supuesto, si esta hubiera sido una imagen (como una fotografía) y no las formas abstractas de tipo, se habría mantenido bastante bien..

El tipo, al ser un medio abstracto, requiere la precisión de los vectores para mantenerse bajo los tipos de procesos de impresión que no usan puntos de inyección de tinta para crear una imagen. Incluso a distancias muy cercanas, no vemos ningún punto ni evidencia de que el suavizado que se incluyó en los archivos utilizados para imprimir esta Coca Cola pueda.

Por supuesto, la mayoría de los lectores HTG no imprimirán en offset la mayoría de sus fotos, por lo que la tipografía basada en píxeles impresa desde impresoras basadas en puntos funcionará bien. Simplemente tenga en cuenta su suavizado cuando trabaje con tipografía y cuando trabaje con fotografía, verá que está mejor preparado para tomar las decisiones correctas que le brindarán las mejores imágenes posibles..

Si tiene alguna pregunta relacionada con el suavizado y sus fotografías cree que no las hemos respondido, o si cree que hemos omitido algo importante, no dude en hacérnoslo saber en los comentarios a continuación..

Créditos de la imagen: Varena # 1 por hasensaft, disponible bajo Creative Commons. Retrato borroso paraguas por Shannon, disponible bajo Creative Commons. Dragon Age 2 Demo Ogre VH por Deborah Timmins, disponible bajo Creative Commons. Imágenes anti-aliasing por Loisel, disponible bajo Licencia libre de GNU.