Was ist Anti-Aliasing und wie wirkt es sich auf meine Fotos und Bilder aus?

Anti-Aliasing ist ein Begriff, der von Fotografen und Spielern oft verwendet wird, wenn es um Grafiken und Bilder geht. Sehen 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 Bildbearbeitung und Fotografie – Anti-Aliasing ist sicherlich etwas, das so gründlich wie möglich verstanden werden sollte, um qualitativ hochwertige Bilder zu erstellen. Wir hoffen, Sie sind auf einen sehr geekigen Artikel vorbereitet, da Sie viele Diskussionen über Mathematik und Naturwissenschaften mit dem heutigen Erklärartikel vermischt haben. Weiter lesen!

Vektoren und Pixel und warum Kameras Bilder mit Pixeln aufnehmen

Sie erinnern sich vielleicht an einen Artikel von vor einem Jahr, in dem wir über den Unterschied zwischen Vektoren und Pixeln gesprochen haben. Es gibt eine Reihe grundlegender Unterschiede zwischen den beiden: Pixel sind geordnete Anordnungen von Licht, Pigment oder Farbe; Vektoren sind mathematische Darstellungen von Linien, Formen, Verläufen usw. Vektoren sind präzise; sie existieren an absoluten Koordinaten auf einem algebraischen Gitter. Weil sie so absolut sind, verwischt die Grenze zwischen dem, wo sie sind, und dem, wo sie nicht sind, nicht. Auch wenn ein Monitor die unendliche Dünne eines Liniensegments nicht wiedergeben kann (er muss es immer in Pixeln darstellen), ist es dennoch so dünn wie eine Linie, die nur in einer theoretischen mathematischen Welt existiert.

Das ist das Problem bei der Fotografie – Licht ist nicht so präzise, ​​wie es sein müsste, um perfekt mathematisch erfasst zu werden. Es ist wahrscheinlich, dass selbst wenn wir Kameras entwickelt haben, die die Lage einzelner Photonen beim Auftreffen auf den Sensor mit Quantenpräzision lesen können, wegen der seltsame Natur der Physik auf Quantenebene, können die einzelnen Partikel tatsächlich an mehreren Stellen gleichzeitig auf dem Sensor erscheinen. Dies bedeutet, dass es möglicherweise absolut unmöglich ist, die absolute Position dieses einzelnen Lichtteilchens zu dem Zeitpunkt zu ermitteln, zu dem es auf den Sensor trifft – Fotografie ist nur eine Annäherung daran, wie dieses Licht eingefangen wird. Die Stoppaktion (Fähigkeit der Kamera, scharfe Bilder von sich bewegenden Objekten zu erzeugen) kann nie perfekt sein – zumindest scheint es sehr, sehr unwahrscheinlich.

Pixel sind praktisch, da hochauflösende Bilder Farben und Formen annähern können, wodurch ein Bild ähnlich wie bei der filmbasierten Fotografie genau nachgebildet wird. Während diese Eigenschaft von Pixeln und ihre Verwendung in der Fotografie Anti-Aliasing ist, ist das Verständnis dieser Eigenschaft der digitalen Fotografie einer der besten Orte, um ein solides Verständnis davon zu beginnen, was Anti-Aliasing ist.

Interpolation: Aus (fast) nichts etwas machen?

Digitale Fotografie ist eine Annäherung der Farben und Werte, die vorhanden sind, wenn Licht auf einen Sensor trifft – auf die gleiche Weise ist Anti-Aliasing eine Annäherung von Bilddaten unter Verwendung einer Technik namens „Interpolation.“ Interpolation ist ein mathematischer Begriff, der Daten bedeutet, die auf der Grundlage der Trends vorhandener Daten erstellt wurden, dh eine fundierte Vermutung darüber, was sich an dieser Stelle tatsächlich befinden könnte, wenn mehr Datenpunkte verfügbar wären. Obwohl es komplizierter ist als einfaches Schätzen – es gibt Formeln und geeignete Methoden für die Interpolation – kann nicht erwartet werden, dass es eine vollkommen genaue Darstellung der tatsächlich vorhandenen Bilddaten ist. Selbst die klügste Mathematik kann nichts aus dem Nichts erschaffen.

Wenn wir uns diese computergerenderten Schachbrettmuster ansehen, können wir beginnen zu verstehen, was Anti-Aliasing bewirkt, um Bilder zu verbessern und anzunähern. Auf dem Bild ganz links gibt es keine Interpolation der Daten – das Schachbrett wird in schwarzen und weißen Pixeln gerendert, wenn es sich perspektivisch zurückzieht und schnell zu einem Durcheinander wird. Die erzeugten visuellen Fehler und Artefakte werden als „Aliasing“ bezeichnet. Das zweite und dritte Bild oben verwenden unterschiedliche Formen von „Anti-Aliasing“, um die Lichtwahrnehmung durch menschliche Augen (und Kameras) besser anzunähern.

Diese Bilder waren jedoch eine Übersetzung absoluter mathematischer Bilder in pixelbasierte Bilder. Wie wirkt sich Anti-Aliasing auf Ihre Fotografie aus? Beim Vergrößern oder Verkleinern von Bildern wird das Bild basierend auf den im Bilddokument vorhandenen Daten interpoliert. Das linke Bild wird mit dem Resampling „Nearest Neighbour“ in Photoshop verkleinert – mit anderen Worten, es wird nicht geglättet (man kann dies wörtlich nennen). Das Bild auf der rechten Seite wird verkleinert und geglättet, wodurch bei dieser geringen Größe ein viel realistischeres Bild entsteht.

Vergrößerte Bilder profitieren auch vom Anti-Aliasing – Grafikprogramme treffen ihre besten Schätzungen auf der Grundlage der Daten in Ihrem Bild. Denken Sie daran, dass Sie beim Upsampling (Vergrößern) von Bildern in einem Grafikprogramm nie eine höhere Auflösung aus einer digitalen Vergrößerung herausholen werden – die Art der durchgeführten Interpolation kann eine gute Vermutung geben, was da sein sollte, aber es ist Ich werde es nie genau wissen. Ihre Kanten werden weich und werden weicher, wenn das Foto immer mehr vergrößert wird.

Als Faustregel gilt, dass Sie Ihre Bilder jederzeit ohne Qualitätsverlust durch Anti-Aliasing verkleinern (verkleinern) können. Upsampling (Vergrößerung) macht das Anti-Aliasing sehr deutlich, 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 gesehen, die Einstellungen für Anti-Aliasing enthalten. Wenn Sie sich erinnern, als wir Vektorformen besprochen haben, die in einer absoluten Position existieren, sollten Sie verstehen, warum Anti-Aliasing für Videospiele wichtig ist.

3-dimensionale Formen werden in Vektorpolygonen erstellt, und diese Polygone existieren in einem rein mathematischen Bereich. Anti-Aliasing in Videospielen hat mindestens zwei Ziele: Erstens möchte es die absoluten, hartkantigen Linien der Polygone in einer Form darstellen können, die auf einem pixelbasierten Monitor anständig aussieht; zweitens reproduziert Anti-Aliasing besser die ungenaue Art und Weise, wie Fotografie und menschliches Auge Licht wahrnehmen.

Anti-Aliasing und Typografie

Abschließend sei angemerkt, dass Anti-Aliasing in vielen Fällen nicht ideal ist. Wenn Sie schon einmal mit Grafikdesignern zusammengearbeitet haben, haben Sie wahrscheinlich gehört, dass sie sich über Typografie in Photoshop beschwert haben und wie minderwertig sie Illustrator ist – und sie haben Recht.

Beide Buchstaben oben sind pixelbasierte Typografie, wobei der linke mit einem Alias ​​versehen ist, der rechte mit einem Anti-Aliasing. Auch sind keine guten Darstellungen von Typografie oder zumindest dieser Schrift. Es ist akzeptabel, eine Schriftart mit Anti-Aliasing auf dem Bildschirm zu rendern, aber für den Druck kann dies katastrophale Folgen haben.

Wenn Sie darüber nachdenken, was Buchstaben sind, folgen sie nicht wirklich denselben Regeln, die die digitale Fotografie erfordert. Buchstaben sind abstrakte Ideen und absolute Formen – sie fallen besser in die Kategorie „reine Mathematik“ von Vektorgrafiken. Und je nach Art des Druckverfahrens, mit dem sie erstellt wurden, werden diese reinen mathematischen Vektorformen absolut wichtig.

Dieses Bild oben wurde mit Anti-Aliasing-Text erstellt und dann höchstwahrscheinlich im Offset gedruckt. Wenn wir genau hinsehen, können wir sehen, warum das schlecht ist.

Es wird sehr schnell klar, dass diese Anti-Aliasing-Formulare auf diese Weise nicht gut standgehalten haben. Dies ist ein Beispiel dafür, wie Anti-Aliasing (sowie pixelbasiertes Imaging) beim Rendern von Typografie unterlegen sein kann.

Wäre dies natürlich ein Bild (wie eine Fotografie) und nicht die abstrakten Schriftformen gewesen, hätte es sich ganz gut gehalten.

Schrift ist ein abstraktes Medium und erfordert die Präzision von Vektoren, um den Arten von Druckverfahren standzuhalten, die keine Tintenstrahlpunkte verwenden, um ein Bild zu erstellen. Selbst aus sehr geringer Entfernung sehen wir keine Punkte oder Beweise dafür, dass Anti-Aliasing, das in die Dateien einging, die zum Drucken dieser Cola verwendet wurden, dies kann.

Natürlich werden die meisten HTG-Leser die meisten ihrer Fotos nicht im Offsetdruck drucken, so dass pixelbasierte Typografie, die von punktbasierten Druckern gedruckt wird, gut funktioniert. Achten Sie bei der Arbeit mit Typografie einfach auf Ihr Anti-Aliasing, wenn Sie mit der Fotografie arbeiten – Sie werden feststellen, dass Sie besser darauf vorbereitet sind, die richtigen Entscheidungen zu treffen, die Ihnen die bestmöglichen Bilder liefern.

Wenn Sie Fragen zum Anti-Aliasing und zu Ihren Fotos haben, von denen Sie glauben, dass wir sie nicht beantwortet haben, oder wenn Sie glauben, dass wir etwas Wichtiges ausgelassen haben, können Sie uns dies gerne in den Kommentaren unten mitteilen.