Зміст
Хоча ті файли растрових зображень, які заповнюють наші комп’ютери та життя, найчастіше використовуються для представлення картин, я вважаю корисним для художника CG мати ще одну точку зору - більш вигадливу. І з цієї точки зору растрове зображення - це, по суті, набір даних, організованих у певну структуру, якщо бути більш конкретним - таблицю, заповнену цифрами (матрицю, математично кажучи).
Число в кожній комірці таблиці може бути використано для представлення кольору, і саме таким чином комірка стає пікселем, що означає «елемент зображення». Існує багато способів цифрового кодування кольорів. Наприклад, (мабуть, найпростіший), щоб чітко визначити відповідність кольору до кольору для кожного значення, тобто. 3 означає темно-червоний, 17 - блідо-зелений тощо. Цей метод часто використовувався у старих форматах, таких як .gif, оскільки дозволяв отримувати певні переваги за розміром за рахунок обмеженої палітри.
Інший спосіб (найпоширеніший) полягає у використанні безперервного діапазону від 0 до 1 (а не 255!), Де 0 означає чорний, 1 - білий, а цифри між ними позначають відтінки сірого відповідної яскравості. Таким чином ми отримуємо логічний та елегантно організований спосіб представлення монохромного зображення за допомогою растрового файлу.
Термін "монохромний" виявляється більш доречним, ніж "чорно-білий", оскільки один і той же набір даних може бути використаний для зображення градацій від чорного до будь-якого іншого кольору залежно від пристрою виведення - як багато старих моніторів були чорно-зеленими а не чорно-білі.
Однак цю систему можна легко розширити до повнокольорового корпусу за допомогою простого рішення - кожна комірка таблиці може містити кілька цифр, і знову є кілька способів опису кольору з кількома (як правило, трьома) числами в кожному з 0-1 діапазон. У моделі RGB вони позначають кількість червоного, зеленого та синього світла, у HSV - відтінок, насиченість та яскравість відповідно. Але життєво важливим є те, що це все ще не що інше, як цифри, які кодують певне значення, але не повинні тлумачитися так.
Логічна одиниця
Тепер дозвольте мені перейти до того, чому піксель не є квадратом: це тому, що таблиця, що є растровим зображенням, повідомляє нам, скільки елементів у кожному рядку та стовпці, в якому порядку вони розміщені, але нічого про те, якої форми або навіть якої пропорції вони.
Ми можемо сформувати зображення з даних у файлі різними засобами, не обов’язково за допомогою монітора, що є лише одним із варіантів для пристрою виведення. Наприклад, якщо ми беремо наш файл зображення і розподіляємо камінці розмірами, пропорційними значенням пікселів, на якійсь поверхні - ми все одно сформуємо по суті одне і те ж зображення.
І навіть якщо взяти лише половину стовпців, але доручити собі використовувати камені вдвічі ширше для розподілу - результат все одно буде показувати принципово таку ж картинку з правильними пропорціями, лише бракуючи половини горизонтальних деталей.
Ключовим словом тут є „повчати”. Ця інструкція називається пропорцією пікселів, яка описує різницю між роздільною здатністю зображення (кількістю рядків і стовпців) і пропорціями. Це дозволяє зберігати розтягнуті або стиснуті горизонтально кадри та використовується в певних форматах відео та фільмів.
Тепер поговоримо про роздільну здатність - вона показує максимальну кількість деталей, яку може вмістити зображення, але нічого не говорить про те, скільки насправді вміщує. Погано сфокусовану фотографію неможливо покращити незалежно від того, скільки пікселів має датчик камери. Таким же чином, збільшення масштабу цифрового зображення у Photoshop або будь-якому іншому редакторі збільшить роздільну здатність, не додаючи до нього жодних деталей чи якості - зайві рядки та стовпці просто заповнюються інтерпольованими (усередненими) значеннями спочатку сусідніх пікселів.
Подібним чином параметр PPI (пікселі на дюйм, який також називають DPI - крапки на дюйм) є лише інструкцією, що встановлює відповідність між роздільною здатністю файлу зображення та фізичними розмірами виводу. І тому PPI сам по собі майже безглуздий, не маючи жодного з цих двох.
Зберігання власних даних
Повертаючись до чисел, що зберігаються в кожному пікселі, звичайно, вони можуть бути будь-якими, включаючи так звані номери поза діапазоном (значення вище 1 та негативні), і в кожній комірці може бути більше трьох чисел. Ці функції обмежуються лише конкретним визначенням формату файлу і широко використовуються в OpenEXR, щоб назвати його.
Великою перевагою зберігання кількох чисел у кожному пікселі є їх незалежність, оскільки кожне з них можна вивчати та маніпулювати окремо як монохромне зображення під назвою Channel - або своєрідний підрастр.
Додаткові канали до звичайних кольорових, що описують червоний, зелений та синій, можуть нести будь-яку інформацію. Четвертим каналом за замовчуванням є Alpha, який кодує непрозорість (0 позначає прозорий піксель, 1 означає повністю непрозорий). Глибина Z, нормалі, швидкість (вектори руху), положення в світі, оклюзія навколишнього середовища, ідентифікатори та все інше, про що ви могли подумати, можуть зберігатися в додаткових або основних каналах RGB.
Щоразу, коли ви щось видаєте, ви вирішуєте, які дані включати і де їх розмістити. Таким же чином ви вирішуєте, складаючи композицію, як маніпулювати даними, якими ви володієте, для досягнення бажаного результату. Цей чисельний спосіб мислення про зображення має надзвичайно важливе значення, і він принесе вам велику користь у ваших візуальних ефектах та графічній роботі.
Переваги
Застосовувати такий спосіб мислення до своєї роботи - коли ви використовуєте рендери і виконуєте композиторські роботи - життєво важливо.
Наприклад, основні корекції кольорів - це не що інше, як елементарні математичні операції над значеннями пікселів, і перегляд їх дуже важливий для виробничої роботи. Крім того, математичні операції, такі як додавання, віднімання або множення, можуть виконуватися над значеннями пікселів, а з такими даними, як Нормальні та Положення, багато інструментів 3D-затінення можна імітувати в 2D.
Слова: Денис Козлов
Денис Козлов - загальний спеціаліст із 15-річного досвіду у галузі кіно, телебачення, реклами, гри та освіти. В даний час він працює в Празі на посаді супервайзера VFX. Ця стаття спочатку з’явилася у номері 181 3D World.
