Innhold
Selv om disse rasterbildefilene som fyller datamaskinene og livene våre, ofte brukes til å representere bilder, synes jeg det er nyttig for en CG-kunstner å ha enda et perspektiv - et geekere. Og fra dette perspektivet er et rasterbilde egentlig et sett med data organisert i en bestemt struktur, for å være mer spesifikk - en tabell fylt med tall (en matrise, matematisk sett).
Nummeret i hver tabellcelle kan brukes til å representere en farge, og slik blir cellen til en piksel, som står for 'bildeelement'. Det finnes mange måter å kode farger numerisk. For eksempel (sannsynligvis den enkleste) for å eksplisitt definere en nummer-til-farge-korrespondanse for hver verdi, dvs. 3 står for mørkerød, 17 for lysegrønn og så videre. Denne metoden ble ofte brukt i eldre formater som .gif, da det tillot fordeler med visse størrelser på bekostning av en begrenset palett.
En annen måte (den vanligste) er å bruke et kontinuerlig område fra 0 til 1 (ikke 255!), Der 0 står for svart, 1 for hvitt, og tallene i mellom angir gråtonene for den tilsvarende lysstyrken. På denne måten får vi en logisk og elegant organisert måte å representere et monokromt bilde med en rasterfil.
Uttrykket 'monokrom' er tilfeldigvis mer passende enn 'svart og hvitt' siden det samme datasettet kan brukes til å skildre graderinger fra svart til hvilken som helst annen farge, avhengig av utdataenheten - som mange gamle skjermer var svart-grønt heller enn svart-hvitt.
Dette systemet kan imidlertid enkelt utvides til fullfargesaken med en enkel løsning - hver bordcelle kan inneholde flere tall, og igjen er det flere måter å beskrive fargen på med få (vanligvis tre) tall hver i 0-1 område. I en RGB-modell står de for mengdene rødt, grønt og blått lys, i HSV står de for fargetone, metning og lysstyrke tilsvarende. Men det som er viktig å merke seg er at de fremdeles ikke er annet enn tall, som koder for en bestemt betydning, men ikke trenger å tolkes slik.
En logisk enhet
La meg nå gå over hvorfor en piksel ikke er en firkant: Det er fordi tabellen, som er et rasterbilde, forteller oss hvor mange elementer det er i hver rad og kolonne, i hvilken rekkefølge de er plassert, men ingenting om hvilken form eller til og med hvor stor andel de er.
Vi kan danne et bilde fra dataene i en fil på forskjellige måter, ikke nødvendigvis med en skjerm, som bare er ett alternativ for en utgangsenhet. Hvis vi for eksempel tar bildefilen vår og distribuerer småstein i størrelser som er proporsjonale med pikselverdier på en eller annen overflate - skal vi fremdeles danne det samme bildet.
Og selv om vi bare tar halvparten av kolonnene, men instruerer oss selv om å bruke steinene to ganger bredere for distribusjonen - vil resultatet fremdeles i hovedsak vise det samme bildet med de riktige proporsjonene, og bare mangler halvparten av de horisontale detaljene.
'Instruere' er stikkordet her. Denne instruksjonen kalles pikselformat, som beskriver forskjellen mellom bildets oppløsning (antall rader og kolonner) og proporsjoner. Den lar deg lagre rammer strukket eller komprimert horisontalt og brukes i visse video- og filmformater.
La oss nå snakke om oppløsning - den viser maksimal detaljmengde et bilde kan inneholde, men sier ingenting om hvor mye det faktisk har. Et dårlig fokusert fotografi kan ikke forbedres, uansett hvor mange piksler kamerasensoren har. På samme måte vil oppskalering av et digitalt bilde i Photoshop eller en hvilken som helst annen redaktør øke oppløsningen uten å legge til detaljer eller kvalitet til den - de ekstra radene og kolonnene vil bare fylles med interpolerte (gjennomsnitt) verdier av opprinnelig nærliggende piksler.
På samme måte er en PPI (piksler per tomme, ofte også kalt DPI - prikker per tomme) parameter bare en instruksjon som fastslår samsvaret mellom bildefilens oppløsning og utgangens fysiske dimensjoner. Og så er PPI ganske meningsløst alene, uten noen av disse to.
Lagring av tilpassede data
Når vi går tilbake til tallene som er lagret i hver piksel, kan de selvfølgelig være hvilke som helst, inkludert såkalte tall utenfor området (verdier over 1 og negative), og det kan være mer enn tre tall lagret i hver celle. Disse funksjonene er bare begrenset av den bestemte filformatdefinisjonen og brukes mye i OpenEXR for å nevne en.
Den store fordelen med å lagre flere tall i hver piksel er deres uavhengighet, da hver av dem kan studeres og manipuleres individuelt som et monokromt bilde kalt Channel - eller en slags underraster.
Ytterligere kanaler til de vanlige fargebeskrivende røde, grønne og blå kan bære all slags informasjon. Standard fjerde kanal er Alpha, som koder for opasitet (0 betegner en gjennomsiktig piksel, 1 står for helt ugjennomsiktig). Z-dybde, normaler, hastighet (bevegelsesvektorer), verdensposisjon, okklusjon, ID og alt annet du kan tenke deg kan lagres i enten ekstra eller hoved RGB-kanaler.
Hver gang du gjengir noe, bestemmer du hvilke data du vil inkludere og hvor du skal plassere det. På samme måte bestemmer du deg for å komponere hvordan du kan manipulere dataene du har for å oppnå det resultatet du ønsker. Denne numeriske måten å tenke på bilder er av største betydning, og vil være til stor fordel for visuelle effekter og bevegelsesgrafikkarbeid.
Fordelene
Det er viktig å bruke denne tankegangen på arbeidet ditt - mens du bruker renderpas og utfører komponiseringsarbeidet.
Grunnleggende fargekorrigeringer er for eksempel ingenting annet enn elementære matematiske operasjoner på pikselverdier, og det er ganske viktig å se gjennom dem for produksjonsarbeid. Videre kan matteoperasjoner som tillegg, subtraksjon eller multiplikasjon utføres på pikselverdier, og med data som Normals and Position kan mange 3D-skyggeverktøy etterlignes i 2D.
Ord: Denis Kozlov
Denis Kozlov er en CG-generalist med 15 års erfaring innen film, TV, reklame, spill og utdanning. Han jobber for tiden i Praha som VFX-veileder. Denne artikkelen dukket opprinnelig opp i 3D World utgave 181.
