Съдържание
Въпреки че тези растерни файлове с изображения, изпълващи нашите компютри и животи, най-често се използват за представяне на снимки, намирам за полезно за CG художник да има още една перспектива - по-отвратителна. И от тази гледна точка растерното изображение е по същество набор от данни, организирани в определена структура, за да бъдем по-конкретни - таблица, пълна с числа (матрица, математически казано).
Числото във всяка клетка на таблица може да се използва за представяне на цвят и по този начин клетката се превръща в пиксел, което означава „елемент на картината“. Съществуват много начини за кодиране на цветовете цифрово. Например (може би най-ясната), за да се определи изрично кореспонденция номер към цвят за всяка стойност, т.е. 3 означава тъмно червено, 17 за бледо зелено и така нататък. Този метод често се използва в по-старите формати като .gif, тъй като позволява определени предимства за размера за сметка на ограничена палитра.
Друг начин (най-често срещаният) е да се използва непрекъснат диапазон от 0 до 1 (не 255!), Където 0 означава черно, 1 за бяло, а числата между тях означават нюансите на сивото на съответната лекота. По този начин получаваме логичен и елегантно организиран начин за представяне на монохромно изображение с растерния файл.
Терминът „монохромен“ е по-подходящ от „черно-бял“, тъй като един и същ набор от данни може да се използва за изобразяване на градации от черен до всеки друг цвят в зависимост от изходното устройство - както много стари монитори са били черно-зелени а не черно-бяло.
Тази система обаче може лесно да бъде разширена до пълноцветния калъф с просто решение - всяка клетка на таблицата може да съдържа няколко числа и отново има множество начини за описване на цвета с малко (обикновено три) числа, всеки в 0-1 обхват. В RGB модел те означават количествата червена, зелена и синя светлина, а в HSV съответно нюанс, наситеност и яркост. Но това, което е жизненоважно да се отбележи, е, че това все още не са нищо друго освен числа, които кодират определено значение, но не трябва да се тълкуват по този начин.
Логическа единица
Сега нека да премина към въпроса защо един пиксел не е квадрат: Това е така, защото таблицата, която представлява растерното изображение, ни казва колко елемента са във всеки ред и колона, в какъв ред са поставени, но нищо за това каква форма или дори каква пропорция са те.
Можем да формираме изображение от данните във файл по различни начини, не непременно с монитор, което е само една опция за изходно устройство. Например, ако вземем нашия файл с изображения и разпределим камъчета с размери, пропорционални на стойностите на пикселите, върху някаква повърхност - все пак ще формираме по същество едно и също изображение.
И дори ако вземем само половината от колоните, но си наредим да използваме камъните два пъти по-широки за разпределението - резултатът пак ще покаже принципно една и съща картина с правилните пропорции, като липсва само половината от хоризонталните детайли.
„Инструктирай“ е ключовата дума тук. Тази инструкция се нарича съотношение на пикселите, което описва разликата между разделителната способност на изображението (брой редове и колони) и пропорции. Тя ви позволява да съхранявате разтегнати или компресирани хоризонтално кадри и се използва в определени видео и филмови формати.
Сега да поговорим за разделителната способност - тя показва максималното количество детайли, които дадено изображение може да побере, но не казва нищо за това колко всъщност съдържа. Лошо фокусираната снимка не може да бъде подобрена, независимо колко пиксела има сензорът на камерата. По същия начин, увеличаването на мащаба на цифрово изображение във Photoshop или друг редактор ще увеличи разделителната способност, без да добавя никакви детайли или качество към него - допълнителните редове и колони просто ще бъдат запълнени с интерполирани (осреднени) стойности на първоначално съседните пиксели.
По подобен начин параметърът PPI (пиксели на инч, често наричан още DPI - точки на инч) е само инструкция, установяваща съответствието между разделителната способност на графичния файл и физическите размери на изхода. И така PPI е почти безсмислен сам по себе си, без нито един от тези два.
Съхраняване на потребителски данни
Връщайки се към числата, съхранявани във всеки пиксел, разбира се, те могат да бъдат всякакви, включително така наречените числа извън обхвата (стойности над 1 и отрицателни) и във всяка клетка може да има повече от три числа. Тези функции са ограничени само от определената дефиниция на файлов формат и са широко използвани в OpenEXR, за да назоват един.
Голямото предимство на съхраняването на няколко числа във всеки пиксел е тяхната независимост, тъй като всяко от тях може да бъде изучавано и манипулирано поотделно като монохромно изображение, наречено Channel - или вид подрастер.
Допълнителните канали към обичайните цветове, описващи червено, зелено и синьо, могат да носят всякаква информация. Четвъртият канал по подразбиране е Alpha, който кодира непрозрачност (0 означава прозрачен пиксел, 1 означава напълно непрозрачен). Z-дълбочина, нормали, скорост (вектори на движение), световна позиция, околна оклузия, идентификатори и всичко друго, за което можете да се сетите, може да се съхранява в допълнителни или в основните RGB канали.
Всеки път, когато рендирате нещо, вие решавате кои данни да включите и къде да ги поставите. По същия начин вие решавате при композирането как да манипулирате данните, които притежавате, за да постигнете желания резултат. Този цифров начин на мислене за изображенията е от първостепенно значение и ще ви бъде от голяма полза във вашите визуални ефекти и работа с графични изображения.
Ползите
Прилагането на този начин на мислене към вашата работа - докато използвате рендери и изпълнявате работата по композиране - е жизненоважно.
Основните корекции на цветовете например не са нищо друго освен елементарни математически операции върху стойностите на пикселите и проглеждането им е доста важно за производствената работа. Освен това, математически операции като събиране, изваждане или умножение могат да се извършват върху стойности на пиксели, а с данни като Normals и Position много инструменти за 3D засенчване могат да бъдат имитирани в 2D.
Думи: Денис Козлов
Денис Козлов е генерален директор на CG с 15-годишен опит във филмовата, телевизионната, рекламната, игровата и образователната индустрия. В момента работи в Прага като VFX супервизор. Тази статия първоначално се появи в изданието 181 на 3D World.
