Obsah
Ačkoli ty soubory rastrových obrázků vyplňující naše počítače a životy se nejčastěji používají k reprezentaci obrázků, považuji za užitečné, aby umělec CG měl ještě další perspektivu - geekiernější. A z tohoto pohledu je rastrový obrázek v podstatě sada dat uspořádaných do konkrétní struktury, konkrétněji - tabulka plná čísel (matematicky řečeno matice).
Číslo v každé buňce tabulky lze použít k vyjádření barvy. Takto se z buňky stane pixel, což je zkratka pro ‚prvek obrázku '. Existuje mnoho způsobů numerického kódování barev. Například (pravděpodobně nejjednodušší) explicitně definovat korespondenci čísla k barvě pro každou hodnotu, tj. 3 stojany pro tmavě červenou, 17 pro bledě zelenou a tak dále. Tato metoda byla často používána ve starších formátech, jako je .gif, protože umožňovala určité výhody velikosti na úkor omezené palety.
Dalším způsobem (nejběžnějším) je použití spojitého rozsahu od 0 do 1 (ne 255!), Kde 0 znamená černou, 1 bílou a čísla mezi nimi označují šedé odstíny odpovídající světlosti. Tímto způsobem získáme logický a elegantně organizovaný způsob reprezentace monochromatického obrazu pomocí rastrového souboru.
Pojem „černobílý“ je vhodnější než „černobílý“, protože ke znázornění přechodů od černé po jakoukoli jinou barvu v závislosti na výstupním zařízení lze použít stejný soubor dat - stejně jako mnoho starých monitorů bylo černo-zelené spíše než černobíle.
Tento systém však lze snadno rozšířit na celobarevný případ jednoduchým řešením - každá buňka tabulky může obsahovat několik čísel a opět existuje několik způsobů, jak popsat barvu s několika (obvykle třemi) čísly, každý v 0-1 rozsah. V modelu RGB představují množství červeného, zeleného a modrého světla, v HSV odpovídajícím způsobem odstín, sytost a jas. Je však důležité si uvědomit, že to stále nejsou nic jiného než čísla, která kódují určitý význam, ale nemusí být takto interpretována.
Logická jednotka
Nyní přejdu k tomu, proč pixel není čtverec: Je to proto, že tabulka, což je rastrový obrázek, nám říká, kolik prvků je v každém řádku a sloupci, v jakém pořadí jsou umístěny, ale nic o tom, jaký tvar nebo dokonce v jakém poměru jsou.
Můžeme vytvořit obraz z dat v souboru různými způsoby, ne nutně s monitorem, což je pouze jedna možnost pro výstupní zařízení. Například pokud vezmeme náš obrazový soubor a distribuujeme oblázky velikostí úměrných hodnotám pixelů na nějaký povrch - budeme stále tvořit v podstatě stejný obraz.
A i když vezmeme jen polovinu sloupů, ale dáme pokyn, abychom pro distribuci použili kameny dvakrát širší - výsledek by stále ukazoval v zásadě stejný obrázek se správnými proporcemi, chybí mu pouze polovina horizontálních detailů.
Klíčovým slovem je zde „instrukce“. Tato instrukce se nazývá pixelový poměr stran, který popisuje rozdíl mezi rozlišením obrazu (počet řádků a sloupců) a proporcemi. Umožňuje vám ukládat snímky roztažené nebo komprimované vodorovně a používá se v určitých formátech videa a filmu.
Nyní si promluvme o rozlišení - zobrazuje maximální množství detailů, které obraz dokáže pojmout, ale neříká nic o tom, kolik skutečně obsahuje. Špatně zaostřenou fotografii nelze vylepšit bez ohledu na to, kolik pixelů má snímač fotoaparátu. Stejným způsobem zvýší škálování digitálního obrazu ve Photoshopu nebo jiném editoru rozlišení bez přidání jakýchkoli podrobností nebo kvality - nadbytečné řádky a sloupce by byly vyplněny pouze interpolovanými (průměrovanými) hodnotami původně sousedních pixelů.
Podobným způsobem je parametr PPI (pixely na palec, běžně nazývaný také DPI - body na palec) pouze instrukcí, která stanoví shodu mezi rozlišením obrazového souboru a fyzickými rozměry výstupu. A tak je PPI samo o sobě do značné míry bezvýznamné, bez žádné z těchto dvou.
Ukládání vlastních dat
Když se vrátíme k číslům uloženým v každém pixelu, samozřejmě mohou být libovolná, včetně takzvaných čísel mimo rozsah (hodnoty nad 1 a záporná), a v každé buňce mohou být uložena více než tři čísla. Tyto funkce jsou omezeny pouze definicí konkrétního formátu souboru a jsou široce využívány v OpenEXR k pojmenování.
Velkou výhodou ukládání několika čísel v každém pixelu je jejich nezávislost, protože každé z nich lze studovat a manipulovat s nimi individuálně jako s monochromatickým obrazem zvaným Channel - nebo jako jakýsi sub-rastr.
Další kanály k obvyklým barevným červeným, zeleným a modrým kanálům mohou nést všechny druhy informací. Výchozí čtvrtý kanál je Alpha, který kóduje krytí (0 označuje průhledný pixel, 1 znamená zcela neprůhledný). Hloubku Z, normály, rychlost (vektory pohybu), světovou polohu, okolní okluzi, ID a cokoli jiného, na co si vzpomenete, lze uložit buď v dalších, nebo v hlavních kanálech RGB.
Pokaždé, když něco vykreslíte, rozhodnete se, která data zahrnout a kam je umístit. Stejným způsobem se rozhodnete při skládání, jak manipulovat s vašimi daty, abyste dosáhli požadovaného výsledku. Tento numerický způsob přemýšlení o obrázcích má zásadní význam a bude vám velkým přínosem při práci s vizuálními efekty a pohyblivou grafikou.
Výhody
Aplikování tohoto způsobu myšlení na vaši práci - jak používáte renderovací průkazy a provádíte kompoziční práci - je zásadní.
Například základní barevné korekce nejsou nic jiného než základní matematické operace s hodnotami pixelů a jejich prohlížení je pro produkční práci velmi důležité. Matematické operace, jako je sčítání, odčítání nebo násobení, lze navíc provádět na pixelových hodnotách a s daty, jako jsou Normály a Pozice, lze napodobit mnoho 3D stínovacích nástrojů ve 2D.
Slova: Denis Kozlov
Denis Kozlov je generální ředitel CG s 15letými zkušenostmi ve filmovém, televizním, reklamním, herním a vzdělávacím průmyslu. V současné době pracuje v Praze jako supervizor VFX. Tento článek se původně objevil ve vydání 3D World 181.
