數字圖像入門 淺談抗鋸齒
夏昆岡 于 2011.07.12 20:53:59 | 源自:www.soomal.com | 版權:原創 | 平均/總評分:09.55/105

數字圖像是個整數矩陣[不包括矢量圖像],每一個整數代表一個畫素。但畫素是什么形狀的呢?其實并沒有定義,但它需要一個形態的展示,以方便顯示和被編輯。畫素在繪圖軟體、作業系統中,均顯示為小方形,因此你可以將簡單的將數字圖片理解為由N多小方塊的畫素組成,這些小方塊是圖像的最基本構成元素,它不可被分割。不管你看到的圖片表現的是人、還是物或者其他圖案,它均是各種顏色的小方塊組合排列而成。疑問產生了。

  • 如果要繪制一個圓形會怎樣?答案是明確的,它依然會由各種小方塊組成,這意味著圓形的邊緣不會是光滑的,而會呈現出鋸齒形的邊緣。放大觀察,鋸齒能看得更加清晰。

  • 將顯示的文字放大看,也會看到它是由小方塊組成,因此不可避免的出現鋸齒。為了讓圖像、文字有更好的顯示效果,抗鋸齒作為一種重要的顯示優化技術被廣泛應用。

  • 我們一個實例來觀察抗鋸齒的效果。會發現在圖案和字體的邊緣插入了圖案本色到背景色之間的過度色,這樣看上去邊緣會更加柔和,不那么生硬。

    那么鋸齒一般會出現在什么情況下呢?一般出現在矢量圖像[或對象]轉成點陣的過程當中[你所看到的矢量圖像,在顯示時已經被轉換成點陣],字體就是矢量對象,它顯示于熒幕時,就會存在這樣的一個轉換過程,在Windows下要獲得更好的顯示效果,一般要開啟“平滑熒幕字體邊緣”這個選項,這個選項就是抗鋸齒。在Ubuntu下,針對字體的抗鋸齒選項會更加豐富一些。

    對于游戲玩家而言,抗鋸齒顯得尤為重要開啟抗鋸齒功能,3D物體的邊緣就會顯得更加平滑真實。但抗鋸齒會加大顯示卡的運算負擔,因此涌現了各種各樣的算法,例如超級采樣抗鋸齒(Super-Sampling Anti-aliasing,簡稱SSAA)、多重采樣抗鋸齒(MultiSampling Anti-Aliasing,簡稱MSAA)、覆蓋采樣抗鋸齒(CoverageSampling Anti-Aliasing,簡稱CSAA)等等。

  • ClearType是微軟開發的一項字體增強型顯示優化技術,其初衷即為了讓字體顯示更加光滑細膩。我們可以放大對比一下開啟、關閉ClearType的差異。會發現,開啟ClearType后,字體邊緣會插入很多彩色的畫素,而關閉后,則只是插入灰度畫素。實際觀看,是開啟ClearType后的字體更加光滑好看,而且肉眼看,字依然為黑色,并沒有因為插入了彩色畫素后導致偏色。這是為什么呢?

  • 在《數字圖像入門 用數字記錄顏色》[作者:夏昆岡 ] 一文中,我們提到所有顏色都是由紅綠藍三原色合成的。液晶顯示器的每一個發光單元對應一個畫素,由紅綠藍發光點[或者LED或者液晶結構]構成,紅綠藍的發光強度決定合成光的顏色。這種顯示原理不同于以往的CRT。假設顯示器解析度為1024X768,那么它的發光點個數為(1024x3)X768,利用發光點的排列,讓更靠近字體筆畫的發光點最大效能的發光,這樣會呈現更纖細的筆畫,又能達到平滑的效果,但因此畫素會呈現為彩色。人眼的解析度有限,并不能清晰的分辨每一個畫素的色彩,反應到腦中的顏色是這些畫素再次合成后的光,插值時,會盡量保持三原色的平衡,合成的光接近或者等于字體應有的顏色。這種顯示技術針對液晶顯示器優化,也只適合用于液晶的顯示,在CRT上顯示,效果反而更差,更不能用于打印。如果液晶顯示器的發光點的排列方式不同,也需要重新設定。在Ubuntu等作業系統中,也有類似的專門針對液晶屏的優化技術。這些技術均可以視為特殊的、增強型的抗鋸齒技術,這種技術主要用于文字顯示的優化。

    抗鋸齒的方式還不止這些,要獲得更加精細的效果,最直接的辦法就是提高“點”的密度,在打印檔案時,一般會設定打印精度,即DPI[Dots Per Inch:點每英寸],精度越高,其字體、圖形的邊緣更加平滑。在顯示器上,也有類似的概念,成為顯示精度,即PPI[Pixels Per Inch:畫素每英寸],典型的例子就是iPhone4,iPhone4在保持顯示屏物理尺寸不變的情況下,將解析度提高4倍,顯示精度則相應的提高2倍,其改善是明顯的,iPhone4比起前代產品有著更加細膩平滑的顯示效果。

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    發表于2014.01.03 17:23:27
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    112.065.223.***
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    發表于2013.06.03 17:54:40
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    218.252.168.***
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    發表于2013.01.06 13:53:40
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    192.102.204.***
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    發表于2012.11.20 09:02:22
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    蘋果的路才是正路。
    發表于2012.02.16 17:21:13
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    對于游戲玩家而言,抗鋸齒顯得尤為重要開啟抗鋸齒功能,3D物體的邊緣就會顯得更加平滑真實。但抗鋸齒會加大顯示卡的運算負擔,因此涌現了各種各樣的雙方

    雙方??
    發表于2011.07.22 19:22:50
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    本來想給夏以正確的觀念,可惜沒有找到合適的途徑。
    發表于2011.07.19 20:23:55
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    發表于2011.07.16 14:58:51
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    “在一文中,我們提到所有顏色都是由紅綠藍三原色合成的。液晶顯示器的每一個發光單元對應一個畫素,由紅綠藍發光二極管構成,紅綠藍的發光強度決定合成光的顏色。”

    這應該是大型LED熒幕,通常用于廣告和戶外播放用的熒幕是這個原理吧

    液晶熒幕本身每個畫素點應該是不會發光的吧,是通過后來的背光燈照亮的吧

    背光燈就是白色,是三基色混合的白色哦

    ——詳細閱讀
    發表于2011.07.15 13:23:24
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    這個應該是通過減弱顏色和亮度的過渡,加強對比
    這樣應該就是增加銳度吧

    感覺加銳度可能會使鋸齒增加吧(視畫素而定)

    這個處理方案和色彩抖動的處理方案差不多吧
    發表于2011.07.15 13:17:05
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    發表于2011.07.14 22:07:58
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    121.033.***.***
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    “但抗鋸齒會加大顯示卡的運算負擔,因此涌現了各種各樣的雙方。”

    這里“雙方”應該是“算法”吧,拼音輸入法害人啊。。

    BTW:啥時候開發注冊啊?
    發表于2011.07.14 11:14:15
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    發表于2011.07.14 08:33:11
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    發表于2011.07.13 21:13:29
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    發表于2011.07.13 16:02:36
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