NộI Dung
Mặc dù những tệp hình ảnh raster lấp đầy máy tính và cuộc sống của chúng ta được sử dụng phổ biến nhất để đại diện cho các bức tranh, nhưng tôi thấy rất hữu ích cho một nghệ sĩ CG khi có thêm một góc nhìn khác - một góc nhìn sành điệu hơn. Và từ quan điểm đó, một hình ảnh raster về cơ bản là một tập hợp dữ liệu được tổ chức thành một cấu trúc cụ thể, cụ thể hơn - một bảng chứa đầy các con số (nói về mặt toán học là một ma trận).
Số trong mỗi ô của bảng có thể được sử dụng để biểu thị một màu và đây là cách ô trở thành pixel, viết tắt của 'phần tử hình ảnh'. Có nhiều cách để mã hóa màu bằng số. Ví dụ, (có lẽ là đơn giản nhất) để xác định rõ ràng sự tương ứng giữa số với màu cho mỗi giá trị, tức là. 3 là viết tắt của màu đỏ đậm, 17 là màu xanh lá cây nhạt, v.v. Phương pháp này thường được sử dụng trong các định dạng cũ hơn như .gif vì nó cho phép các lợi ích về kích thước nhất định với chi phí là bảng màu hạn chế.
Một cách khác (cách phổ biến nhất) là sử dụng phạm vi liên tục từ 0 đến 1 (không phải 255!), Trong đó 0 đại diện cho màu đen, 1 cho màu trắng và các số ở giữa biểu thị các sắc độ xám của độ đậm nhạt tương ứng. Bằng cách này, chúng tôi có được một cách hợp lý và được tổ chức trang nhã để biểu diễn một hình ảnh đơn sắc bằng tệp raster.
Thuật ngữ 'đơn sắc' sẽ thích hợp hơn 'đen trắng' vì cùng một tập dữ liệu có thể được sử dụng để mô tả sự chuyển màu từ đen sang bất kỳ màu nào khác tùy thuộc vào thiết bị đầu ra - giống như nhiều màn hình cũ có màu đen và xanh lục chứ không phải đen trắng.
Tuy nhiên, hệ thống này có thể dễ dàng mở rộng cho trường hợp toàn màu với một giải pháp đơn giản - mỗi ô trong bảng có thể chứa một số số và một lần nữa có nhiều cách mô tả màu sắc với một vài (thường là ba) số mỗi ô 0-1 phạm vi. Trong mô hình RGB, chúng đại diện cho lượng ánh sáng đỏ, lục và lam, trong HSV, chúng đại diện cho màu sắc, độ bão hòa và độ sáng tương ứng. Nhưng điều quan trọng cần lưu ý là chúng vẫn không là gì ngoài những con số, mã hóa một ý nghĩa cụ thể, nhưng không cần phải hiểu theo cách đó.
Một đơn vị logic
Bây giờ hãy để tôi chuyển sang lý do tại sao pixel không phải là hình vuông: Đó là vì bảng, là hình ảnh raster, cho chúng ta biết có bao nhiêu phần tử trong mỗi hàng và cột, thứ tự chúng được đặt, nhưng không có gì về hình dạng hoặc thậm chí tỷ lệ chúng là bao nhiêu.
Chúng ta có thể tạo hình ảnh từ dữ liệu trong tệp bằng nhiều cách khác nhau, không nhất thiết phải bằng màn hình, đây chỉ là một tùy chọn cho thiết bị đầu ra. Ví dụ: nếu chúng tôi lấy tệp hình ảnh của mình và phân phối các viên sỏi có kích thước tỷ lệ với giá trị pixel trên bề mặt nào đó - về cơ bản chúng tôi sẽ tạo thành một hình ảnh giống nhau.
Và ngay cả khi chúng ta chỉ lấy một nửa số cột, nhưng hãy hướng dẫn bản thân sử dụng những viên đá rộng hơn hai lần để phân bố - kết quả về cơ bản vẫn hiển thị cùng một bức tranh với tỷ lệ chính xác, chỉ thiếu một nửa các chi tiết theo chiều ngang.
'Hướng dẫn' là từ khóa ở đây. Hướng dẫn này được gọi là tỷ lệ khung hình pixel, mô tả sự khác biệt giữa độ phân giải của hình ảnh (số hàng và cột) và tỷ lệ. Nó cho phép bạn lưu trữ các khung hình được kéo dài hoặc nén theo chiều ngang và được sử dụng trong các định dạng video và phim nhất định.
Bây giờ, hãy nói về độ phân giải - nó cho biết lượng chi tiết tối đa mà một hình ảnh có thể chứa, nhưng không nói gì về mức độ thực sự của nó. Không thể cải thiện một bức ảnh được lấy nét kém cho dù cảm biến máy ảnh có bao nhiêu pixel. Theo cách tương tự, nâng cấp một hình ảnh kỹ thuật số trong Photoshop hoặc bất kỳ trình chỉnh sửa nào khác sẽ tăng độ phân giải mà không thêm bất kỳ chi tiết hoặc chất lượng nào cho nó - các hàng và cột bổ sung sẽ chỉ được lấp đầy bằng các giá trị nội suy (tính trung bình) của các pixel lân cận ban đầu.
Theo cách tương tự, tham số PPI (pixel trên inch, thường còn được gọi là DPI - điểm trên inch) chỉ là một chỉ dẫn thiết lập sự tương ứng giữa độ phân giải của tệp hình ảnh và kích thước vật lý của đầu ra. Và do đó, PPI tự nó trở nên vô nghĩa, nếu không có một trong hai điều đó.
Lưu trữ dữ liệu tùy chỉnh
Quay trở lại các số được lưu trữ trong mỗi pixel, tất nhiên chúng có thể là bất kỳ, bao gồm cái gọi là số nằm ngoài phạm vi (giá trị trên 1 và số âm) và có thể có nhiều hơn ba số được lưu trữ trong mỗi ô. Các tính năng này chỉ bị giới hạn bởi định nghĩa định dạng tệp cụ thể và được sử dụng rộng rãi trong OpenEXR để đặt tên cho một định dạng tệp.
Ưu điểm tuyệt vời của việc lưu trữ một số số trong mỗi pixel là tính độc lập của chúng, vì mỗi pixel trong số chúng có thể được nghiên cứu và thao tác riêng lẻ dưới dạng hình ảnh đơn sắc được gọi là Kênh - hoặc một loại vạch chia phụ.
Các kênh bổ sung cho các kênh mô tả màu sắc thông thường là Đỏ, Xanh lục và Xanh lam có thể mang tất cả các loại thông tin. Kênh thứ tư mặc định là Alpha, mã hóa độ mờ (0 biểu thị pixel trong suốt, 1 là viết tắt của hoàn toàn không trong suốt). Độ sâu Z, chuẩn, vận tốc (vectơ chuyển động), vị trí thế giới, môi trường xung quanh, ID và bất kỳ thứ gì khác mà bạn có thể nghĩ đến đều có thể được lưu trữ trong các kênh RGB bổ sung hoặc chính.
Mỗi khi bạn kết xuất nội dung nào đó, bạn sẽ quyết định đưa vào dữ liệu nào và đặt nó ở đâu. Theo cách tương tự, bạn quyết định tổng hợp cách thao tác dữ liệu bạn có để đạt được kết quả bạn muốn. Cách suy nghĩ bằng số về hình ảnh này là điều tối quan trọng và sẽ mang lại lợi ích cho bạn rất nhiều trong công việc hiệu ứng hình ảnh và đồ họa chuyển động.
Những lợi ích
Việc áp dụng cách suy nghĩ này vào công việc của bạn - khi bạn sử dụng các đường kết xuất và thực hiện công việc tổng hợp - là rất quan trọng.
Ví dụ, các hiệu chỉnh màu cơ bản không là gì ngoài các phép toán cơ bản trên các giá trị pixel và việc nhìn thấu chúng là điều khá cần thiết cho công việc sản xuất. Hơn nữa, các phép toán như cộng, trừ hoặc nhân có thể được thực hiện trên các giá trị pixel và với dữ liệu như Normals và Position, nhiều công cụ tô bóng 3D có thể được bắt chước trong 2D.
Từ ngữ: Denis Kozlov
Denis Kozlov là chuyên gia quản trị công nghệ với 15 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực điện ảnh, truyền hình, quảng cáo, trò chơi và giáo dục. Anh ấy hiện đang làm việc tại Praha với tư cách là giám sát viên VFX. Bài báo này ban đầu xuất hiện trên Thế giới 3D số 181.
