Contenuto
Sebbene quei file di immagini raster che riempiono i nostri computer e le nostre vite siano più comunemente usati per rappresentare immagini, trovo utile per un artista CG avere un'altra prospettiva, una più geniale. E da quella prospettiva, un'immagine raster è essenzialmente un insieme di dati organizzati in una struttura particolare, per essere più specifici: una tabella piena di numeri (una matrice, matematicamente parlando).
Il numero in ciascuna cella della tabella può essere utilizzato per rappresentare un colore, ed è così che la cella diventa un pixel, che sta per "elemento immagine". Esistono molti modi per codificare i colori numericamente. Ad esempio, (probabilmente il più semplice) per definire esplicitamente una corrispondenza numero-colore per ogni valore, es. 3 sta per rosso scuro, 17 per verde chiaro e così via. Questo metodo veniva spesso utilizzato nei formati più vecchi come .gif poiché consentiva alcuni vantaggi in termini di dimensioni a scapito di una tavolozza limitata.
Un altro modo (il più comune) è quello di utilizzare un intervallo continuo da 0 a 1 (non 255!), Dove 0 sta per nero, 1 per bianco, ei numeri intermedi denotano le sfumature di grigio della corrispondente luminosità. In questo modo otteniamo un modo logico ed elegantemente organizzato di rappresentare un'immagine monocromatica con un file raster.
Il termine "monocromatico" sembra essere più appropriato di "bianco e nero" poiché lo stesso set di dati può essere utilizzato per rappresentare le gradazioni dal nero a qualsiasi altro colore a seconda del dispositivo di output, come molti vecchi monitor erano in bianco e nero piuttosto che in bianco e nero.
Questo sistema, tuttavia, può essere facilmente esteso al caso a colori con una soluzione semplice: ogni cella della tabella può contenere diversi numeri e, di nuovo, ci sono più modi per descrivere il colore con pochi (solitamente tre) numeri ciascuno in 0-1 gamma. In un modello RGB stanno per la quantità di luce rossa, verde e blu, in HSV stanno per tonalità, saturazione e luminosità di conseguenza. Ma ciò che è fondamentale notare è che quelli non sono altro che numeri, che codificano un significato particolare, ma non devono essere interpretati in questo modo.
Un'unità logica
Passiamo ora al motivo per cui un pixel non è un quadrato: è perché la tabella, che è ciò che è un'immagine raster, ci dice quanti elementi ci sono in ogni riga e colonna, in quale ordine sono posizionati, ma nulla su quale forma o anche in che proporzione sono.
Possiamo formare un'immagine dai dati in un file con vari mezzi, non necessariamente con un monitor, che è solo un'opzione per un dispositivo di output. Ad esempio, se prendiamo il nostro file immagine e distribuiamo ciottoli di dimensioni proporzionali ai valori dei pixel su una superficie, formeremo ancora essenzialmente la stessa immagine.
E anche se prendiamo solo metà delle colonne, ma ci istruiamo a usare le pietre due volte più larghe per la distribuzione, il risultato mostrerebbe comunque principalmente la stessa immagine con le proporzioni corrette, mancando solo la metà dei dettagli orizzontali.
"Istruire" è la parola chiave qui. Questa istruzione è chiamata rapporto di aspetto dei pixel, che descrive la differenza tra la risoluzione dell'immagine (numero di righe e colonne) e le proporzioni. Consente di memorizzare fotogrammi allungati o compressi orizzontalmente e viene utilizzato in alcuni formati video e film.
Ora parliamo della risoluzione: mostra la quantità massima di dettagli che un'immagine può contenere, ma non dice nulla su quanto contiene effettivamente. Una fotografia mal messa a fuoco non può essere migliorata indipendentemente dal numero di pixel del sensore della fotocamera. Allo stesso modo, l'upscaling di un'immagine digitale in Photoshop o qualsiasi altro editor aumenterà la risoluzione senza aggiungere alcun dettaglio o qualità ad essa: le righe e le colonne extra verrebbero semplicemente riempite con valori interpolati (medi) di pixel originariamente vicini.
In modo simile, un parametro PPI (pixel per pollice, comunemente chiamato anche DPI - punti per pollice) è solo un'istruzione che stabilisce la corrispondenza tra la risoluzione del file immagine e le dimensioni fisiche dell'output. E quindi il PPI è praticamente privo di significato da solo, senza nessuno di questi due.
Memorizzazione di dati personalizzati
Tornando ai numeri memorizzati in ogni pixel, ovviamente possono essere qualsiasi, inclusi i cosiddetti numeri fuori intervallo (valori superiori a 1 e quelli negativi), e possono esserci più di tre numeri memorizzati in ogni cella. Queste funzionalità sono limitate solo dalla particolare definizione del formato di file e sono ampiamente utilizzate in OpenEXR per citarne uno.
Il grande vantaggio di memorizzare più numeri in ogni pixel è la loro indipendenza, poiché ognuno di essi può essere studiato e manipolato individualmente come un'immagine monocromatica chiamata Canale o una sorta di sub-raster.
Canali aggiuntivi ai soliti colori che descrivono i colori rosso, verde e blu possono trasportare tutti i tipi di informazioni. Il quarto canale predefinito è Alpha, che codifica l'opacità (0 denota un pixel trasparente, 1 sta per completamente opaco). Profondità Z, normali, velocità (vettori di movimento), posizione del mondo, occlusione ambientale, ID e qualsiasi altra cosa a cui potresti pensare possono essere memorizzati nei canali RGB aggiuntivi o principali.
Ogni volta che esegui il rendering di qualcosa, decidi quali dati includere e dove posizionarli. Allo stesso modo decidi nella composizione come manipolare i dati che possiedi per ottenere il risultato che desideri. Questo modo numerico di pensare alle immagini è di fondamentale importanza e ti avvantaggerà notevolmente nei tuoi effetti visivi e nel lavoro di grafica animata.
I benefici
Applicare questo modo di pensare al tuo lavoro - mentre usi i passaggi di rendering ed esegui il lavoro di composizione - è vitale.
Le correzioni di colore di base, ad esempio, non sono altro che operazioni matematiche elementari sui valori dei pixel e vederli attraverso è piuttosto essenziale per il lavoro di produzione. Inoltre, le operazioni matematiche come l'addizione, la sottrazione o la moltiplicazione possono essere eseguite sui valori dei pixel e con dati come Normali e Posizione molti strumenti di ombreggiatura 3D possono essere imitati in 2D.
Parole: Denis Kozlov
Denis Kozlov è un generalista CG con 15 anni di esperienza nei settori del cinema, della TV, della pubblicità, dei giochi e dell'istruzione. Attualmente lavora a Praga come supervisore dei VFX. Questo articolo è apparso originariamente nel numero 181 di 3D World.
