En el processament de senyals digitals, l'antialiàsing espacial és una tècnica per minimitzar els artefactes de distorsió (aliàsing) quan es representa una imatge d'alta resolució a una resolució més baixa. L'antialiàsing s'utilitza en fotografia digital, gràfics per ordinador, àudio digital i moltes altres aplicacions.
L'antialiàsing significa eliminar els components del senyal que tenen una freqüència més alta que la que pot ser resolta correctament pel dispositiu d'enregistrament (o mostreig). Aquesta eliminació es fa abans del (re)mostreig a una resolució més baixa. Quan el mostreig es realitza sense eliminar aquesta part del senyal, es produeixen artefactes indesitjables com ara soroll en blanc i negre.
En l'adquisició de senyals i l'àudio, l'antialiàsing sovint es fa mitjançant un filtre antialiàsing analògic per eliminar el component fora de banda del senyal d'entrada abans del mostreig amb un convertidor analògic-digital. En fotografia digital, els filtres antialiàsing òptics fets de materials birefringents suavitzen el senyal en el domini òptic espacial. El filtre antialiàsing essencialment desdibuixa lleugerament la imatge per tal de reduir la resolució a la qual pot assolir el sensor digital o per sota d'aquesta (com més gran sigui el pas entre píxels, menor serà la resolució que es pot assolir al nivell del sensor).
Exemples En gràfics per ordinador, l'antialiàsing millora l'aspecte de les vores dels polígons "irregulars", o "jaggies", de manera que se suavitzen a la pantalla. Tanmateix, comporta un cost de rendiment per a la targeta gràfica i utilitza més memòria de vídeo. El nivell d'antialiàsing determina com són de suaus les vores dels polígons (i quanta memòria de vídeo consumeix).
A prop de la part superior d'una imatge amb un patró de tauler d'escacs que s'allunya, la imatge és difícil de reconèixer i sovint no es considera estèticament agradable. En canvi, quan s'aplica antialiàsing, el tauler d'escacs de la part superior es fon amb gris, que sol ser l'efecte desitjat quan la resolució és insuficient per mostrar els detalls. Fins i tot a prop de la part inferior de la imatge, les vores apareixen molt més suaus a la imatge antialiàsing. Existeixen diversos mètodes, inclòs el filtre sinc, que es considera un millor algorisme d'antialiàsing. Quan s'amplia, es pot veure com l'antialiàsing interpola la brillantor dels píxels als límits per produir píxels grisos, ja que l'espai està ocupat per mosaics blancs i negres. Això ajuda a fer que la imatge antialiàsingada amb el filtre sinc sembli molt més suau que l'original. miniatura|Esquerra: una versió amb àlies d'una forma simple. Dreta: una versió amb antialias de la mateixa forma. En una imatge simple de diamant, l'antialiàsing barreja els píxels del contorn; això redueix l'efecte estèticament discordant dels límits nítids i esglaonats que apareixen al gràfic amb aliasing.
L'antialiàsing s'aplica sovint en la renderització de text a la pantalla d'un ordinador, per suggerir contorns suaus que emulin millor l'aspecte del text produït per la impressió convencional de tinta i paper. Particularment amb les fonts que es mostren a les pantalles LCD típiques, és comú utilitzar tècniques de renderització de subpíxels com ClearType. La renderització de subpíxels requereix filtres antialiàsing especials amb balanceig de color per convertir el que seria una distorsió de color severa en franges de color gairebé imperceptibles. Es poden obtenir resultats equivalents fent que els subpíxels individuals siguin direccionables com si fossin píxels complets i proporcionant un filtre antialiàsing basat en maquinari com es fa al controlador de pantalla del portàtil OLPC XO-1. La geometria dels píxels afecta tot això, tant si l'antialiàsing com l'adreçament de subpíxels es fan per programari com per maquinari.
L'enfocament més senzill per a l'antialiàsing L'enfocament més bàsic per a l'antialiàsing d'un píxel és determinar quin percentatge del píxel està ocupat per una regió determinada del gràfic vectorial (en aquest cas, un quadrat de la mida d'un píxel, possiblement transposat sobre diversos píxels) i utilitzar aquest percentatge com a color.
Un gràfic molt bàsic d'un únic punt antialiàsing blanc sobre negre utilitzant aquest mètode es pot fer de la següent manera:def plot_antialiased_point(x: float, y: float): """Plot a single, white-on-black anti-aliased point.""" for rounded_x in floor(x) to ceil(x): for rounded_y in floor(y) to ceil(y): percent_x = 1 - abs(x - rounded_x) percent_y = 1 - abs(y - rounded_y) percent = percent_x * percent_y draw_pixel(coordinates=(rounded_x, rounded_y), color=percent (range 0-1))Aquest mètode generalment és més adequat per a gràfics simples, com ara línies o corbes bàsiques, i aplicacions que d'altra manera haurien de convertir coordenades absolutes a coordenades amb restriccions de píxel, com ara gràfics en 3D. És una funció força ràpida, però de qualitat relativament baixa i es torna més lenta a mesura que augmenta la complexitat de la forma. Per a finalitats que requereixen gràfics de molt alta qualitat o formes vectorials molt complexes, probablement aquest no serà el millor enfocament.
Enfocament de processament de senyals per a l'antialiàsing En aquest plantejament, la imatge ideal es considera un senyal. La imatge que es mostra a la pantalla es pren com a mostres, a cada posició de píxel ( x,y ), d'una versió filtrada del senyal. Idealment, s'entendria com el cervell humà processaria el senyal original i proporcionaria una imatge a la pantalla que produís la resposta més similar per part del cervell.
L'eina analítica més àmpliament acceptada per a aquests problemes és la transformada de Fourier; aquesta descompon un senyal en funcions base de diferents freqüències, conegudes com a components de freqüència, i ens dóna l'amplitud de cada component de freqüència del senyal. Les ones són de la forma:
on j i k són nombres enters no negatius arbitraris. També hi ha components de freqüència que impliquen les funcions sinus en una o ambdues dimensions, però per a aquest propòsit, el cosinus serà suficient.
Els nombres j i k junts són la freqüència del component: j és la freqüència en la direcció x i k és la freqüència en la direcció y.
L'objectiu d'un filtre antialiàsing és reduir considerablement les freqüències per sobre d'un cert límit, conegut com a freqüència de Nyquist, de manera que el senyal estigui representat amb precisió per les seves mostres, o gairebé, d'acord amb el teorema de mostreig; hi ha moltes opcions diferents d'algorismes detallats, amb diferents funcions de transferència de filtre. El coneixement actual de la percepció visual humana no és suficient, en general, per dir quin enfocament serà el millor.
Referències
Categoria:Processament digital del senyal