Войти
Четыре изображения, собранные в одно окончательное изображение Цифровое композитинг - это процесс цифровой сборки нескольких изображений для создания окончательного изображения, обычно для печать, движущиеся изображения или отображение экрана. Это цифровой аналог оптической пленки композитинга.
Основная операция, используемая в цифровом композитинге, известна как «альфа-смешивание », где значение непрозрачности «α» используется для управления пропорции двух значений входного пикселя, которые в итоге образуют один выходной пиксель.
В качестве простого примера предположим, что доступны два изображения одинакового размера, и их необходимо объединить. Входные изображения называются изображением переднего плана и фоновым изображением. Каждое изображение состоит из одинакового количества пикселей. Композиция выполняется путем математического объединения информации из соответствующих пикселей двух входных изображений и записи результата в третье изображение, которое называется составным изображением.
Рассмотрим три пикселя;
и
Затем, учитывая все три цветовых канала и предполагая, что цветовые каналы выражены в цветовом пространстве γ = 1 ( другими словами, измеренные значения пропорциональны интенсивности света), мы имеем:
Обратите внимание, что если операции выполняются в цветовом пространстве, где γ не равно 1, то операция приведет к нелинейным эффектам, которые потенциально могут быть замечены как артефакты наложения (или «неровности ») вдоль острых краев подложки. В более общем смысле, нелинейный композитинг может иметь такие эффекты, как «ореолы» вокруг составных объектов, потому что влияние альфа-канала нелинейно. Художник-композитор может компенсировать эффекты композитинга в нелинейном пространстве.
Выполнение альфа-смешивания - дорогостоящая операция, если она выполняется для всего изображения или 3D-сцены. Если эта операция должна выполняться в видеоиграх в реальном времени, есть простой способ повысить производительность.
Просто переписав математическое выражение, можно сэкономить 50% требуемых умножений.
Когда необходимо объединить несколько частично прозрачных слоев вместе, стоит рассмотреть алгебраические свойства используемых операторов композиции. В частности, ассоциативность и коммутативность определяют, когда повторные вычисления могут или этого нельзя избежать.
Рассмотрим случай, когда у нас есть четыре слоя, которые нужно смешать, чтобы получить окончательное изображение: F = A * (B * (C * D)), где A, B, C, D частично прозрачные слои изображения, а "*" обозначает оператор наложения (левый слой находится поверх правого). Если изменяется только слой C, мы должны найти способ избежать повторного смешивания всех слоев при вычислении F. Без каких-либо Особые соображения: потребуется четыре смешивания полного изображения. Для операторов композитинга коммутативный, такой как аддитивное смешивание, можно безопасно изменить порядок операций смешивания. В этом случае мы могли бы вычислить T = A * (B * D) только один раз и просто смешать T * C для получения F, одной операции. К сожалению, большинство операторов не коммутативны. Однако многие из них ассоциативны, что говорит о том, что можно безопасно перегруппировать операции в F = (A * B) * (C * D), то есть без изменения их порядка. В этом случае мы можем вычислить S: = A * B один раз и сохранить этот результат. Чтобы сформировать F с помощью ассоциативного оператора, нам нужно выполнить только две дополнительные операции компоновки, чтобы интегрировать новый слой S, вычислив F: = S * (C * D). Обратите внимание, что это выражение указывает на композицию C со всеми нижележащими слоями на одном этапе, а затем на смешивание всех слоев поверх него с предыдущим результатом для создания окончательного изображения на втором этапе.
Если все слои изображения меняются регулярно, но многие слои все еще необходимо объединить (например, при распределенном рендеринге), коммутативность оператора композиции все равно может быть использована для ускорения вычислений с помощью параллелизма, даже если предварительное вычисление не дает никакой выгоды. Снова рассмотрим изображение F = A * (B * (C * D)). Каждая операция компоновки в этом выражении зависит от следующей, что приводит к последовательному вычислению. Однако ассоциативность может позволить нам переписать F = (A * B) * (C * D), где явно есть две операции, которые не зависят друг от друга, которые могут выполняться параллельно. В общем, мы можем построить дерево операций попарного наложения с высотой, логарифмической по количеству слоев.
Наиболее исторически значимой системой нелинейного композитинга была Cineon, которая работала в логарифмическом цветовом пространстве, которое более точно имитирует естественный световой отклик пленочных эмульсий ( система Cineon, производимая Kodak, больше не производится). Из-за ограничений скорости обработки и памяти художники-композиторы обычно не могли позволить себе позволить системе выполнять промежуточные преобразования в линейное пространство для шагов композитинга. Со временем ограничения стали гораздо менее значительными, и теперь большая часть композитинга выполняется в линейном цветовом пространстве, даже в тех случаях, когда исходное изображение находится в логарифмическом цветовом пространстве.
Композиция часто также включает масштабирование, ретуширование и цветокоррекцию изображений.
Существует два радикально разных рабочих процесса цифрового композитинга: композитинг на основе узлов и композитинг на основе слоев.
Компоновка на основе узлов представляет собой всю композицию в виде направленного ациклического графа, связывающего медиа-объекты и эффекты в процедурной карте, интуитивно отображая переход от исходного ввода к окончательному выводу, и Фактически, это способ внутренней обработки композитов во всех композитных приложениях. Этот тип интерфейса композитинга обеспечивает большую гибкость, включая возможность изменять параметры более раннего этапа обработки изображения «в контексте» (при просмотре окончательного составного ). Пакеты композитинга на основе узлов часто плохо справляются с ключевыми кадрами и временными эффектами, поскольку их рабочий процесс не зависит непосредственно от временной шкалы, как это делают пакеты композитинга на основе слоев. Программное обеспечение, включающее интерфейс на основе узлов, включает Natron, Apple Shake, Blender, Blackmagic Fusion и The Foundry's Nuke.
Композиция на основе слоев представляет каждый медиа-объект в композиции как отдельный слой на временной шкале, каждый со своими временными границами, эффектами и ключевыми кадрами. Все слои уложены один над другим в любом желаемом порядке; а нижний слой обычно визуализируется в качестве основы в результирующем изображении, причем каждый более высокий слой постепенно визуализируется поверх ранее составленных слоев, перемещаясь вверх, пока все слои не будут визуализированы в окончательный состав. Композиция на основе слоев очень хорошо подходит для быстрых 2D и ограниченных 3D эффектов, таких как анимированная графика, но становится неудобной для более сложных композиций, влекущих за собой множество слоев. Частичным решением этой проблемы является возможность некоторых программ просматривать составной порядок элементов (таких как изображения, эффекты или другие атрибуты) с помощью визуальной диаграммы, называемой a для вложения композиций или «композиций», непосредственно в другие композиции, тем самым добавляя сложности к порядку рендеринга, сначала составляя слои в начальной композиции, а затем комбинируя полученный имоме.
