Anti-aliasing espacial


En el procesamiento de señales digitales , el suavizado espacial es una técnica para minimizar los artefactos de distorsión conocidos como aliasing cuando se representa una imagen de alta resolución a una resolución más baja. El suavizado se utiliza en fotografía digital , gráficos por computadora , audio digital y muchas otras aplicaciones.

Anti-aliasing significa eliminar los componentes de la señal que tienen una frecuencia más alta que la que puede resolver correctamente el dispositivo de grabación (o muestreo). Esta eliminación se realiza antes de (re) muestrear a una resolución más baja. Cuando el muestreo se realiza sin eliminar esta parte de la señal, se producen artefactos indeseables como ruido en blanco y negro.

En la adquisición de señales y audio, el suavizado a menudo se realiza utilizando un filtro de suavizado analógico para eliminar el componente fuera de banda de la señal de entrada antes de muestrear con un convertidor de analógico a digital . En fotografía digital, los filtros ópticos anti-aliasing hechos de materiales birrefringentes suavizan la señal en el dominio óptico espacial. El filtro anti-aliasing esencialmente difumina la imagen ligeramente para reducir la resolución ao por debajo de la alcanzable por el sensor digital (cuanto mayor es el tamaño de píxel , menor es la resolución alcanzable en el nivel del sensor).

En los gráficos por ordenador, anti-aliasing mejora la apariencia de bordes dentados "" polígono, o " dientes de sierra ", por lo que se suavizan en la pantalla. Sin embargo, incurre en un costo de rendimiento para la tarjeta gráfica y usa más memoria de video . El nivel de suavizado determina qué tan suaves son los bordes del polígono (y cuánta memoria de video consume).

Cerca de la parte superior de una imagen con un patrón de tablero de ajedrez que retrocede, la imagen es difícil de reconocer y no es estéticamente atractiva. Por el contrario, cuando se suaviza el tablero de ajedrez cerca de la parte superior se mezcla con el gris, que suele ser el efecto deseado cuando la resolución es insuficiente para mostrar los detalles. Incluso cerca de la parte inferior de la imagen, los bordes aparecen mucho más suaves en la imagen suavizada. Existen varios métodos, incluido el filtro sinc , que se considera un mejor algoritmo anti-aliasing. [1] Cuando se amplía, se puede ver cómo el suavizado interpola el brillo de los píxeles en los límites para producir píxeles grises.ya que el espacio está ocupado por mosaicos blancos y negros. Estos ayudan a que la imagen suavizada del filtro sinc parezca mucho más suave que la original.

En una imagen de diamante simple, el suavizado combina los píxeles del límite; esto reduce el efecto estéticamente discordante de los límites nítidos y escalonados que aparecen en el gráfico con alias.


Suavizado
Suavizado a través del algoritmo de filtro sinc
Parte ampliada de la imagen sin suavizado (izquierda) y sin suavizado (derecha)
Izquierda: una versión con alias de una forma simple. Derecha: una versión suavizada de la misma forma.
Función Sinc, con X e Y separados
Función diferencial gaussiana más