Сглаживание и гамма-компенсация

Джим Блиннс - книга «Грязные пиксели» описывает быстрые и качественные вычисления композитинга с использованием 16-битной математики плюс таблицы поиска для точного перехода назад и вперед к линейному цветовому пространству. Этот парень работал над визуализацией НАСА, он знает свое дело.

Я пытаюсь ответить, хотя в основном для справки, на актуальные вопросы:

Во-первых, это рекомендации МСЭ (http://www.itu.int/rec/T-REC-H.272-200701-I/en), который можно применить к программированию (но вы должны знать свое дело).

В главе 9 Джима Блинна «Нотация, нотация, нотация» дается очень подробный математический анализ и анализ ошибок восприятия, хотя он охватывает только композицию (затрагиваются и многие другие графические задачи).

Обозначение, которое он устанавливает, также может быть использовано для получения способа работы с гаммой или для проверки правильности данного способа. Очень удобный, мой любимый метод (в основном потому, что я открыл его самостоятельно, но позже нашел его книгу).

Таблицы подстановки используются для такой работы довольно часто. Они маленькие и быстрые.

Но будь то поиск или какая-то формула, если конечным результатом является файл изображения и формат позволяет, лучше всего сохранить цветовой профиль или, по крайней мере, значение гаммы в файле для последующего просмотра, а не пытаться самостоятельно настраивать значения RGB. .

Причина: для типичных байтовых каналов R, G, B у вас есть 256 уникальных значений в каждом канале в каждом пикселе. Этого почти достаточно, чтобы хорошо выглядеть для человеческого глаза (я бы хотел, чтобы «байт» был определен как девять бит!) Любой вид математики, кроме тривиальной инверсии значений, будет отображать многие к одному для некоторых из этих значений. На выходе не будет 256 значений для каждого пикселя для R, G или B, но будет гораздо меньше. Это может привести к появлению контуров, неровностям, цветовому шуму и другим дефектам.

Помимо вопросов точности, если требуется какое-либо приличное качество, все компостирование, смешивание, смешивание, цветокоррекция, добавление фальшивых бликов, хромакеинг и т.д. должны выполняться в линейном пространстве RGB, где значения R, G и B пропорциональны физической интенсивности света. Математика изображения имитирует математику физического света. Но там, где важна максимальная скорость, есть способы обмануть.

При генерации изображений обычно работают в линейном цветовом пространстве (например, линейном RGB или одном из цветовых пространств CIE), а затем преобразуются в нелинейное пространство RGB в конце. Это преобразование можно ускорить аппаратно, с помощью таблиц поиска или даже с помощью сложной математики. (См. Ссылки на другие ответы.)

При выполнении альфа-смешивания (например, рендеринг этого значка на этот фон) такой точности часто отказываются в пользу скорости. Результаты вычисляются непосредственно в нелинейном RGB-пространстве, используя альфа в качестве параметра. Это не «правильно», но в большинстве случаев этого достаточно. Особенно для таких вещей, как значки на рабочем столе.

Если вы пытаетесь сделать более правильное смешивание, вы относитесь к нему как к исходному рендеру. Работайте в линейном пространстве (что может потребовать первоначального преобразования), а затем в конце преобразуйте его в нелинейное пространство отображения.

В настоящее время во многих графических материалах в качестве нелинейного цветового пространства дисплея используется sRGB. Если я правильно помню, sRGB очень похож на гамму 2.2, но есть корректировки значений на нижнем уровне.