アンチエイリアシングは、グラフィックスや画像を扱うときに写真家やゲーマーによってよく使われる言葉です。アンチエイリアスとは何か、なぜアンチエイリアスを使用するのか、そして最も重要なことに、どのような場合にアンチエイリアスを使用しない方がよいのかを見てみましょう。
これは画像作成と写真撮影の重要な部分です。高品質の画像を作成するには、アンチエイリアスをできるだけ徹底的に理解する必要があります。今日の解説記事には数学と科学に関する多くの議論が含まれているため、非常にマニアックな記事になることを覚悟していただければ幸いです。読み続けます！
ベクトルとピクセル、そしてカメラがピクセルで写真を撮る理由
ベクトルとピクセルの違い について説明した 1 年前の記事を覚えているかもしれません。この 2 つには基本的な違いが多数あります。ピクセルは光、顔料、または色の順序付けられた配列です。ベクトルは、線、形状、勾配などの数学的表現です。ベクトルは正確です。それらは代数グリッド上の絶対座標に存在します。それらは絶対的なものであるため、それらが存在する場所とそうでない場所との境界線は曖昧になりません。モニターが線分の無限の細さを表現できない場合でも（常にピクセル単位で表示する必要があります）、それでも理論的な数学の世界にのみ存在する線と同じくらい細いです。
それが写真の問題です。光は、完全に数学的に捉えられるほど正確ではありません。おそらく、センサーに衝突した個々の光子の位置を量子精度で読み取ることができるカメラを開発したとしても、 量子レベルでの物理学の奇妙な性質 により、個々の粒子は実際にはセンサー上の複数の場所に現れる可能性があります。同じ時間です。これは、その単一の光の粒子がセンサーに当たった時点での絶対的な位置を取得することは絶対に不可能である可能性があることを意味します。写真は、その光がどのように捕捉されるかの近似値にすぎません。停止動作 (動く物体から鮮明な画像を作成するカメラの能力) は決して完璧ではありません。少なくとも、その可能性は非常に低いように思えます。
ピクセルは、高解像度の画像が色や形状に近似し、フィルムベースの写真と同様の方法で画像を正確に再現できるため便利です。ピクセルのこの特性と写真でのその使用は正確にはアンチエイリアスではありませんが、デジタル写真のこの特性を理解することは、アンチエイリアスとは何かをしっかりと理解するのに最適な場所の 1 つです。
補間: (ほぼ) 何もないところから何かを生み出す?
デジタル写真は、光がセンサーに当たったときに存在する色と値を近似したものです。同様に、アンチエイリアシングは、「 補間 」と呼ばれる技術を使用して画像データを近似したものです。補間とは、既存のデータの傾向に基づいて作成されたデータ、つまり、より多くのデータ ポイントが利用可能な場合にその場所に実際に何があるかについての知識に基づいた推測を意味する、派手な数学用語です。単純な推測よりも複雑ですが、補間には公式と適切な方法がありますが、実際に存在する画像データを完全に正確に表現することは期待できません。どんなに賢い数学でも、何もないところから何かを生み出すことはできません。
これらのコンピューターでレンダリングされたチェッカーボードを見ると、画像を改善し、近似させるためにアンチエイリアスがどのような効果を発揮しているのかが理解できるようになります。一番左の画像では、データの補間は行われていません。チェッカーボードは遠近法で後退するにつれて白黒のピクセルでレンダリングされ、すぐに混乱してしまいます。作成される視覚的なエラーやアーティファクトは、私たちが「エイリアシング」と呼ぶものです。 上の 2 番目と 3 番目の画像は、人間の目 (およびカメラ) が光をどのように認識するかをよりよく近似するために、さまざまな形式の「アンチエイリアス」を使用しています。
ただし、これらの画像は絶対的な数学的画像をピクセルベースの画像に変換したものです。アンチエイリアスは写真にどのように適用されますか?画像を拡大または縮小してサイズ変更すると、画像ドキュメント内に存在するデータに基づいて画像が補間されます。左側の画像は、Photoshop の「最近傍」リサンプリングを使用して縮小されています。つまり、アンチエイリアスがかかっていません (文字通り、これをエイリアスと呼ぶことができます)。右側の画像は縮小され、アンチエイリアス処理が施されており、小さなサイズでより忠実な画像が作成されています。
拡大された画像もアンチエイリアシングの恩恵を受けます。グラフィック プログラムは、画像内のデータに基づいて最善の推測を行います。グラフィックス プログラムで画像をアップサンプリング (拡大) するときは、 デジタル拡大によって実際により高い解像度が得られることは決してないことに 留意してください。行われる補間の種類によって、そこに何が存在するべきかを適切に推測できます。しかし、それは決して確かなことはわかりません。エッジは柔らかくなり、写真が拡大されるにつれて柔らかくなります。
経験則としては、アンチエイリアシングによる品質の低下なしに、いつでも画像をダウンサンプリング (縮小) できるということです。アップサンプリング (拡大) は、アンチエイリアシングを非常に明確にし、新しい解像度を追加しないため、避けられない場合にのみ実行する必要があります。
アンチエイリアスとベクター: アンチエイリアスによってビデオゲームの見栄えが良くなる理由
過去 15 年ほど PC ゲームをプレイしたことがある方は、アンチエイリアシングの設定を含むビデオ オプションを見たことがあるかもしれません。絶対位置に存在するベクトル シェイプについて説明したときのことを覚えていれば、ビデオ ゲームにとってアンチエイリアスが重要である理由が理解できるはずです。
3 次元フォームはベクトル ポリゴンで作成され 、これらのポリゴンは数学のみの領域に存在します。ビデオ ゲームのアンチエイリアスには少なくとも 2 つの目標があります。第 1 に、ポリゴンの絶対的でハードエッジな線を、ピクセルベースのモニタ上で適切に見える形式でレンダリングできるようにすることです。次に、アンチエイリアシングは、写真や人間の目が光を認識する不正確な方法をよりよく再現します。
アンチエイリアスとタイポグラフィー
最後に、アンチエイリアスが理想的でない場合は数多くあります。グラフィック デザイナーと一緒に仕事をしたことがあるなら、Photoshop のタイポグラフィーが Illustrator に比べていかに劣っているかについて彼らが不満を抱いているのを聞いたことがあるでしょう。そして彼らは正しいのです。
上の文字はどちらもピクセル ベースのタイポグラフィで、左側はエイリアス処理され、右側はアンチエイリアス処理されています。どちらも、タイポグラフィー、少なくともその書体を適切に表現したものではありません。アンチエイリアスを使用してフォントを画面上にレンダリングすることは許容されますが、印刷の場合は悲惨な結果を招く可能性があります。
文字が何であるかを考えてみると、文字はデジタル写真に要求されるのと同じルールに従っていません。文字は抽象的なアイデアと絶対的な形状です。文字はベクター アートワークの「純粋な数学」カテゴリに分類されます。そして、それらを作成するために使用される印刷プロセスの種類に応じて、それらの純粋な数学ベクトル形状が非常に重要になります。
上のこの画像はアンチエイリアス処理されたタイプで作成され、おそらくオフセット印刷されたものと思われます。よく見ると、なぜそれが悪いのかがわかります。
この方法で印刷すると、これらのアンチエイリアス処理されたフォームがうまく保持されないことがすぐにわかります。これは、タイポグラフィをレンダリングするときにアンチエイリアシング (およびピクセルベースのイメージング) がいかに劣るかを示す例です。
もちろん、これが活字の抽象的な形式ではなく、画像 (写真など) であったなら、かなりうまく機能したでしょう。
活字は抽象的な媒体であるため、画像の作成にインクジェット ドットを使用しない種類の印刷プロセスに耐えられるベクトルの精度が必要です。非常に近い距離から見ても、このコーラ缶の印刷に使用されたファイルに含まれたアンチエイリアシングのドットや証拠は見られません。
もちろん、ほとんどの HTG 読者はほとんどの写真をオフセット印刷しないため、ドットベースのプリンタで印刷されたピクセルベースのタイポグラフィは問題なく機能します。タイポグラフィーを扱うときや写真を扱うときは、アンチエイリアスに注意するだけで、可能な限り最高の画像が得られる正しい選択をするための準備が整っていることがわかります。
アンチエイリアシングや写真に関して、私たちが答えていないと思われるご質問がある場合、または重要な点が抜け落ちていると思われる場合は、以下のコメント欄でお気軽にお知らせください。
画像クレジット: Varena #1 by hasensaft 、 クリエイティブ コモンズ で利用可能。 シャノン によるぼやけた傘のポートレート。 クリエイティブ コモンズ で入手可能。 Dragon Age 2 Demo Ogre VH ( Deborah Timmins 作)、 クリエイティブ コモンズ で入手可能。 Loisel によるアンチエイリアス画像。GNU Free License の下で利用可能です。
