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Embora esses arquivos de imagem raster que ocupam nossos computadores e vidas sejam mais comumente usados para representar imagens, acho útil para um artista CG ter ainda outra perspectiva - uma mais geek. E dessa perspectiva, uma imagem raster é essencialmente um conjunto de dados organizados em uma estrutura particular, para ser mais específico - uma tabela cheia de números (uma matriz, matematicamente falando).
O número em cada célula da tabela pode ser usado para representar uma cor, e é assim que a célula se torna um pixel, que significa 'elemento de imagem'. Existem muitas maneiras de codificar cores numericamente. Por exemplo, (provavelmente o mais simples) para definir explicitamente uma correspondência de número para cor para cada valor, ou seja, 3 significa vermelho escuro, 17 significa verde claro e assim por diante. Esse método era frequentemente usado nos formatos mais antigos, como .gif, pois permitia certos benefícios de tamanho em detrimento de uma paleta limitada.
Outra maneira (a mais comum) é usar um intervalo contínuo de 0 a 1 (não 255!), Onde 0 significa preto, 1 para branco e os números entre denotam os tons de cinza da claridade correspondente. Desta forma, obtemos uma forma lógica e elegantemente organizada de representar uma imagem monocromática com um arquivo raster.
O termo 'monocromático' passa a ser mais apropriado do que 'preto e branco', uma vez que o mesmo conjunto de dados pode ser usado para representar gradações de preto a qualquer outra cor, dependendo do dispositivo de saída - como muitos monitores antigos eram preto e verde em vez de preto e branco.
Este sistema, no entanto, pode ser facilmente estendido para o caso de cores com uma solução simples - cada célula da tabela pode conter vários números e, novamente, existem várias maneiras de descrever a cor com poucos (geralmente três) números cada em 0-1 alcance. Em um modelo RGB, eles representam as quantidades de luz vermelha, verde e azul, em HSV eles representam matiz, saturação e brilho de acordo. Mas o que é vital notar é que esses ainda não são nada além de números, que codificam um significado particular, mas não precisam ser interpretados dessa forma.
Uma unidade lógica
Agora, deixe-me ver por que um pixel não é um quadrado: é porque a mesa, que é o que uma imagem raster é, nos diz quantos elementos estão em cada linha e coluna, em que ordem eles são colocados, mas nada sobre a forma ou mesmo que proporção eles são.
Podemos formar uma imagem a partir dos dados em um arquivo por vários meios, não necessariamente com um monitor, que é apenas uma opção para um dispositivo de saída. Por exemplo, se pegarmos nosso arquivo de imagem e distribuirmos pedras de tamanhos proporcionais aos valores de pixel em alguma superfície - ainda formaremos essencialmente a mesma imagem.
E mesmo se pegarmos apenas metade das colunas, mas nos instruirmos a usar as pedras duas vezes mais largas para a distribuição - o resultado ainda mostraria principalmente a mesma imagem com as proporções corretas, faltando apenas metade dos detalhes horizontais.
'Instruir' é a palavra-chave aqui. Esta instrução é chamada de proporção de pixel, que descreve a diferença entre a resolução da imagem (número de linhas e colunas) e proporções. Ele permite que você armazene quadros esticados ou compactados horizontalmente e é usado em certos formatos de vídeo e filme.
Agora vamos falar sobre resolução - mostra a quantidade máxima de detalhes que uma imagem pode conter, mas não diz nada sobre o quanto ela realmente contém. Uma fotografia mal focada não pode ser melhorada, não importa quantos pixels o sensor da câmera tenha. Da mesma forma, aumentar a escala de uma imagem digital no Photoshop ou em qualquer outro editor aumentará a resolução sem adicionar nenhum detalhe ou qualidade a ela - as linhas e colunas extras seriam apenas preenchidas com valores interpolados (média) de pixels originalmente vizinhos.
De forma semelhante, um parâmetro PPI (pixels por polegada, comumente também chamado de DPI - pontos por polegada) é apenas uma instrução que estabelece a correspondência entre a resolução do arquivo de imagem e as dimensões físicas de saída. E assim o PPI é praticamente insignificante por si só, sem nenhum dos dois.
Armazenamento de dados personalizados
Voltando aos números armazenados em cada pixel, é claro que eles podem ser qualquer um, incluindo os chamados números fora do intervalo (valores acima de 1 e negativos), e pode haver mais de três números armazenados em cada célula. Esses recursos são limitados apenas pela definição de formato de arquivo particular e são amplamente utilizados no OpenEXR, para citar um.
A grande vantagem de armazenar vários números em cada pixel é a sua independência, pois cada um deles pode ser estudado e manipulado individualmente como uma imagem monocromática chamada Canal - ou uma espécie de sub-raster.
Canais adicionais aos habituais Red, Green e Blue com descrições de cores podem transportar todos os tipos de informações. O quarto canal padrão é Alpha, que codifica a opacidade (0 denota um pixel transparente, 1 significa completamente opaco). Profundidade Z, normais, velocidade (vetores de movimento), posição mundial, oclusão de ambiente, IDs e qualquer outra coisa que você possa imaginar podem ser armazenados em canais RGB adicionais ou principais.
Cada vez que renderiza algo, você decide quais dados incluir e onde colocá-los. Da mesma forma, você decide na composição como manipular os dados que possui para alcançar o resultado desejado. Essa forma numérica de pensar sobre imagens é de suma importância e irá beneficiá-lo muito em seus trabalhos de efeitos visuais e gráficos em movimento.
Os benefícios
Aplicar essa forma de pensar ao seu trabalho - conforme você usa passes de renderização e realiza o trabalho de composição - é vital.
As correções básicas de cores, por exemplo, nada mais são do que operações matemáticas elementares sobre os valores dos pixels e ver através deles é essencial para o trabalho de produção. Além disso, operações matemáticas como adição, subtração ou multiplicação podem ser realizadas em valores de pixel, e com dados como Normais e Posição, muitas ferramentas de sombreamento 3D podem ser imitadas em 2D.
Palavras: Denis Kozlov
Denis Kozlov é um generalista de CG com 15 anos de experiência nas indústrias de cinema, TV, publicidade, jogos e educação. Ele está atualmente trabalhando em Praga como supervisor de efeitos visuais. Este artigo apareceu originalmente na edição 181 do 3D World.
