Компьютерный экран довольно сильно ограничен и состоит из конечного числа дискретных элементов (пикселов). В каждый момент времени пиксел может быть только одного цвета. Поэтому на экране невозможно точно показывать части изображения, размер которых меньше экранного пиксела, - например, края объекта.
При сочетании этих двух свойств - способности глаза различать края и невозможности правильного представления края на экране - и возникает проблема алиасинга. Вообще-то алиасинг появляется при воспроизведении сигнала с недостаточной частотой дискретизации. На компьютерном экране, где есть ограничение по частоте (пикселы), практически всегда частота будет недостаточной для отображения некоторых частей изображения, поэтому алиасинг на экране будет всегда, выраженный в большей или меньшей степени. Его можно сделать незаметным или превратить в какую-либо менее заметную проблему, например в размытость или шум.
1 Зубцеобразный дефект, неровность, ступенчатость края изображения. - Примеч. перев.
14.2. Избежание алиасинга На диаграмме (рис. 14.1) показаны результаты попытки нарисовать серый объект. Предполагаемая форма объекта показана на рис. 14.1, а. Из-за ограничения компьютерного экрана на объект накладывается сетка, каждая ячейка которой может быть окрашена только в один цвет (точечная дискретизация). Обозначим два разных цвета кружочками (рис. 14.1, б). В результате получатся некрасивые зубцы (рис. 14.1, в). (Рисунок немного упрощен, так как обычный СИТ-монитор не показывает пикселы правильными квадратиками, но дефекты изображения видны и в том случае, если пикселы показаны перекрывающимися кругами.)
Рис. 14.1. Дефекты изображения (алиасинг): а - серой областью обозначена форма объекта; б- изображение на экране показано в виде пикселов, на объект наложена сетка; в - результат наложения сетки показан в виде зубцов Алиасинг вызывают и другие причины. Если создается анимация и объекты неправильно дискретизированы в движении, можно говорить о временном алиа-синге. Так получается, если движение объекта слишком быстрое для выбранной частоты дискретизации. Объекты могут дергаться или мигать. Классический пример временного алиасинга - движущийся вперед автомобиль (карета, фургон, велосипед), колеса которого крутятся назад. Это происходит потому, что частота кадров (количество в секунду) слишком низкая по сравнению со скоростью вращения колес. В реальности колесо может делать пол-оборота или три четверти оборота вперед за один кадр, но на экране это будет выглядеть так, как будто колесо повернулось на четверть оборота назад.