| Hazar | Дата: Понедельник, 10.12.2012, 19:39 | Сообщение # 1 |
 80h
Группа: Пользователи
Сообщений: 231
Статус: Offline
| Существуют два стандартных алгоритма масштабирования изображений, билинейная и бикубическая интерполяция. Поскольку цветовые значения пикселей обычно вычисляются путем интерполяции четырёх соседних, изображение на выходе получается размытым. Хотя это приемлемо для полноцветных изображений, применение интерполяции ведет к снижению контрастности (резкости на границах), и поэтому данный метод дает плохие результаты на изображениях с индексированной палитрой.
Метод ближайшего соседа сохраняет резкие границы, но привносит в изображение ступенчатость (в частности, диагональные линии напоминают «лесенку» из квадратов). Таким образом, идеальный алгоритм для увеличения пиксельной графики должен интерполировать области непрерывного тона, сохранять чёткость для горизонтальных и вертикальных линий и сглаживать (с применением антиалиасинга) диагональные линии и кривые. Было предпринято несколько попыток решения этой задачи.
Эффективность
Поскольку основная область применения данных алгоритмов — это эмуляторы старых консольных и DOS’овских игр, многие из них рассчитаны на вывод динамически изменяющегося изображения в реальном времени (при достаточно малом разрешении картинки на входе).
Многие алгоритмы работают только при увеличении в целое число раз: 2x, 3x и 4x.
Алгоритмы
EPX/Scale2x/AdvMAME2x
EPX («Eric’s Pixel eXpansion», пиксельное увеличение Эрика) — алгоритм, разработанный Эриком Джонстоном из LucasArts приблизительно в 1992 году[1], при портировании движка SCUMM с IBM PC (разрешение 320×200, 256 цветов) на первые цветные компьютеры Macintosh, где разрешение было выше примерно вдвое.[2] Алгоритм работает следующим образом:
A --\ 1 2
C P B --/ 3 4
D
Если C==A => 1=A
Если A==B => 2=B
Если B==D => 4=D
Если D==C => 3=C
Если 3 или более пикселов из A, B, C, D одинаковы: 1=P, 2=P, 3=P, 4=P
Последовавшие реализации этого алгоритма (такие как AdvMAME2x и Scale2x, разработаны приблизительно в 2001 году) имеют иную (более эффективную), но функционально идентичную, реализацию:
A --\ 1 2
C P B --/ 3 4
D
1=P; 2=P; 3=P; 4=P;
Если C==A и C!=D и A!=B => 1=A
Если A==B и A!=C и B!=D => 2=B
Если B==D и B!=A и D!=C => 4=D
Если D==C и D!=B и C!=A => 3=C
AdvMAME4x/Scale4x — это просто дважды примененный EPX.
Scale3x/AdvMAME3x
Алгоритм AdvMAME3x/Scale3x — не то же самое, что EPX, но они достаточно схожи между собой:
A B C --\ 1 2 3
D E F > 4 5 6
G H I --/ 7 8 9
1=E; 2=E; 3=E; 4=E; 5=E; 6=E; 7=E; 8=E; 9=E;
Если D==B и D!=H и B!=F => 1=D
Если (D==B и D!=H и B!=F и E!=C) или (B==F и B!=D и F!=H и E!=A) => 2=B
Если B==F и B!=D и F!=H => 3=F
Если (H==D и H!=F и D!=B и E!=A) или (D==B и D!=H и B!=F и E!=G) => 4=D
5=E
Если (B==F и B!=D и F!=H и E!=I) или (F==H и F!=B и H!=D и E!=C) => 6=F
Если H==D и H!=F и D!=B => 7=D
Если (F==H и F!=B и H!=D и E!=G) или (H==D и H!=F и D!=B и E!=I) => 8=H
Если F==H и F!=B и H!=D => 9=F
Eagle
« Eagle работает следующим образом: для каждого входного пиксела генерируется 4 выходных, первоначально цвета всех четырех устанавливаются в цвет текущего сканируемого пикселя (точно так же, как и в ближайшем соседе), дальше просматриваются пикселы сверху и слева, если они одинакового цвета (все три), то красим левый верхний пиксел в этот цвет, выполняем аналогичные действия для всех четырех пикселей и двигаемся дальше.[3] »
Сначала: |Затем:
. . . --\ CC |S T U --\ 1 2
. C . --/ CC |V C W --/ 3 4
. . . |X Y Z
| Если V==S==T => 1=S
| Если T==U==W => 2=U
| Если V==X==Y => 3=X
| Если W==Z==Y => 4=Z
Таким образом, одиночный черный пиксел на белом фоне при применении данного алгоритма растворится. Эта ошибка исправлена в алгоритмах 2xSaI и HQ3x.
2xSaI
2xSaI, (2x Scale and Interpolation, двукратное увеличение и интерполяция), является усовершенствованием алгоритма Eagle. Был разработан Дереком Лиау Кие Фа (Derek Liauw Kie Fa), также известным как Kreed, первоначально для использования в эмуляторах, где и поныне является достаточно популярным алгоритмом. Многие популярные эмуляторы, такие как ZSNES, Jnes, DOSBox и VisualBoyAdvance, имеют поддержку данного алгоритма вывода.
Kreed опубликовал исходники алгоритма[1] под лицензией GPL, его можно свободно использовать в любых целях, разрешенных лицензией. Для использования алгоритма в не-GPL продуктах разработчику придется переписать его без использования кода, написанного Kreed.
Super 2xSaI и Super Eagle
Матрица окружающих пикселей, которые использует Super2xSaI для масштабирования одного пиксела.
Немного модифицированные реализации имеют названия «Super 2xSaI», «2xSaI», и «Super Eagle».
Super Eagle написан Kreed’ом, аналогичен 2XSaI, но на выходе получается более сильный блендинг.
Super 2xSaI написан Kreed’ом, фильтр для сглаживания графики, но с более сильным блендингом, чем в Super Eagle.
Семейство hqnx
Максим Степин разработал алгоритмы hq2x, hq3x и hq4x для увеличения в пропорциях 2:1, 3:1 и 4:1 соответственно. Цвет каждого пиксела сравнивается с восемью соседними, соседи помечаются как ближние и дальние, далее используется пре-генерированная таблица для отыскания необходимого соотношения значений для каждого из 4, 9 или 16 выходных пикселей. Алгоритм hq3x отлично сглаживает диагональные линии с наклоном ±1:2, ±1:1 и ±2:1 (при условии отсутствия антиалиасинга на входе алгоритма); линии с другим коэффициентом наклона будут представлены как ломаные из вышеупомянутых диагональных. Хорошо сглаживаются крутые кривые. В отличие от 2xSaI, к выводу применяется антиалиасинг.[4]
Алгоритм Копфа-Лищински
Алгоритм разработан в 2011 году и представлен на SIGGRAPH 2011.[5] Переводит пиксельное изображение с небольшим количеством цветов в векторную форму. Впрочем, если на картинке есть антиалиазинг, результаты получаются хуже.
Применение в эмуляторах игровых приставок
На достаточно быстрых компьютерах данные алгоритмы позволяют реализовать вывод масштабированного изображения, по скорости приемлемый для приложений реального времени, в частности, компьютерных игр. Высокооптимизированные алгоритмы дают четкую и резкую картинку с минимальным размытием. Алгоритмы масштабирования пиксельной графики были реализованы для множества эмуляторов, 2D-игровых движков и движков для игр-переделок, например, для AdvanceMAME, DOSBox, и ScummVM. Они получили высокую оценку среди геймеров, которые стали переделывать игры, написанные в 80-х и 90-х. В настоящее время такие фильтры используются в коммерческих эмуляторах
Spectrum жив в нашей душе навсегда
|
| |
| |
