دندانه دار شدن تصاویر دیجیتالی بخاطر چیست؟

دندانه دار شدن تصاویر دیجیتالی بخاطر چیست؟

معنی لغوی آلیاسینگ (Aliasing) در انگلیسی "نام مستعار" یا استعاره است، ولی وقتی در مورد تصویر سازی دیجیتال بکار برده می شود، به مفهوم یک اثر مصنوعی ناخواسته در تصویر است که باعث افت کیفیت تصویر می‌شود. منظور از آلیاسینگ دندانه‌دار شدن یا پلکانی شدن لبه های تصویر در عکسهای دیجیتالی است. از این به بعد آلیاسینگ را دندانه‌دار شدن تصویر می نامیم.
دندانه‌دار شدن پدیده‌ای است که ممکن است در مورد هر وسیله ای که با نمونه‌گیری از اطلاعات سروکار داشته باشد روی می دهد و به نوعی، تداخل الگوها محسوب می‌شود. این پدیده بیشتر در جایی روی می دهد که نسبتی بین نرخ نمونه گیری (دراینجا تعداد پیکسلهای نمونه‌گیری شده در هر فاصله) و ساختار تکراری داده ها ( در اینجا الگوی خاصی در تصویر) برقرار شود.
چشم انسان این نسبت را بصورت یک الگوی تداخلی مشاهده می کند و باعث می شود که بر طبیعت اصلی تصویر تاثیر بگذارد. یک مثال بارز از این تداخل خاص moiré است، که دقیقا دندانه دار شدن تصویر نیست، اما بگونه‌ای است که وقتی دو الگو با هم ترکیب می شوند تا الگوی سومی را ایجاد نمایند، چشم انسان به خطا می افتد.
بطور عادی، برای اطمینان از دقت مطلوب در تصویر، رزولوشن مناسب را انتخاب می کنیم تا برای ثبت جزئیات تصویر پیکسلهای کافی موجود باشد. اگر تعداد پیکسلها کافی نباشد، ما انتظار داریم فقط جزئیات کمتری را ببینیم. ولی، اینطور نیست. تئوری نمونه‌گیری به ما می گوید که وضعیت از تصور ما بدتر است و اگر تعداد پیکسلهای کافی برای ثبت جزئیات تصویر نداشته باشیم، کیفیت تصویر افت بیشتری خواهد نمود.
▪ برای پرهیز از دندانه‌دار شدن تصویر به چه تعداد پیکسل نیاز داریم؟
در این تصویر ۲۰ خط سیاه و ۲۰ خط سفید با ضخامت ۵ پیکسل رسم شده است. برای ثبت این تصویر به نظر می رسد اگر برای هر خط سفید و سیاه، یک پیکسل داشته باشیم، تصویر قابل ثبت خواهد بود. البته اگر پیکسل دقیقا بر روی خط نیفتد، بجای خطوط سیاه وسفید، یک صفحه خاکستری را ثبت خواهیم کرد. شدت رنگ خاکستری به موقعیت پیکسل بر روی خط بستگی خواهد داشت.
اگر شروع به کاهش تعداد پیکسلها در تصویر نماییم، بعضی از پیکسلها در بین خطوط حذف می شوند و الگویی پدیدار می شود که با توجه به نسبت تعداد پیکسلها و فاصله خطوط، متفاوت خواهد بود. بوضوح، این تصویر نمایش دقیقی از تصویر اصلی نیست و ساختار منظم خطوط به هم ریخته است. این دقیقا همان پدیده دندانه دار شدن یا آلیاسینگ است.
راه حل چنین مشکلی، بلور کردن تصویر پیش از کاهش تعداد پیکسلها است. این کار لبه‌های شارپ خطوط را از بین می برد و به پیکسلها اجازه می دهد که بتوانند هنگام نمونه‌گیری، مقادیر میانی (مثلا مقداری بین سیاه و سفید) را هم انتخاب نمایند. دراین حالت کلا تصویر شارپنس کمتری دارد، ولی حالت کلی تصویر حفظ شده است.
▪ این پدیده بر روی یک تصویر واقعی چگونه اثر می گذارد؟
البته، چنین ساختار تکراری منظمی در تصاویر مربوط به اشیاء طبیعی به ندرت دیده می شود و بیشتر مربوط به ساخته‌های بشر مثل ساختمانها می باشد. ولی به هر حال، باید از اثرات دندانه‌دار شدن در هر حالتی جلوگیری نمود.
در هر دو تصویر زیر (چرخ و فلک بزرگ پارک ملت مشهد) تعداد پیکسلها یکسان است و تنها تفاوت در نحوه ایجاد آنها است. در تصویر اول، برای تغییر سایز از الگوریتم bicubic فتوشاپ استفاده شده که ابتدا عکس را بلور می‌کند تا قبل از کوچک کردن تصویر مقادیر میانی در تصویر ایجاد شود و سپس اندازه تصویر کوچک می‌شود. در تصویر دوم با الگوریتم nearest neighbor ، بدون بلور کردن، تصویر با استفاده از الگوریتم نمونه گیری پیکسلها، به همان سایز قبلی کوچک شده است و چون مقادیر میانی وجود نداشته، همانطور که مشاهده می کنید، پدیده دندانه‌دار شدن در لبه ها دیده می شود. ضمنا سیمهای فولادی میان سازه چرخ و فلک نیز به علت نازکی در بسیاری از مناطق حذف شده اند.
این تصویر با استفاده از گزینه bicubic در فتوشاپ کوچک شده است. این گزینه اندکی تصویر را بلور میکند، ولی در عوض، طیف رنگها هموار است و تصویر با تعداد پیکسلهای موجود عکس، هماهنگی مناسبی دارد.
این تصویر با استفاده از گزینه Nearest neighbor در فتوشاپ کوچک شده است. همانطور که مشاهده می کنید پدیده دندانه‌دار شدن در لبه ها مشاهده می شود.  
 
سایت عکاسی