Schodová interpolace: kvalitní změna velikosti bitmapové grafiky - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

interpolace

interpolace

13. ledna 2003, 00.00 | Potřebujete měnit velikost bitmapových obrázků? Velmi dobré výsledky
poskytuje metoda schodové interpolace, využívaná dnes především v
Adobe Photoshopu, která je v základní verzi zcela zdarma.

Zvětšování či zmenšování bitmapové grafiky patří k základním úkonům pre-pressové praxe. Vzhledem k povaze bitmapové grafiky jako takové se přitom nejedná o úkon, pro který by existovala jediná efektivní a vždy použitelná metoda. Namísto toho se k uvedenému účelu využívá rozmanitá paleta metod a nástrojů, přičemž výsledky jejich aplikace mohou být velmi různorodé. V tomto našem článku se chceme podrobněji podívat na zdarma použitelnou metodu změny velikosti bitmapové grafiky, označovanou jako schodová interpolace. Ta garantuje překvapivě dobré výsledky i ve srovnání s drahými nástroji, určenými pro uvedenou oblast.

K čemu je zvětšování bitmapové grafiky zapotřebí a jak funguje?

Dříve než se pustíme do popisu uvedené metody, pokusme se ve stručnosti připomenout, jak a hlavně proč se využívá zvětšování bitmapové grafiky.

Obraz je při bitmapovém vyjádření vyjádřen pomocí matice bodů - pixelů, přičemž u každého bodu je určeno nastavení jeho barvy. Kvalita reprodukce u bitmapového obrázku je určena rozměry (udávanými v pixelech nebo taky jiných délkových jednotkách, jako jsou centimetry, milimetry apod.) a rozlišením (udávaným obvykle v počtu bodů /dots/ či pixelů na palec, tedy jednotkách dpi nebo ppi). Čím jsou oba uvedené parametry vyšší, tím je obvykle kvalitnější i reprezentace grafické informace, i když od určité hranice již lidské oko nedokáže vyšší kvalitu ocenit. S nárůstem uvedených parametrů ovšem rostou nároky na zpracovávající software a hardware, a to zejména kvůli velkému objemu souborů, ve kterých je takováto grafika uložena.

Za ideálního stavu není potřeba bitmapový obrázek, pořízený například pomocí skeneru nebo digitálního fotoaparátu, zmenšovat ani zvětšovat. Již v procesu snímání se zkrátka nastaví rozměry a rozlišení, potřebné pro výstup. Takovýto ideál ovšem nebývá v praxi často realizovatelný. Z mnoha důvodů tohoto stavu se nyní pokusme uvést alespoň ty nejdůležitější.

Svou roli sehrává především limit vstupních zařízení: i nejkvalitnější skener či fotoaparát je omezen co do rozlišení a rozměrů. V pre-pressové praxi se přitom setkáváme s požadavky, jako je výroba billboardu či plakátu z podstatně menších diapozitivů či fotografií. Důležitá je rovněž potřeba kompromisu mezi velikostí a kvalitou obrázku vzhledem k zmíněným softwarovým či hardwarovým nárokům: velký obrázek ve vysokém rozlišení vyžaduje k pohodlnému zpracování rychlý počítač s velkou operační pamětí. Kapitolou samou o sobě jsou nároky kladené na objem při přenosu souborů po síti (Internetu) či uložení na určitém paměťovém médiu (CD-ROM). Zde je zmíněný objem často preferován i na úkor kvality. Ještě jiným problémem může být obrázek, jehož původní předloha není k dispozici, a který je třeba reprodukovat z dat, jejichž rozměry či rozlišení nejsou právě ideální.

Interpolace

Důvodů pro změnu rozměrů či rozlišení obrázku je tedy mnoho, a tudíž je zapotřebí odpovídajících softwarových nástrojů, umožňujících uvedený úkol řešit. Těch je dnes celá řada, přičemž svými schopnostmi pokrývají často i velmi vysoké nároky. (Na druhou stranu je ovšem třeba konstatovat, že vzhledem ke značné proměnlivosti bitmapové grafiky dnes prakticky neexistuje nástroj, který by za každých okolností garantoval dobré výsledky.) Nejčastější metodou, využívanou v těchto nástrojích (zejména prohlížečích a editorech bitmapové grafiky), bývá tzv. resampling neboli převzorkování. (Druhou nejužívanější metodou je převod na rozlišení nezávislého formátu, z kterého se pak generuje obrázek v požadovaném rozlišení. Na uvedeném principu fungují například Genuine Fractals společnosti LizardTech či nástroje pro formát VFZ od Celartem Technology.) Jeho princip spočívá v tom, že se při změně velikosti či rozlišení daného obrázku mění odpovídajícím způsobem i počet pixelů v obrázku. Ty jsou tedy podle potřeby přidány (při zvětšování) či vypuštěny (při zmenšování). Způsob této transformace, označovaný jako interpolace, je velmi proměnlivý. Každá interpolace každopádně vychází z charakteristik pixelů původního obrázku, pro které dopočítá charakteristiky přidaných či vypuštěných bodů obrázku nového. K nejpoužívanějším metodám interpolace dnes patří zejména metoda bikubická (bicubic), bilineární (bilinear), Hermite, Mitchell a Lanczos. Každá z nich má svá pro a proti, vztahující se ke kvalitě výsledného obrázku i rychlosti provedení. Žádná z nich také není univerzálně použitelná pro všechny typy obrázků, a tudíž je při hledání nejlepšího výsledku zapotřebí trocha experimentování. Implementace uvedených metod (a tedy i kvalita) se také liší v závislosti na aplikaci, která jich využívá. Například v případě obecně vysoce kvalitní bikubické interpolace se tvrdí, že je nejlépe implementována v Adobe Photoshopu.

Schodová interpolace

Uživatelé, pohybující se v pre-pressu, přišli v průběhu let díky experimentování na zajímavý poznatek: pokud se interpolace neprovádí hned jednorázově na požadovanou velikost či rozlišení, ale aplikuje se po krocích, při kterých se požadované charakteristiky mění o malé násobky (například zvětšení ze 100 na 400 procent se provádí po 110 procentech), má výsledný obrázek, zejména v případě použití zmíněné bikubické interpolace z Photoshopu, podstatně lepší vzhled, než by tomu bylo při zmíněné jednorázové transformaci. Uvedený způsob změny velikosti obrázku se označuje jako schodová interpolace (Stair Interpolation).

Hlavní výhodou uvedené metody je to, že ji lze využít v každé aplikaci, umožňující měnit velikost bitmapové grafiky pomocí interpolací. Mnohonásobné opakování příkazů je nicméně pro uživatele časově náročné a nepříliš kreativní. K ulehčení takovéto činnosti lze naštěstí využít automatizační software, umožňující ponechat provedení odpovídajících akcí na počítači.

Pro nejrozšířenější bitmapový editor dneška, tedy Adobe Photoshop, existují v současnosti tři základní možnosti, jak zmíněnou metodu použít:

1. Vlastní naprogramování interpolace
K uvedenému účelu je možno ve Photoshopu použít tzv. akcí. Uživatel zde podle svých potřeb nadefinuje průběh zvětšování velikosti. Interpolační kroky jsou dány především povahou zvětšované grafiky, a je třeba je odladit experimentálně. Výhodou této metody je nulová cena za zprovoznění a také vysoká flexibilita. Problémem je proces hledání optimálních interpolačních kroků, který může být časově velmi náročný.

2. FM Stair Interpolation
Fotograf Fred Miranda naprogramoval pro schodovou interpolaci sérií akcí, zajišťujících podle jeho zkušeností velmi dobré výsledky při zvětšování na určité násobky velikosti. Zmíněný Mirandův produkt, pojmenovaný jako FM Stair Interpolation, je k dispozici za (víceméně symbolických) 15 dolarů.

Dialog pluginu FM Stair Interpolation.

3. PS Side Click Pro
Schodová interpolace je rovněž podporována v utilitě PS Side Click Pro (cena 24,95 dolarů), představující vysoce zajímavou alternativu ke standardnímu rozhraní pro akce v Adobe Photoshopu. Bližší popis odpovídající funkce této utility lze nalézt zde.

Schodová interpolace v PS Side Click Pro.

Jak kvalitní je schodová interpolace?

K tomu, abychom pomohli čtenářům tohoto článku posoudit kvality schodové interpolace, uveďme odkazy na dva servery, zabývající se testy zmíněné metody.

Prvním serverem je již uvedený Web autora doplňku FM Stair Interpolation, Freda Mirandy. Srovnány jsou zde výsledky aplikace schodové interpolace oproti použití produktů Genuine Fractals, QImagePro a S-Spline. Druhým serverem je prezentace Barryho Lipmana, který provedl srovnání schodové interpolace s normálními interpolačními metodami Photoshopu.

Oba zmíněné testy, jakož i další internetové reference (kterých lze najít celou řadu po zadání kombinace slov "Stair Interpolation" v některém z internetových vyhledávačů), hodnotí schodovou interpolaci vysoce kladně. A tak, i když se zde může jednat o hodnocení subjektivní, se zdá, že schodová interpolace je skutečně zárukou kvalitního zvětšení bitmapové grafiky.

Závěrem

Zvětšování bitmapové grafiky je procesem náročným a těžko unifikovatelným. Metoda schodové interpolace je tedy pouze jedním z mnoha nástrojů, který zde lze použít. Pro její využití nicméně hovoří, vedle uživatelských referencí, zejména nulová pořizovací cena v případě manuálního či uživatelem naprogramovaného provedení. Podobně jako v případě jiných praktických návodů budeme rádi, pokud se uživatelé v diskusním fóru tohoto článku podělí o zkušenosti, spojené s využitím uvedené metody v praxi.