🖼️ Обчислювальне фотомистецтво

Обчислювальне фотомистецтво використовує алгоритми, щоб переінтерпретувати піксельні дані фотографії в стилізований спосіб. Замість відображення сирих значень кольору, програма аналізує яскравість, відтінок або локальний контраст і відображає їх на абстрактні візуальні елементи — символи, плитки, крапки або квантовані тони — створюючи художній рендеринг, повністю похідний від оригінальних даних зображення.

Оберіть вбудоване тестове зображення з випадного списку «Джерело» або завантажте власне фото. Потім оберіть стиль (ASCII-мистецтво, Фотомозаїка, Стипл або дизеринг Флойда–Стейнберга). Перетягніть повзунок «Деталізація / розмір комірки», щоб керувати роздільністю ефекту — менші значення дають тонші деталі. Перемкніть «Колір», щоб перемикатися між кольоровим і монохромним виводом, і натисніть «Зберегти PNG», щоб завантажити результат.

Для кожної прямокутної комірки симуляція усереднює значення пікселів RGB і обчислює перцептивну яскравість за формулою L = 0.299R + 0.587G + 0.114B. Це значення яскравості відображається на символ із рядка градації (за замовчуванням @%#*+=-:. ), де щільні символи представляють темні ділянки, а пробіли — світлі. Символ потім малюється в позиції цієї комірки моноширинним шрифтом, розміреним під ширину комірки.

Дизеринг Флойда–Стейнберга — це техніка, яка зменшує кількість кольорів у зображенні, мінімізуючи видиме смугування. Коли справжній колір пікселя округлюється до найближчого доступного значення палітри, похибка округлення розподіляється на чотирьох сусідніх пікселів — 7/16 праворуч, 3/16 ліворуч-знизу, 5/16 знизу і 1/16 праворуч-знизу. Це розповсюджує похибки квантування по зображенню, створюючи природну на вигляд зернистість, яку людське око інтегрує у сприйняття плавних тонів. Алгоритм був опублікований Робертом Флойдом і Луїсом Стейнбергом у 1976 році.

Стипплінг — рендеринг зображень крапками змінної щільності — використовується в гравюрі та науковій ілюстрації протягом століть, з'являючись у медичних підручниках, ботанічних малюнках і топографічних картах, де важливий тонкий контроль чорнила. У сучасних цифрових контекстах стипл-стиль рендерингу популярний у редакційній ілюстрації, дизайні тату та портретному мистецтві. Подібні алгоритми також використовуються перовими плотерами, які фізично малюють кожну крапку на папері за допомогою роботизованої руки.

Ні, хоча вони виглядають схоже. Піксель-арт створюється вручну або процедурно на навмисно малому полотні, а потім масштабується. Фотомозаїка усереднює колір кожної прямокутної комірки наявного зображення й замінює її суцільною плиткою (або відповідним мініатюрним зображенням у традиційних фотомозаїках). Результат повністю залежить від вихідного фото, тоді як піксель-арт — незалежний творчий результат. Ця симуляція використовує підхід усереднення, опційно замінюючи його на кругові гліфи для ефекту, схожого на плитку.

ASCII-мистецтво з'явилося в 1960-х роках разом із ранніми рядковими принтерами та телетайпами, які могли виводити лише текстові символи, але використовувалися програмістами для створення зображень. Воно стало поширеною культурою на ранніх дошках оголошень (BBS) у 1980-х і 1990-х роках, де малошвидкісні з'єднання робили текстові зображення практичними. Формальне вивчення оптимальних відповідностей символ-яскравість для рендерингу ASCII досліджувалося в комп'ютерно-науковій літературі з початку 1990-х років, включно з роботами над адаптивними рядками символів для різних шрифтів.

Пов'язані техніки включають растрове екранування (яке використовується в CMYK-друку), стипплінг Вороного, впорядкований дизеринг з матрицями Байєра, та алгоритми квантування кольору, такі як median-cut і кластеризація k-середніх. Усі вони мають спільний виклик — представлення неперервних тонів обмеженим набором дискретних вихідних значень.

Флойд–Стейнберг та подібні алгоритми вбудовані в драйвери дисплеїв електронних чорнил для рендерингу відтінків сірого на чорно-білих екранах. Вони використовуються в конвеєрах зменшення кольору GIF і PNG, у 1-бітних ЦАП звуку (формування шуму), і в лазерних принтерах, що імітують відтінки сірого крапками чорного тонера. Редактори зображень надають опції дизерингу при зменшенні до індексованого режиму кольору.

Сучасні дослідження розширюють ці ідеї на нейронний перенос стилю, дифузійні моделі, що переуявляють фото з текстових підказок, та диференційований рендеринг. Для стипплінгу дослідники розробили зважений стипплінг Лінде-Бузо-Грея (WLBG) з використанням релаксації Ллойда на полі щільності для майже оптимального перцептивного розташування крапок — значне покращення порівняно з простими сітковими підходами.