エイリアシングの原因は何ですか？

私はいつもエイリアシングとアンチエイリアシングについて聞いており、それがどのように見えるかを知っていますが、私が理解していないのはそれを引き起こすものです。それは物理的な現象ですか？それとも、数値ですか？

説明に役立つ場合は、プログラミングの知識はある程度ありますが、ビデオゲームやグラフィックの知識はありません。

それは物理現象ですか？または数値？

この質問は、エイリアシング/アンチエイリアシングの意味が実際にはわからないことを意味します。つまり、あなたは「それがどのように見えるかを知っている」と言いますが、用語の意味を実際に知っていれば、おそらくあなたの質問が無意味であることに気付くでしょう。エイリアシングは、コンピューターグラフィックスのレンダリング方法の副作用であり、コンピューターグラフィックスは定義上、物理現象ではなく、ほとんどの場合です。

「エイリアス」とは、斜めの線の階段状の外観を指します。コンピューターグラフィックスは、実際にはグリッド内の多数の小さな正方形で構成されているためです。これが私が話していることを説明するための画像です：

これは、フリーハンドで描画している場合でも、3Dポリゴンのピクセルを計算するアルゴリズムを記述している場合でも、画像内のピクセルをレンダリングするときは常に問題です。これは、画像がピクセルの正方形グリッドであるという事実の単なる副作用です。「アンチエイリアス」とは、エッジピクセルに沿って色をブレンドすることで階段状の外観を隠す場合です。

受け入れられた答えは厳密には正しいものではありませんが、コンピューターグラフィックスの最も一般的な使用法に対応しています。エイリアシングは信号処理の基本的な概念であり、その数学的理論はコンピューターディスプレイよりも前のものです。また、「ピクセルが正方形であるという事実の副作用である」ことも事実ではありません。エイリアスは、その信号のナイキストレートより低いレートで信号を離散的にサンプリングするたびに存在し、デジタルオーディオ、画像、および他の多くの種類の離散的にサンプリングされた信号に影響します。コンピューターグラフィックスのエイリアスは、ピクセルの形状ではなく、離散サンプリングの副作用です。

コンピュータグラフィックスのアンチエイリアスは、深く複雑なトピックであり、エッジアンチエイリアスだけではありません。繰り返しますが、信号処理には多くの基礎理論があり、エッジだけでなく、一時的なエイリアシング、ピクセルシェーダーでBRDFを再構築する際のエイリアシング、シャドウのために効果的にアンチエイリアシングを行う方法についてのコンピューターグラフィックスの研究の活発な領域ですエッジおよび他の多くの領域。3Dグラフィックスのテクスチャのミップマッピングは、たとえばエッジアンチエイリアシング以外の重要な問題に対処している、確立されたアンチエイリアシング技術です。

それは実際には物理的な現象よりも数学的な現象ですが、コンピューターグラフィックス以外の多くの分野で工学に現れています。私はそれを数値現象としても説明しません-それはエイリアシング効果を引き起こす可能性がありますが、コンピューター上の数値の離散表現ではなく、離散サンプリングの結果です。信号処理の基礎を理解することは、コンピューターグラフィックスでエイリアスがどのように現れるかを理解し、それを減らす方法を理解するための優れた基盤です。

他の2つの答えに加えて、何が起こるかについてのより直感的な説明があります。

グリッドの正方形はピクセルを表します。左側の赤いポリゴンは描画されている形状で、内部的に一連のポイントとして表されています。レンダリングされると、ポイントのリストからピクセルカラーのバッファに変換されます。離散サンプリングは、各ピクセルを覆うポリゴンの量に基づいて、暗いピクセルと明るいピクセルを決定します。

あなたの質問に答えるために、これは元の形状に関する情報が近似のために失われるため、数値的/数学的な現象です。

アンチエイリアスは、部分的に覆われたピクセルの強度を低くすることにより、レンダリングがエイリアスを修正しようとする場合です。

信号処理分野では、エイリアシングは信号周波数の誤認を指します。たとえば、アンダーサンプリングステップで十分な考慮がなされていないため、エラーや歪みが発生する可能性があります。画像などの2D離散信号に一般化できます。