Tại sao nhiều Gaussian Blurs?


9

Áp dụng nhiều hiệu ứng làm mờ Gaussian có thể tạo ra hiệu ứng tương đương với độ mờ Gaussian mạnh hơn.

Chẳng hạn, câu hỏi này nói rằng: Việc thực hiện nhiều Gaussian có làm mờ giống như làm một mờ lớn hơn không?

Wikipedia cũng nói điều đó, nhưng nói rằng nó sẽ luôn luôn giống như nhiều phép tính hoặc nhiều hơn để thực hiện nó trong nhiều lần làm mờ so với thực hiện trong một lần làm mờ.

Áp dụng nhiều gaussian liên tiếp làm mờ cho một hình ảnh có tác dụng tương tự như áp dụng một hiệu ứng mờ Gaussian đơn, lớn hơn, có bán kính là căn bậc hai của tổng bình phương của bán kính mờ thực sự được áp dụng. Ví dụ: áp dụng hiệu ứng làm mờ gaussian liên tiếp với bán kính 6 và 8 cho kết quả tương tự như áp dụng độ mờ gaussian bán kính 10, vì \ sqrt {6 ^ 2 + 8 ^ 2} = 10. Vì mối quan hệ này, thời gian xử lý không thể được lưu bằng cách mô phỏng độ mờ gaussian với các độ mờ nhỏ hơn liên tiếp - thời gian cần thiết sẽ ít nhất là bằng cách thực hiện độ mờ lớn đơn lẻ.

Nguồn: https://en.wikipedia.org/wiki/Gaussian_blur#Mechanics

Tuy nhiên, tôi đã nghe và đọc về những người làm mờ nhiều đồ họa trong thời gian thực để đạt được độ mờ mạnh hơn.

Có lợi ích gì nếu nó không giảm tính toán?


3
Bạn có chắc chắn họ đã nói về nhiều mờ Gaussian? Thực hiện một số làm mờ Box là một cách phổ biến để ước tính độ mờ của gaussian.
yuriks

Thông tin thú vị. Tôi tin là như vậy, vâng, nhưng có thể bị nhầm lẫn!
Alan Wolfe

1
Có thể đơn giản hơn khi lấy mẫu các pixel lân cận, nó cũng trực quan hơn nhiều như một mô hình khuếch tán vật lý, xem 12 bước để Navier-Stokes, bước 7
joojaa

Câu trả lời:


14

Có hai trường hợp tôi có thể nghĩ về việc nhiều lần làm mờ sẽ được thực hiện liên tiếp trên một hình ảnh.

Đầu tiên, khi thực hiện làm mờ bán kính lớn, nó có thể giảm tổng số tính toán nếu trước tiên bạn lấy mẫu hình ảnh (đó là một vệt mờ) và sau đó thực hiện làm mờ bán kính nhỏ hơn trên hình ảnh được ghép xuống. Ví dụ, lấy mẫu hình ảnh xuống gấp 4 lần và sau đó thực hiện độ mờ Gaussian rộng 10px trên kết quả sẽ xấp xỉ thực hiện hiệu ứng làm mờ Gaussian rộng 40px trên Bản gốc nhưng có khả năng nhanh hơn đáng kể do lấy mẫu được cải thiện và lấy ít mẫu hơn tổng thể.

Hộp gần đúng của một Gaussian rộng

Bộ lọc downsampling ban đầu thường chỉ đơn giản là một hộp (như được hiển thị ở trên), nhưng bản thân nó cũng có thể là một cái gì đó tinh vi hơn, chẳng hạn như bộ lọc tam giác hoặc bicubic, để cải thiện xấp xỉ.

Xấp xỉ xấp xỉ Mitchell-Netravali của một Gaussian rộng

Đây là một mẫu xuống của Mitchell-Netravali (khối) theo sau là một Gaussian. Thật thú vị, hóa ra việc sử dụng Gaussian cho việc lấy mẫu ban đầu không tạo ra một xấp xỉ lớn như vậy nếu mục tiêu của bạn là sử dụng nó để tạo ra một Gaussian lớn hơn.

Bước xuống mẫu ban đầu cũng thường được sử dụng khi thực hiện các hiệu ứng hình ảnh như độ sâu trường ảnh và chuyển động mờ, vì những lý do tương tự.

Một lý do thứ hai để thực hiện nhiều hiệu ứng làm mờ Gaussian là xấp xỉ một bộ lọc không thể tách rời bằng cách trộn giữa các Gaussian khác nhau của các bán kính khác nhau. Điều này thường được sử dụng trong nở hoa, ví dụ. Hiệu ứng nở hoa tiêu chuẩn hoạt động bằng cách đập đầu tiên để trích xuất các vật thể sáng từ hình ảnh, sau đó tạo ra một số bản sao mờ của các vật thể sáng (thường sử dụng kỹ thuật downsample-then-mờ vừa thảo luận), và cuối cùng là cân và tổng hợp chúng lại với nhau. Điều này cho phép các nghệ sĩ một mức độ kiểm soát lớn hơn đối với hình dạng cuối cùng và sự xuất hiện của sự nở rộ.

Tổng ba Gaussian tạo ra hàm "đuôi nặng"

Ví dụ, ở đây, là tổng của ba Gaussian (đường màu đỏ) có trọng số tạo ra một hình dạng có đỉnh hẹp hơn và đuôi nặng hơn so với một Gaussian (đường màu xanh). Đây là một loại cấu hình phổ biến để sử dụng để nở hoa, vì sự kết hợp của một trung tâm hẹp, sáng với một quầng sáng rộng, khuếch tán rất hấp dẫn. Nhưng vì loại hình dạng bộ lọc này không thể tách rời, nên rẻ hơn khi đưa nó ra khỏi hỗn hợp Gaussian hơn là cố gắng lọc trực tiếp với nó.

Một biến thể khác về ý tưởng này là khái niệm về một hồ sơ khuếch tán được sử dụng với tán xạ dưới bề mặt để hiển thị da. Các bán kính mờ khác nhau có thể được sử dụng cho các kênh màu đỏ, xanh lục và xanh lam để xấp xỉ cách các bước sóng ánh sáng khác nhau phân tán khác nhau, như trong chương tô màu da của GPU Gems 3 của Eugene d'Eon và Dave Luebke. Trên thực tế, bài báo đó sử dụng hỗn hợp bảy Gaussian khác nhau, với các trọng số R, G và B khác nhau cho mỗi loại, để ước tính phản ứng tán xạ phụ thuộc bước sóng phức tạp không tách rời của da người.

Hồ sơ khuếch tán từ bài viết GPU Gems 3 về bóng da

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.