Cosa causa l'aliasing?
Risposte:
È un fenomeno fisico? o numerico?
Questa domanda implica per me che in realtà non sai cosa significa aliasing / anti-aliasing. Voglio dire, dici di "sapere che aspetto ha" ma se in realtà sapessi cosa significano i termini, probabilmente ti accorgeresti che la tua domanda non ha senso. L'aliasing è un effetto collaterale del modo in cui la grafica del computer viene renderizzata e la computer grafica è praticamente per definizione non fenomeni fisici.
"Aliasing" si riferisce solo al gradino delle scale su linee angolate perché la computer grafica è in realtà composta da molti piccoli quadrati in una griglia. Ecco un'immagine per illustrare di cosa sto parlando:
Questo è un problema ogni volta che visualizzi i pixel in un'immagine, sia che tu stia disegnando a mano libera o che stia scrivendo un algoritmo per calcolare i pixel per un poligono 3D. È solo un effetto collaterale del fatto che l'immagine è una griglia quadrata di pixel. "Anti-aliasing" è quando si nasconde l'aspetto del gradino mescolando i colori lungo i pixel del bordo.
La risposta accettata non è strettamente corretta, sebbene si rivolga all'uso più comune nella computer grafica. L'aliasing è un concetto fondamentale nell'elaborazione del segnale e la sua teoria matematica precede i display dei computer. Inoltre, non è proprio vero che "è un effetto collaterale del fatto che i pixel sono quadrati". L'aliasing esiste ogni volta che campionate discretamente un segnale ad una velocità inferiore alla frequenza di Nyquist per quel segnale e influenza l'audio digitale così come le immagini e molti altri tipi di segnali discretamente campionati. L'aliasing nella computer grafica è un effetto collaterale del campionamento discreto, non della forma dei pixel.
L'antialiasing nella computer grafica è un argomento profondo e complesso e c'è molto di più oltre all'antialiasing edge. Ancora una volta, c'è molta teoria di base dall'elaborazione del segnale ed è un'area attiva di ricerca in computer grafica su come anti-alias in modo efficace, non solo per i bordi ma anche per aliasing temporale, per aliasing quando si ricostruisce un BRDF in pixel shader, per l'ombra bordi e in molte altre aree. La mappatura mip delle trame nella grafica 3D è una tecnica antialiasing ben consolidata che sta affrontando un problema importante diverso dall'antialiasing dei bordi, ad esempio.
È davvero un fenomeno matematico più che fisico, ma si manifesta in ingegneria in molte aree diverse dalla computer grafica. Non lo descriverei nemmeno come un fenomeno numerico: è il risultato di un campionamento discreto, non della rappresentazione discreta di valori numerici su un computer, sebbene ciò possa causare anche effetti di aliasing. Comprendere i fondamenti dell'elaborazione del segnale è una buona base per capire come si manifesta l'aliasing nella computer grafica e per capire come procedere per ridurlo.
Aggiungendo alle altre due risposte, ecco una spiegazione più intuitiva di ciò che accade.
I quadrati della griglia rappresentano i pixel. Il poligono rosso a sinistra è la forma che viene disegnata, rappresentata internamente come una sequenza di punti. Quando viene eseguito il rendering, viene convertito da un elenco di punti in un buffer di colori di pixel. Il campionamento discreto determina quali pixel sono scuri e quali pixel sono chiari, in base a quanto del poligono copre ciascun pixel.
Per rispondere alla tua domanda, questo è un fenomeno numerico / matematico perché le informazioni sulla forma originale vengono perse a causa dell'approssimazione.
L'anti-aliasing è quando il rendering tenta di correggere l'aliasing rendendo i pixel parzialmente coperti meno intensi.
Nel campo dell'elaborazione del segnale, l'aliasing si riferisce all'identificazione errata della frequenza del segnale. Ad esempio, a causa della mancanza di un'adeguata considerazione nella fase di sottocampionamento, ciò può causare errori di generazione e distorsione. Può essere generalizzato al segnale discreto 2D come un'immagine.