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尽管那些填满我们的计算机和生活的光栅图像文件最常用于表示图片，但我发现对于CG艺术家来说，从另一个角度看是很有用的-一个怪异的观点。从这个角度来看，光栅图像本质上是一组组织成特定结构的数据，更具体地说是一个充满数字的表（从数学上来说是一个矩阵）。
每个表格单元格中的数字都可以代表一种颜色，这就是该单元格成为像素的方式，代表“图片元素”。存在许多以数字方式对颜色进行编码的方法。例如，（可能是最简单的方法）为每个值（即）明确定义数字与颜色的对应关系。 3代表深红色，17代表浅绿色，依此类推。此方法在.gif等较旧的格式中经常使用，因为它允许某些尺寸的好处，但以调色板有限为代价。
另一种方法（最常见的方法）是使用从0到1的连续范围（而不是255！），其中0代表黑色，1代表白色，其间的数字表示相应亮度的灰色阴影。通过这种方式，我们得到了一种逻辑合理且组织得井井有条的方式，用光栅文件表示单色图像。
术语“单色”恰好比“黑白”更合适，因为根据输出设备的不同，相同的数据集可用于描述从黑色到任何其他颜色的渐变-就像许多旧的显示器都是黑色和绿色的一样而不是黑白的。
但是，该系统可以通过简单的解决方案轻松扩展到全色表壳–每个表格单元格可以包含多个数字，并且还有多种描述颜色的方法，每个颜色中只有很少（通常是三个）数字0-1范围。在RGB模型中，它们代表红色，绿色和蓝色的光量；在HSV中，它们分别代表色调，饱和度和亮度。但是需要注意的是，这些数字不过是数字，它们编码特殊的含义，但不必以这种方式进行解释。
逻辑单元
现在让我继续说明为什么像素不是正方形：这是因为表格（栅格图像就是表格）告诉我们每一行和每一列中有多少个元素，它们以什么顺序放置，但是没有什么形状甚至比例是多少
我们可以通过各种方式从文件中的数据形成图像，而不必使用监视器，这只是输出设备的一种选择。例如，如果我们获取图像文件并在某个表面上分布大小与像素值成比例的小卵石–我们仍将形成基本相同的图像。
即使我们只使用一半的圆柱，但指示自己使用两倍宽的石头进行分配-结果仍然基本上显示出具有正确比例的相同图片，只缺少水平细节的一半。
这里的关键词是“指导”。该指令称为像素宽高比，它描述了图像分辨率（行和列数）和比例之间的差异。它使您可以存储水平拉伸或压缩的帧，并用于某些视频和电影格式。
现在，我们来谈谈分辨率-它显示图像可以容纳的最大细节量，但是没有说明图像实际可以容纳的细节量。无论相机传感器有多少像素，聚焦不良的照片都无法得到改善。以同样的方式，在Photoshop或任何其他编辑器中放大数字图像将在不增加任何细节或质量的情况下提高分辨率-多余的行和列将仅填充有原始相邻像素的插值（平均）值。
以类似的方式，PPI（每英寸像素数，通常也称为DPI –每英寸点数）参数仅是一条指令，用于建立图像文件的分辨率与输出的物理尺寸之间的对应关系。因此，如果没有这两个因素，那么PPI本身就几乎毫无意义。
存储自定义数据
返回到存储在每个像素中的数字，它们当然可以是任何数字，包括所谓的超出范围的数字（大于1的值和负数），并且每个单元中可以存储三个以上的数字。这些功能仅受特定文件格式定义的限制，并在OpenEXR中得到广泛使用。
在每个像素中存储多个数字的最大好处是它们的独立性，因为每个数字都可以作为称为通道的单色图像或一种子栅格进行单独研究和操纵。
通常用红色，绿色和蓝色表示颜色的其他通道可以承载各种信息。默认的第四个通道是Alpha，它编码不透明度（0表示透明像素，1表示完全不透明）。 Z深度，法线，速度（运动矢量），世界位置，环境光遮挡，ID以及您可能想到的任何其他内容都可以存储在其他或主要RGB通道中。
每次渲染某物时，您都决定要包括哪些数据以及将其放置在何处。您以同样的方式决定合成如何处理您拥有的数据以实现所需结果的方法。这种以数字方式思考图像的方法极为重要，它将在视觉效果和动态图形工作中为您带来极大的好处。
好处
在您使用渲染通道并执行合成工作时，将这种思维方式应用于您的工作至关重要。
例如，基本的色彩校正只不过是对像素值进行基本的数学运算而已，对于生产工作而言，透彻了解它们是非常重要的。此外，可以对像素值执行诸如加法，减法或乘法之类的数学运算，并且使用“法线”和“位置”之类的数据可以在2D中模拟许多3D阴影工具。
字：丹尼斯·科兹洛夫（Denis Kozlov）
Denis Kozlov是CG专家，在电影，电视，广告，游戏和教育行业拥有15年的经验。他目前在布拉格担任VFX主管。本文最初出现在3D世界第181期中。
