Přestat věřit, že televizní lži skutečná pravda o zdokonalování obrazů

Viděl jste to znovu a znovu. FBI využívá jejich pokročilou technologii k "vylepšení" rozmazaného obrazu a najdou tvář darebáka v nejhorším možném záznamu. No, jak Geek volá jejich bluf. Přečtěte si o tom, proč.

Jedná se o jeden z nejběžnějších tropů v televizi a filmech, ale existuje nějaká možnost, že by vládní agentura mohla mít opravdu technologii k nalezení tváří, kde jsou jen rozmazané pixely? Učiníme argument, že se současnou technologií nejenže není možné, ale je velmi nepravděpodobné, že by někdy byla technologie, kterou budeme kdy vidět. Držte se kolem sebe, abyste viděli, jak nám tuto trope pod objektivem vědy a techniky a dokázat, že je to špatně jednou provždy.

Jak je zobrazování a světelné zobrazení všech obrázků omezené

Všechny zobrazovací technologie, ať už digitální nebo analogové, pracují zhruba stejným způsobem. Přemýšleme o kamerách na okamžik. Všechny kamery vytvářejí nějaký druh obrazu, když světlo (částice nazývané fotony) spolupracujeme s nějakým typem média vytvářejícím obraz. V digitálních fotoaparátech je to fotoelektrický snímač. Ve filmových kamerách je to chemicky ošetřený filmový film citlivý na světlo.

Může vás překvapit, že filmové kamery dokážou zachytit více detailů než digitální fotoaparáty s extrémním rozlišením. Ale i s filmovou kamerou může být na filmu zaznamenáno jen omezené množství světla. Totéž platí pro jakékoli zobrazovací zařízení, ať už je to videorekordér, digitální fotoaparát nebo plochý skener. A jelikož jakýkoli snímek je pořízen v konečném časovém úseku (obvykle frakce vteřiny, v případě kamer), je nezbytně horní limit pro detail každého zachyceného obrazu.

Při digitálním zobrazování má horní limit často společný se stropem, který má fotoaparát nebo přístroj - počet pixelů, které snímače uvnitř fotoaparátu mohou například detekovat. To je všechno o hranicích samotného zařízení a je mírně odlišné od problému s konečným množstvím světla dosahujícího média ve fotoaparátu. Jednoduše řečeno, žádná kamera, bez ohledu na to, jak pokročilá, má nekonečnou schopnost řešení.

Všechna data jsou produktem jiných dat - popelnice, odpadky

Počítače jsou zajímavé stroje, ale nejsou bez jejich omezení. Jedna z věcí, která většina lidí špatně pochopí o počítačích, je, že skutečně nejsou schopni vytvářet "nové" informace, ale pouze vytvářejí "různé" informace. V matematice, kdy je jedna část rovnice obžalována na jiné straně, se nazývá funkce. Když Y = X + 1, Y je funkce X. Ať už je X, Y je přímo korelováno.

Počítače pracují podobným způsobem. Můžete dát počítači obrovský textový soubor náhodných písmen a slovníku a řekněte mu, aby uspořádal tuto omezenou sadu písmen do slov ze slovníku. To funguje, protože konečný produkt lze rozdělit na funkci množiny náhodných písmen, slov ze slovníku a pokynů k vytvoření jednoho z druhého.

Představte si, že děláte domácí úkoly algebry v počítači. Do rovnice "Y = X + 1" připojte řadu čísel. Za prvé, X = 1, takže 1 + 1 = 2. Ale co by se stalo, kdybyste stiskli špatné klávesy a zadali nesprávná čísla? Stále byste dostali správnou odpověď? Pokud jste chtěli říci X = 1, ale zadali X = 11, měl by počítač stále správnou odpověď? Otázka je samozřejmě absurdní. Toto je pojem "odpadky, odpadky." Jinými slovy, nesprávná data poskytnou špatnou odpověď.

Stejně jako naše rovnice jsou "vylepšené" obrazy funkcí původního obrazu. Když začnete s rozmazaným nebo pixelovaným obrázkem (nebo dokonce s ostrým čistým), žádné množství filtrů nebo počítačové magie nemůže vynutit informace z místa, kde informace jednoduše neexistují. Stejně jako "1 + 11" nikdy nebude mít za následek "2", omezený obraz nikdy nepovede k tzv. "Rozšířené" verzi.

Proč neexistuje žádná funkce pro vytváření dat z nic

Mohli byste se zeptat na otázku: "Není možné vytvořit funkci, která může přidat detail do špatného obrazu?" No, není pravděpodobné, že bychom ji někdy brzy vytvořili. Jednoduše proto, že rozpoznáme uspořádání pixelů jako obličeje, neznamená, že je to skutečná tvář. Obličejová část je naše vnímání těchto dat - ve skutečnosti se jen díváme na data! Pro získání obrazových dat a jejich transformaci na "lepší" data je nemožná. Funkce, která vytváří něco tak zvláštního jako lidská tvář z nesmyslných dat, by vyžadovala skutečnou znalost konečného produktu - potřebujete znát obličej skutečné osoby, abyste ji "našli" v rozmazaném obrazu, který porazí bod z této imaginární technologie stejně.

Je možné, že z obrazových dat je možné vytvořit nějaký obličejový obrázek, což však neznamená, že tento produkt bude relevantní. Mohlo by to vytvořit obličej, který ve skutečnosti nevypadá jako osoba, která tam skutečně byla. To by pravděpodobně jen vytvářelo množství pixelů, které vypadají jako "odlišná" verze toho, co je tam. V televizní logice je za tímto obrazem uzamčený obličej a dobří kluci prostě naleznou způsob, jak se k němu dostat. Ve skutečnosti se jedná pouze o data - a jakákoli funkce, která znovu vytváří okolnosti pořízené fotografie, má v sobě informace.

Jak vědět, že vláda tajně nedělá tuto nemožnou věc

Spousta peněz vynakládají vládní agentury, jako je NASA, pro hledání na obloze pomocí družicových dalekohledů, jako je Hubble a Kepler. Tyto rozsahy a další na Zemi poskytují úžasné, hluboké vesmírné digitální fotografování světla a také další vlnové délky v elektromagnetickém spektru - věci jako rádiové a mikrovlnné vlny a vysokofrekvenční záření jako gama a rentgenové záření. Všechny tyto obrazy však podléhají stejným omezením uvedeným výše. Jsou to snímky v čase. Omezené zobrazení rentgenových paprsků je stejné jako omezené zobrazení viditelného světla. Pokud by obrazy mohly být "vylepšeny", fotografování v hlubokém prostoru by bylo snadné pro každého i pro každého. Pokud můžete vylepšit obrázek přiblížením tváře v davu, proč nechodit ven, vzít snímek oblohy a "vylepšit" to, aby viděl detaily na zemi Pluto? Kdyby to bylo možné, mohl by obsahovat obrázek - jakýkoli obrázek - všechny obrazové údaje ve vesmíru.

Je skutečně užitečné vylepšení obrazu možné?

Jednoduše proto, že způsob, jakým trope-riddled psaní představuje zlepšení obrazu je špatné, špatné, špatné, neznamená, že grafické programy nejsou užitečným nástrojem pro tento druh problému. Dokud jsou informace skutečně v obraze, může nějaké "vylepšení" usnadnit jejich vidění. Vezměte například tento tmavý, stínovaný obraz, který se zesvětlí a zobrazí detail ve stínu. Tento typ "vylepšení" je skutečný a je k dispozici všem s počítačem. Rozdíl spočívá v tom, že údaje již existují - jen se na ni díváme jiným způsobem. Naše oči nevidí (v závislosti na vašem monitoru) detail v obličeji vlevo. Ale "zdokonalená" verze vpravo nám ukazuje dostatek detailů ve stínu, což nám dává lepší představu o jeho tváři.

Takže FBI s největší pravděpodobností nemá magické Photoshop síly, a nemůžete si fotit malých zelených mužů žijících na Pluto s funzaver. Nevěřte všemu, co vidíte v televizi!

Kredity obrázku: Harrison Ford z Firewallu používal bez souhlasu, předpokládal spravedlivé použití. Světelné psaní BloomsEyeView, Creative Commons. Odpady od Editor B, Creative Commons. IMG1189b by HooverStreetStudios, Creative Commons.