四个格点之间的双线性灰度插值:四角灰度与十一个位置·练习08
在小地图或纹理的四个已知格点之间取值,可以先沿一轴混合,再沿另一轴混合。写出四个角的权重,可以看清中间值来自哪里,也能检查边界是否落回正确的一条边。
本篇使用一组可以手算或逐行复查的虚构游戏记录。先读清操作顺序与边界,再看完整过程;它不是某一款现有游戏的隐藏公式,也不要求读者安装工具。
规则与输入
四角按左下、右下、左上、右上排列。横纵坐标都在零到一内,先对下边和上边按横坐标插值,再按纵坐标混合两条边的结果。数值是虚构线性灰度,不做编码转换或最后取整。
左下、右下、左上、右上灰度[100, 8, 10, 37] 查询坐标[['0', '0'], ['1', '1'], ['0', '1/2'], ['1/2', '0'], ['3/4', '1'], ['1/8', '0'], ['1/8', '7/8'], ['0', '1'], ['3/4', '0'], ['1', '0'], ['5/8', '5/8']]
逐步计算与结果
坐标(0,0):下边混合100,上边混合10,再按纵坐标得到100。此点的四角权重为['1', '0', '0', '0']。
坐标(1,1):下边混合8,上边混合37,再按纵坐标得到37。此点的四角权重为['0', '0', '0', '1']。
坐标(0,1/2):下边混合100,上边混合10,再按纵坐标得到55。此点的四角权重为['1/2', '0', '1/2', '0']。
坐标(1/2,0):下边混合54,上边混合47/2,再按纵坐标得到54。此点的四角权重为['1/2', '1/2', '0', '0']。
坐标(3/4,1):下边混合31,上边混合121/4,再按纵坐标得到121/4。此点的四角权重为['0', '0', '1/4', '3/4']。
坐标(1/8,0):下边混合177/2,上边混合107/8,再按纵坐标得到177/2。此点的四角权重为['7/8', '1/8', '0', '0']。
坐标(1/8,7/8):下边混合177/2,上边混合107/8,再按纵坐标得到1457/64。此点的四角权重为['7/64', '1/64', '49/64', '7/64']。
坐标(0,1):下边混合100,上边混合10,再按纵坐标得到10。此点的四角权重为['0', '0', '1', '0']。
坐标(3/4,0):下边混合31,上边混合121/4,再按纵坐标得到31。此点的四角权重为['1/4', '3/4', '0', '0']。
坐标(1,0):下边混合8,上边混合37,再按纵坐标得到8。此点的四角权重为['0', '1', '0', '0']。
坐标(5/8,5/8):下边混合85/2,上边混合215/8,再按纵坐标得到2095/64。此点的四角权重为['9/64', '15/64', '15/64', '25/64']。
边界、角点和内部点均使用同一混合规则,完整记录可复查任一中间值。
怎样独立复核
独立使用四角权重:(一减横坐标)乘(一减纵坐标)、横坐标乘(一减纵坐标)、(一减横坐标)乘纵坐标、横坐标乘纵坐标。四个权重非负且和为一,结果应在角点最小值与最大值之间。
插值并没有找回图像中从未记录的细节。本例只讨论一个方格内的数值混合,方格外延伸、边缘重复、透明度和颜色空间都需要单独约定。交换两轴的计算先后,在本例精确计算条件下应得到相同结果。
练习时可以只改变一个输入,再预测哪一步会最先改变。保留中间记录,检查空状态、相等数值和刚好落在边界的情况。最终结果碰巧相同,并不能证明两个过程等价;反过来,采用不同规则得出不同结果,也不应立即视作程序故障。
