Σταματήστε να πιστεύετε ότι η ψευδαίσθηση της τηλεόρασης είναι η πραγματική αλήθεια για την ενίσχυση των εικόνων

Το έχετε δει ξανά και ξανά. Το FBI χρησιμοποιεί την προηγμένη τεχνολογία για να «ενισχύσει» μια θολή εικόνα και να βρει το πρόσωπο του κακοποιού στο χειρότερο δυνατό πλάνο. Λοιπόν, το How-To Geek καλεί το μπλόφα τους. Διαβάστε παρακάτω για να δείτε γιατί.

Είναι ένα από τα πιο συνηθισμένα τρόπαια στην τηλεόραση και τις ταινίες, αλλά υπάρχει κάποια πιθανότητα μια κυβερνητική υπηρεσία να έχει πραγματικά την τεχνολογία να βρει πρόσωπα όπου υπάρχουν μόνο θολά pixels; Θα κάνουμε το επιχείρημα ότι όχι μόνο είναι αδύνατο με την τρέχουσα τεχνολογία, αλλά είναι πολύ απίθανο να είναι ποτέ μια τεχνολογία που θα δούμε ποτέ. Πετάξτε γύρω μας για να μας δείτε να βάζουμε αυτή την τράπα κάτω από τους φακούς της επιστήμης και της τεχνολογίας και να αποδείξουμε ότι είναι λάθος μια για πάντα.

Πώς η απεικόνιση και το φως αποδεικνύουν ότι όλες οι εικόνες είναι περιορισμένες

Όλες οι τεχνολογίες απεικόνισης, είτε ψηφιακές είτε αναλογικές, λειτουργούν σχεδόν με τον ίδιο τρόπο. Ας σκεφτούμε για κάμερες για μια στιγμή. Όλες οι κάμερες δημιουργούν κάποιο είδος εικόνας όταν το φως (τα σωματίδια που ονομάζουμε φωτόνια) αλληλεπιδρά με κάποιο μέσο δημιουργίας εικόνων. Στις ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, είναι ένας φωτοηλεκτρικός αισθητήρας. Στις κάμερες φιλμ, είναι μια ταινία φιλμ που έχει υποστεί χημική επεξεργασία, ευαίσθητη στο φως.

Μπορεί να σας εκπλήξει να γνωρίζετε ότι οι φωτογραφικές μηχανές που βασίζονται σε φιλμ μπορούν να αποτυπώνουν περισσότερες λεπτομέρειες από τις ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές εξαιρετικά υψηλής ανάλυσης. Αλλά ακόμα και με μια φωτογραφική μηχανή μεμβράνης, μόνο μια περιορισμένη ποσότητα φωτός μπορεί να καταγραφεί στην ταινία. Το ίδιο ισχύει και για οποιαδήποτε συσκευή απεικόνισης, είτε πρόκειται για συσκευή εγγραφής βίντεο, ψηφιακή φωτογραφική μηχανή είτε για επίπεδο σαρωτή. Και δεδομένου ότι οποιαδήποτε εικόνα λαμβάνεται σε μια πεπερασμένη χρονική περίοδο (συνήθως κλάσματα ενός δευτερολέπτου, στην περίπτωση φωτογραφικών μηχανών), υπάρχει αναγκαστικά ένα ανώτερο όριο στις λεπτομέρειες κάθε ληφθείσας εικόνας.

Στην ψηφιακή απεικόνιση, αυτό το ανώτατο όριο έχει συχνά σχέση με το ανώτατο όριο που έχει η κάμερα ή η συσκευή - ο αριθμός των pixel που οι αισθητήρες μέσα στην κάμερα είναι σε θέση να ανιχνεύσουν, για παράδειγμα. Αυτό αφορά όλα τα όρια της ίδιας της συσκευής και είναι ελαφρώς διαφορετικό από το πρόβλημα μιας πεπερασμένης ποσότητας φωτός που φτάνει στα μέσα στη μηχανή. Με απλά λόγια, καμία κάμερα, ανεξάρτητα από το πόσο προηγμένη, έχει μια άπειρη ικανότητα επίλυσης.

Όλα τα δεδομένα είναι προϊόν άλλων δεδομένων-σκουπίδια, σκουπίδια

Οι υπολογιστές είναι ενδιαφέρουσες μηχανές, αλλά δεν είναι χωρίς τους περιορισμούς τους. Ένα από τα πράγματα που οι περισσότεροι άνθρωποι παρερμηνεύουν σχετικά με τους υπολογιστές είναι ότι δεν είναι πραγματικά σε θέση να δημιουργήσουν "νέες" πληροφορίες, απλώς δημιουργούν "διαφορετικές" πληροφορίες. Στα μαθηματικά, όταν ένα μέρος μιας εξίσωσης είναι εναντίον ενός άλλου μέρους, ονομάζεται μια λειτουργία. Όταν το Υ = Χ + 1, το Υ είναι συνάρτηση του Χ. Οποιοσδήποτε, το Χ είναι, το Υ συσχετίζεται άμεσα.

Οι υπολογιστές λειτουργούν με παρόμοιο τρόπο. Μπορείτε να δώσετε στον υπολογιστή σας ένα τεράστιο αρχείο κειμένων με τυχαία γράμματα και ένα λεξικό και πείτε του να οργανώσει αυτά τα περιορισμένα σύνολα γραμμάτων σε λέξεις από το λεξικό. Αυτό λειτουργεί επειδή το τελικό προϊόν μπορεί να αναλυθεί σε συνάρτηση με το σύνολο των τυχαίων γραμμάτων, τις λέξεις από το λεξικό και τις οδηγίες για τη δημιουργία ενός από το άλλο.

Φανταστείτε ότι κάνετε την εργασία άλγεβρας στον υπολογιστή σας. Συνδέετε μια σειρά αριθμών στην εξίσωσή σας "Y = X + 1". Πρώτον, X = 1, έτσι 1 + 1 = 2. Αλλά τι θα συνέβαινε αν πιέσατε τα λάθος πλήκτρα και εισάγετε λάθος αριθμούς; Θα λάβετε ακόμα τη σωστή απάντηση; Εάν σκοπεύατε να πείτε X = 1, πληκτρολογώντας X = 11, ο υπολογιστής θα σας έδινε τη σωστή απάντηση; Το ερώτημα είναι, βέβαια, απαράδεκτο. Αυτή είναι η έννοια του "Garbage In, Garbage Out". Με άλλα λόγια, τα λανθασμένα δεδομένα θα δώσουν λάθος απάντηση.

Όπως η εξίσωση μας, οι "βελτιωμένες" εικόνες είναι συνάρτηση της αρχικής εικόνας. Όταν ξεκινάτε με μια θολή εικόνα ή με εικονοστοιχεία (ή ακόμα και μια απότομη καθαρή, για αυτό το θέμα), κανένα ποσό φίλτρων ή μαγικό υπολογιστή δεν μπορεί να μεταδώσει πληροφορίες από ένα μέρος όπου οι πληροφορίες απλώς δεν υπάρχουν. Ακριβώς όπως το "1 + 11" ποτέ δεν θα οδηγήσει σε "2", μια περιορισμένη εικόνα δεν θα οδηγήσει ποτέ στη λεγόμενη "βελτιωμένη" έκδοση.

Γιατί δεν υπάρχει λειτουργία για τη δημιουργία δεδομένων από τίποτα

Μπορείτε να ρωτήσετε την ερώτηση: "Δεν είναι δυνατόν να δημιουργήσετε μια λειτουργία που να προσθέτει λεπτομέρειες σε μια κακή εικόνα;" Λοιπόν, δεν είναι πιθανό να δημιουργήσουμε μία οποιαδήποτε στιγμή σύντομα. Απλά επειδή αναγνωρίζουμε μια διάταξη pixels ως πρόσωπο δεν σημαίνει ότι είναι ένα πραγματικό πρόσωπο. Το τμήμα του προσώπου είναι η αντίληψή μας για τα δεδομένα αυτά - στην πραγματικότητα, βλέπουμε μόνο δεδομένα! Για να ληφθούν δεδομένα εικόνας και να μετατραπούν σε "καλύτερα" δεδομένα είναι αδύνατο. Μια λειτουργία που δημιουργεί κάτι τόσο συγκεκριμένο όσο ένα ανθρώπινο πρόσωπο από τα δεδομένα ανοησίας θα απαιτούσε την πραγματική γνώση του τελικού προϊόντος-θα πρέπει να γνωρίζετε το πρόσωπο του πραγματικού προσώπου για να το «βρείτε» στην ασάφεια εικόνα, ποιο είδος θα νικήσει το σημείο της φανταστικής αυτής τεχνολογίας.

Μπορεί να είναι δυνατή η δημιουργία κάποιου είδους εικόνας που μοιάζει με πρόσωπο από δεδομένα εικόνας σκουπιδιών, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι αυτό το προϊόν θα είναι σχετικό. Μπορεί να δημιουργήσει ένα πρόσωπο που δεν μοιάζει πραγματικά με το πρόσωπο που ήταν πραγματικά εκεί. Θα ήταν πιο πιθανό να δημιουργηθεί μάζα pixel που μοιάζει με μια "διαφορετική" έκδοση του τι υπάρχει. Στη λογική της τηλεόρασης, υπάρχει ένα πρόσωπο κλειδωμένο πίσω από την εικόνα και οι καλοί άνθρωποι απλά θα βρουν έναν τρόπο να φτάσουν σε αυτό. Στην πραγματικότητα, είναι μόνο δεδομένα - και κάθε λειτουργία που αναπαριστά τις συνθήκες μιας φωτογραφίας που έχει πυροβοληθεί ήδη έχει αυτές τις πληροφορίες μέσα σε αυτήν.

Πώς να γνωρίζετε ότι η κυβέρνηση δεν κάνει αυτό το αδύνατο πράγμα

Πολλά χρήματα δαπανώνται από κυβερνητικές υπηρεσίες όπως η NASA για να ψάξουν στον ουρανό με δορυφορικά τηλεσκόπια όπως το Hubble και το Kepler. Αυτά τα πεδία και άλλοι στη γη παρέχουν εκπληκτική, βαθιά διαστημική ψηφιακή φωτογραφία φωτός και επίσης άλλα μήκη κύματος στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα - πράγματα όπως ραδιόφωνο και μικροκύματα, και ακτινοβολία υψηλής συχνότητας, όπως η ακτινοβολία γάμμα και ακτίνων Χ. Αλλά όλες αυτές οι εικόνες υπόκεινται στους ίδιους περιορισμούς που συζητήσαμε νωρίτερα. Είναι στιγμιότυπα εγκαίρως. Μια περιορισμένη απεικόνιση των ακτίνων Χ είναι η ίδια με μια περιορισμένη απεικόνιση του ορατού φωτός. Εάν οι εικόνες θα μπορούσαν να "ενισχυθούν", η βαθιά φωτογραφία χώρου θα ήταν εύκολη για οποιονδήποτε και όλοι να κάνουν. Εάν μπορείτε να "ενισχύσετε" μια εικόνα με μεγέθυνση σε ένα πρόσωπο σε ένα πλήθος, γιατί να μην βγείτε έξω, να τραβήξετε ένα στιγμιότυπο του ουρανού και να το «ενισχύσετε» για να δείτε τις λεπτομέρειες στο έδαφος του Πλούτωνα; Εάν αυτό ήταν δυνατό, θα μπορούσε ενδεχομένως να περιέχει μια εικόνα - οποιαδήποτε εικόνα όλα τα δεδομένα εικόνας στο σύμπαν.

Είναι δυνατή η πραγματική χρήσιμη βελτίωση εικόνας?

Απλώς και μόνο επειδή ο τρόπος με τον οποίο η τρισδιάστατη γραφή παρουσιάζει τη βελτίωση της εικόνας είναι λάθος, λάθος, λάθος, δεν σημαίνει ότι τα προγράμματα γραφικών δεν είναι χρήσιμα εργαλεία για αυτό το είδος προβλήματος. Όσο οι πληροφορίες είναι στην πραγματικότητα μέσα στην εικόνα, κάποιο είδος "βελτίωσης" ίσως διευκολύνει την προβολή. Πάρτε, για παράδειγμα, αυτή τη σκοτεινή, σκιασμένη εικόνα, που φωτίζεται για να παρουσιάσει λεπτομέρειες στη σκιά. Αυτός ο τύπος "βελτίωσης" είναι πραγματικός και είναι διαθέσιμος σε οποιονδήποτε έχει υπολογιστή. Η διαφορά είναι ότι τα δεδομένα είναι ήδη εκεί - απλώς το βλέπουμε διαφορετικά. Τα μάτια μας δεν βλέπουν (ανάλογα με την οθόνη σας) τις λεπτομέρειες στο πρόσωπο στα αριστερά. Αλλά η "βελτιωμένη" έκδοση στα δεξιά μας δείχνει πολλές λεπτομέρειες στη σκιά, δίνοντάς μας μια καλύτερη εικόνα του προσώπου του.

Έτσι, το FBI πιθανότατα δεν διαθέτει μαγικές δυνάμεις του Photoshop και δεν μπορείτε να τραβήξετε φωτογραφίες των μικρών πράσινων ανδρών που ζουν στον Πλούτωνα με το funzaver σας. Μην πιστεύετε ό, τι βλέπετε στην τηλεόραση!

Συντεταγμένες εικόνας: Ο Harrison Ford από το Firewall χρησιμοποίησε χωρίς άδεια, υποθέτοντας δίκαιη χρήση. Φως Γράφοντας από BloomsEyeView, Creative Commons. Σκουπίδια από Εκδότης Β, Creative Commons. IMG1189b από HooverStreetStudios, Creative Commons.