Subpixelrendering

Ein Subpixel (etwa „Teilbildpunkt“) ist eine Untereinheit bei der Unterteilung eines Pixels.

Anwendung in der Bilddigitalisierung

Bei der Bildaufnahme werden Größe und Anzahl der Pixel meist durch das Aufnahmegerät bestimmt, teils auch durch die zu übertragende Datenmenge begrenzt. Durch Interpolation ist es möglich, Information über die Lage eines Bildinhalts zu erhalten, wobei die durch die Pixel vorgegebene Auflösung übertroffen wird. Hier spricht man von Subpixel-Information.

Eine Anwendung finden Subpixel bei Vermessungsaufgaben. Hier können Lage und Größe eines Objekts im Bild mit hoher Genauigkeit ermittelt werden, indem der Kantenverlauf mit einer mathematischen Funktion angenähert wird und dann der Wendepunkt dieser Funktion mit hoher Genauigkeit berechnet wird. Dort liegt die genaue Kante. Die real erreichbare Genauigkeit liegt beim 10- bis 50-fachem der Primärauflösung. Auch durch Korrelation lässt sich die genaue Lage eines Bildelements oder -teils in einem anderen Bild subpixelgenau ermitteln. Dies wird etwa bei der 3D-Rekonstruktion von Stereobildern angewandt oder beim Zusammenfügen von Teilbildern zu einem Gesamtbild (Stitching, Panoramabilder).

Subpixel-Rendering

Als Subpixel werden ebenfalls die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau von LCD-Computerbildschirmen bezeichnet, aus denen sich ein Pixel zusammensetzt. Da die Subpixel bei dieser Art von Geräten direkt nebeneinander angeordnet sind, ist es möglich, durch das Rendern von Bildern in dreifacher horizontaler Auflösung von diesen Subpixeln Gebrauch zu machen, um die Darstellungsqualität zu verbessern. Diese Technik wird SubPixel-Rendering genannt.

Beispiel für Subpixel-Rendering mit Vergrößerung. Von links nach rechts: Normale Rasterung ohne Antialiasing, Subpixel-Rendering ohne Antialiasing, normale Rasterung mit Antialiasing, Subpixel-Rendering mit Antialiasing.

Beispieltext, siehe rechts

Der Beispieltext, von einem 19" Flachbildschirm abfotografiert. Die

Der Grad der Verbesserung hängt stark vom Ausgabegerät und der Wahrnehmung (u. a. Farbenfehlsichtigkeit) des Benutzers ab. So verfügen moderne Flüssigkristallbildschirme über Streufolien, die das Leuchten einzelner physikalischer Subpixel auf das gesamte logische Pixel verteilen. Schlecht angepasstes Subpixel-Rendering kann daher auch als störend (Farbsäume, verschwommene Buchstaben) wahrgenommen werden.

Produkte wie zum Beispiel ClearType von Microsoft, CoolType von Adobe oder Quartz von Apple setzen immer eine herstellerspezifische Mischung aus Subpixel-Rendering und normalem Antialiasing ein. Man spricht darum auch von „Subpixel-Antialiasing“.

Zwar zeigen derartige Subpixel-Rendering-Techniken wegen der systematischen Anordnung der RGB-Elemente nur auf LCD-Computerbildschirmen ihre volle Wirkung, jedoch kann, je nach subjektiver Wahrnehmung, auch auf CRT-Monitoren die Lesbarkeit eventuell erhöht werden, da trotzdem ein Antialiasing-Effekt auftritt und somit die Buchstabendarstellung verfeinert.

Bei der Schriftdarstellung ohne Kantenglättung wird jedes Pixel vollständig ausgefüllt.

Mit dem klassischen Antialiasing erreicht man schon eine bessere Darstellungsqualität, jedoch gehen feine Details verloren.

In der Theorie erreicht man mit reinem Subpixel-Rendering mehr Details, in der Praxis sind aber deutlich störende Farbsäume an den Rändern zu erkennen.

Man kombiniert in der Schriftdarstellung das Subpixel-Rendering mit Antialiasing, um eine bestmögliche Darstellungsqualität zu erreichen und damit die Lesbarkeit enorm zu steigern. Bei starker Vergrößerung (links) erscheinen die Buchstaben recht farbenreich, dies ergibt sich aber aus der Anordnung der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau (rechts).

Weblinks

• Sub-Pixel Font Rendering Technology