如何以亚像素精度翻译图像？

Question

我有一个需要在屏幕上移动图像的系统。我目前正在使用 png 并将其放置在所需的屏幕坐标处。

由于屏幕分辨率和所需帧速率的结合，某些帧是相同的，因为图像尚未移动完整像素。不幸的是，屏幕的分辨率是没有商量余地的。

我对子像素渲染如何平滑边缘有一个大致的了解，但我一直无法找到资源（如果存在）来了解如何使用着色将图像平移小于一个像素。

理想情况下，这适用于任何图像，但如果仅适用于圆形或环形等简单形状，那也是可以接受的。

Answer 1

子像素插值相对简单。通常，您应用相当于具有恒定相移的全通滤波器，其中相移对应于所需的子像素图像移位。根据所需的图像质量，您可以使用例如 5 点 Lanczos 或其他窗口 sinc 函数，然后将其应用于一个或两个轴，具体取决于您是否需要 X 偏移或 Y 偏移或两者。

例如，对于 0.5 像素移位，系数可能为 [ 0.06645, 0.18965, 0.27713, 0.27713, 0.18965 ]。 （请注意，系数已标准化，即它们的总和等于 1.0。）

要生成水平移位，您可以将这些系数与从 x - 2 到 x + 2 的像素进行卷积代码>，例如

const float kCoeffs[5] = { 0.06645f, 0.18965f, 0.27713f, 0.27713f, 0.18965f };

for (y = 0; y < height; ++y)         // for each row
    for (x = 2; x < width - 2; ++x)  // for each col (apart from 2 pixel border)
    {
        float p = 0.0f;              // convolve pixel with Lanczos coeffs

        for (dx = -2; dx <= 2; ++dx)
            p += in[y][x + dx] * kCoeffs[dx + 2];

        out[y][x] = p;               // store interpolated pixel
    }

Answer 2

从概念上讲，操作非常简单。首先，放大图像（根据需要使用任何插值方法），然后平移结果，最后进行二次采样到原始图像大小。

比例因子取决于您想要执行的亚像素平移的精度。如果要平移 0.5 度，则需要将原始图像放大 2 倍，然后将结果图像平移 1 像素；如果要平移 0.25 度，则需要放大 4 倍，依此类推。

请注意，此实现效率不高，因为当您放大时，您最终会计算实际上不会使用的像素值，因为当您将子采样回原始图像大小时，它们会被丢弃。 Paul 的回答中的实现效率更高。