話說二戰(zhàn)的時候，美國轟炸機(jī)每次執(zhí)行任務(wù)，除了滿載著威力強(qiáng)大的炸彈以外，還常常要裝配一臺計算機(jī)，飛機(jī)飛行方向和投彈的拋物線的計算都離不開這臺機(jī)器。可是世界上第一臺電子計算機(jī)在二戰(zhàn)結(jié)束后才發(fā)明，轟炸機(jī)上當(dāng)時攜帶著的“計算機(jī)”其實就是個裝有一大堆齒輪的大箱子，這臺笨重的箱子計算能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上今天的手里拿著的casio計算器，用起來也就比算盤好一些吧。這些機(jī)械計算機(jī)設(shè)計者最為擔(dān)心的問題是里面的一大堆齒輪零件哪天不高興掉下來一兩個，整臺機(jī)器或許就玩不轉(zhuǎn)了，飛機(jī)迷失航向，炸彈誤扔到自己的陣地上就要出大麻煩了。在轟炸機(jī)飛來飛去的時候，不斷的晃動會不會讓機(jī)器失靈成了很多人心頭的憂慮。可這家伙真上了飛機(jī)，人們卻意外發(fā)現(xiàn)它們不僅沒有出問題，計算的結(jié)果反而比在地面用的時候更準(zhǔn)確，令人疑惑不解，難道這些機(jī)器對于過山車的感覺情有獨鐘？人們知道了機(jī)器的這個“怪毛病”之后，干脆在地面的機(jī)器里安裝上了振動器，讓它們一邊輕輕晃，一邊工作，體驗一下地面飛行的感覺，它們不僅不會進(jìn)入夢鄉(xiāng)，還會工作得更好。

這些計算機(jī)究竟為什么會喜歡坐灰機(jī)而不暈?zāi)?#xff1f;經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在精度上，這些機(jī)械玩意肯定沒法跟現(xiàn)在的電腦比，計算不可能算到小數(shù)點之后很多位，常常要四舍五入。舉個例子，假設(shè)計算機(jī)在完成一個任務(wù)的時候，一個參數(shù)先后被乘了五次，這個參數(shù)的精確值是5.4，但是計算機(jī)只能用整數(shù)，5.4只好每次都被四舍五入成了5，正確的結(jié)果應(yīng)該是5.4*5.4*5.4*5.4*5.4=4591.65，可是計算的結(jié)果只有5*5*5*5*5=3125，兩者有不小的誤差，因為每次四舍五入之后的值都比正確的值“矮了一小截”，幾次誤差疊加在一起就變得越來越大。機(jī)器在晃動的時候，會再額外產(chǎn)生一些的小誤差，但并不會雪上加霜，5.4可能被晃成5.5，5.6，四舍五入就是6了，當(dāng)然也可能被晃成5.3，5.2。雖然晃動的誤差完全是隨機(jī)的，但是5.4還是更接近于5，所以最后變成5的可能性更大，假設(shè)五次里5.4三次變成成了5，兩次被化成了6，這樣計算的結(jié)果是5*5*5*6*6=4500,比起3125精確了好多。當(dāng)然“晃動”一定要輕微，不能太厲害，如果5.4最后變成了10就完全不靠譜了。

在這些機(jī)器里，通過加一些隨機(jī)晃動的小誤差，化解掉計算機(jī)四舍五入時候大的誤差，這一招稱為dithering（抖動）技術(shù)，是一個“以毒攻毒”的絕妙主意。

雖然機(jī)械計算機(jī)在幾年后就被淘汰了，可是dithering技術(shù)卻一直被沿用著，近日各種數(shù)碼產(chǎn)品上顯示的圖片，視頻，聲音也時不時需要“抖動”一下。

很多人小時候一定玩過這樣的游戲，用硬紙板制作一個小圓盤，小圓盤上交替涂上紅色和黃色，然后把小圓盤中間穿上一根小支柱，讓小圓盤像陀螺一樣快速旋轉(zhuǎn)，你會看到什么？沒錯，小圓盤既不是紅色，也不會黃色，而是紅黃兩色快速“輪班”在你的眼前閃過，被“調(diào)成”了中間的橙色。

如果一段視頻播放的時候可以顯示的顏色有限，比如只能顯示紅色和黃色，不能顯示橙色（當(dāng)然今天一定不會有那么落后的設(shè)備了，不過幾百種、幾千種顏色還是可能有不夠用的時候），視頻畫面里橙色部分只能像5.4被四舍五入成5一樣，看更接近哪一個，或者被算成紅色，或者被算成黃色。視頻每秒鐘要快速播放24張畫面，眼睛反應(yīng)不過來，覺著看到的是連續(xù)的圖像。我們也可以加一些”抖動“，讓畫面的顏色紅色和黃色交替出現(xiàn)，該顯示黃色時候也閃兩下紅色，該顯示紅色的時候也閃兩下黃色，每次隨機(jī)的發(fā)生。如果我們想展示“深橙色”，就讓畫面顯示紅色的概率大一點，每秒平均多顯示一些次，如果想展示淺橙色，就讓畫面顯示黃色的概率大一點，以這樣的方式“調(diào)色”。像小圓盤一樣，這樣快速變換畫面的dithering就可以欺騙住你的眼睛，“無中生有”創(chuàng)造出畫面中本來沒有的深橙色、橙色、淺橙色各種額外顏色。

一段視頻里可以調(diào)出新的顏色，那么一張靜止的圖片又怎么辦呢？dithering同樣可以發(fā)揮作用。首先拿黑白圖片來說，這是一張正常的黑白照片，里面有黑色，有白色，也有各種深淺不同的灰色元素。

現(xiàn)在如果只給你兩種畫筆，純黑色和純白色，沒有灰色的畫筆。你還能畫出這幅圖的效果嗎？如果只是把圖片里比較淺的灰色將就著用白色表示，把圖片里比較深的灰色“四舍五入”成黑色，圖片就會不幸變成下面的樣子：

效果慘不忍睹。

再看一下下面這張圖片

貌似ok呀！里面顏色深淺可變，咋看起來不只有黑白兩種顏色。可是仔細(xì)一看，里面并沒有灰色的元素，和上一幅圖完全一樣，只有黑點和白點。

相比于第二幅圖，我們在第三幅圖里進(jìn)行了dithering，在黑色的區(qū)域加了一些白點，在白色的區(qū)域加了一些黑點，黑點比例比較多的區(qū)域可以表示深灰色，白點比較多的區(qū)域可以表示淺灰色，我們神奇的變了個魔術(shù)，只用黑點白點就可以畫出深淺變化的圖片。

下面還有一張質(zhì)量更好的dithering圖片，中間的那一個Lena小姐圖里其實只有白色和黑色，沒有任何中間的顏色，不論你相不相信。

看完了黑白、灰度的照片，我們再來看一下彩色的照片

這里有六張圖片，最左上角的那張圖片是神馬顏色的？紅色和藍(lán)色。最右下角的那張圖片是神馬顏色的？紫色。錯了！最右下角的那一張圖片也只有紅色和藍(lán)色，這六張圖片里紅色小方格和藍(lán)色小方格依次變小，到最后很小的時候，紅色和藍(lán)色都會消失，相當(dāng)于我們把紅色和藍(lán)色小點”勾兌“成了紫色，在動態(tài)視頻里，通過不同時間點顯示不同顏色，dithering可以在你的眼前變出不存在的顏色；在靜態(tài)的圖片里，dithering則是在不同的位置灑下密密麻麻不同顏色的小點來讓你產(chǎn)生顏色錯覺。

在下面三張圖里，第一張圖是正常的圖片，在第二張圖里，可以用的顏色數(shù)量大大減少，這只貓成了“大花臉”，圖片變得模糊。在第三張圖里我們用了dithering技術(shù)，雖然顏色的種類和第二張一樣多，但是看起來卻舒服了好多。

dithering除了可以在圖像中欺騙你的眼睛以外，在聲音中也可以欺騙你的耳朵。如果一段音樂每個時間點的幅度都被四舍五入處理，原來的音樂里就會摻雜進(jìn)其他頻率的雜音，影響效果。如果我們讓各個時間點的幅度加上一點小的誤差，這種四舍五入產(chǎn)生的雜音就會被削弱和平均化，表面上降低聲音質(zhì)量的方法反而讓聲音效果更好。

http://songshuhui.net/archives/65689#comments

http://en.wikipedia.org/wiki/Dither

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/hwl1023/p/3593553.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的图片处理中的Dithering技术的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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