Статьи

Blending mode — что это такое, и как его использовать

Топ месяца Картография Дизайн
Время прочтения: 6 минут
Диаграмма, объясняющая разные режимы смешивания (blending modes). Источник: https://www.helenmakesmaps.com/post/how-to-use-blending-modes-in-mapping
Blending mode или режим смешивания — один из самых мощных помощников в визуализации карт, и в то же время один из самых недооцененных. Картограф Хелен Маккензи пишет в своей статье, что день, когда она узнала о режиме смешивания, был, возможно, днем, когда ее картографические умения совершили самый большой прыжок вперед.
Режимы смешивания есть во всех основных ГИС, да и в большинстве графических редакторов. QGIS, ArcGIS, Adobe Illustrator – везде есть этот инструмент с одинаковым принципом работы, о котором мы сегодня и поговорим.

Что такое режимы смешивания

Режимы смешивания — это совокупность алгоритмов, которые отвечают за то, как цвета смешиваются между собой при наложении друг на друга. Понимание этих алгоритмов подойдет тем, кто хочет визуализировать два и более накладывающихся друг на друга слоя, либо одновременно показать несколько пересекающихся объектов.
Чтобы показать несколько слоев одновременно, большинство пользователей ГИС использует базовый инструмент — старую добрую прозрачность, предельно понятную в использовании и дающую предсказуемый неплохой результат. Но у нее есть свои минусы – например, она приводит к выцветанию, а если использовать несколько полупрозрачных слоев разного цвета, то в месте пересечения получается сложно объяснимый результат. В некоторых ситуациях это будет критичным, и тут-то к нам и придут на помощь режимы смешивания.
Наглядное сравнение сочетания цветных полигонов со слоем теневого рельефа через прозрачность (в середине) и через режим смешивания (справа). Источник: https://geospatialtraining.com/expert_maps_in_minutes_with_layer_blending/
Более того, режимы смешивания подчеркивают, где количество объектов больше, чем в других местах (хотя да, для этого тоже можно использовать прозрачность):

Где мне найти режимы смешивания?

Режимы смешивания в QGIS находятся в Свойствах слоя, в разделе Стиль, где в русском переводе в настоящий момент они прячутся под вкладкой Отрисовка (иногда ее переводят Рендеринг, как в оригинальной английской версии).
В ArcGIS Pro режимы смешивания прячутся под вкладкой Appearance, и они работают по такому же принципу, что и в QGIS. Главное отличие в том, что платное в использовании творение Esri содержит больше различных режимов.
Как уже было сказано, режим смешивания работает в двух вариациях: смешивание с другими слоями и смешивание с другими объектами выбранного слоя.
Использовать режим смешивания между слоями отлично работает при наложении нескольких растровых слоев друг на друга. Как по мне, уметь их комбинировать — это высший пилотаж визуализации в картографии.
Этот прием особенно популярен у американских картографов, таких как Том Паттерсон и Джон Нельсон.
Под двумя группами скрывается десяток растровых слоев. использующих сразу три режима смешивания. Источник: https://www.youtube.com/watch?v=-sitCuwXAaE

Как использовать режимы смешивания?

Вариант 1. Я хочу видеть два слоя, но не хочу, чтобы один из них вымывался.

Одна из базовых задач, которую решают режимы смешивания — показать два слоя одновременно, например, слой подложки и ваш хороплет (в этом тексте слово подложка эквивалентно термину base map). Добиться этого можно и с помощью прозрачности, но есть риск получить выцветшую карту с тусклыми цветами.
Посмотрим на примере, как решить эту задачу. Например, у нас есть слой с плотностью населения Санкт-Петербурга по административным районам, и нам важно, чтобы помимо этого слоя под ним была видна подложка. Для наглядности воспользуемся двумя вариантами подложки: темный и светлый.
Возьмем в качестве подложки старый добрый OSM и поставим прозрачность на слой плотности населения. Результат, в целом, неплохой, некоторые цвета сливаются, но чуть поиграть с прозрачностью, и будет вполне сносно
Теперь же попробуем режим смешивания "Умножение": и цвета хороплета ярче, и подложка. Чуть поиграться с темно-синим, и будет отличный результат. Теперь же попробуем заменить подложку на темную и посмотрим, что из этого выйдет.
Результат вышел прямо противоположный, наш хороплет скрылся в тени
Умножение (multiply) — один из наиболее часто используемых режимов смешивания. Его механика состоит в том, что он умножает значения цвета одного слоя/объекта на значение цвета слоя/объекта под ним, после чего делит получившееся значение на 250. Таким образом, любой цвет становится темнее, что на светлых подложках выглядит как сохранение цветов, но чем темнее ваша подложка, тем меньше пользы от этого режима смешивания.
Есть несколько режимов смешивания, которые помогают накладывать слои друг на друга при темной подложке — например, Добавление (Addition).
По классике сначала попробуем посмотреть, что будет происходить при изменении прозрачности. Тускловато, но в целом неплохо.
Теперь используем “добавление” и получаем хорошо видимую подложку и яркие цвета
Добавление. Механизм работы этого режима смешивания тоже прост. Пиксели расположенных друг на друге слоев складываются, и результат получается светлее, чем обычно, но не более 255 (так уж устроена RGB схема).

Вариант 2. Хочу получить неоновый эффект в местах концентрации объектов.

Режимы смешивания помогают нам не только добиваться красивых эффектов, но и показывать плотность объектов. Например, возьмем слой улиц для Санкт-Петербурга и посмотрим на него в крупном масштабе.
Все синее, ничего не понятно, можно различить только очень плотные и очень неплотные объекты, и выглядит так себе.
Если мы хотим получить неоновый эффект, то, получается, нужно осветлить наши объекты. Как раз недавно мы узнали об эффекте Добавление, так попробуем его.
Вот он, нужный нам неон
Стало выглядеть гораздо лучше, но местами как будто слишком ярко, неплохо бы сделать чуть тусклее. К большому счастью, есть множество режимов смешивания, которые могут как затемнять пиксели при наложении, так и осветлять. Например, попробуем улучшить результат и используем режим смешивания Экран (Screen).
Неон сохранился, но уже не такой ядреный, линии стали четче и результат лучше.
Алгоритм Экрана чуть более сложный, он похож на сложение, но работает иначе, и при пересечении пикселей разных цветов их результат получается менее светлым. Такое странное название происходит от того, что алгоритм симулирует ситуацию, в которой два изображения показывают через два проектора на одном экране. Оба проектора светят на экран, и получается осветление изображения.
Режимы смешивания — мощный инструмент, который улучшит вашу карту как визуально, так и по смыслу, а один из лучших способов углубиться в их познании – это эксперименты. Но не стоит забывать и про информацию в интернете. Вот несколько источников для вдохновения по теме:
Автор: Александр Зуев