Kann ein optischer Tiefpassfilter über einen Objektivfilter angewendet werden?

Bei Kameras ohne optischen Tiefpassfilter (OLPF) , die immer häufiger verwendet werden, nähert sich die hohe Auflösung des Sensors oft dem Auflösungsvermögen vieler Objektive, die möglicherweise mit dieser Kamera verwendet werden, oder übertrifft sie sogar. Das bedeutet, dass die Grenzen des Objektivs selbst den Vorteil bieten, Moiré zu reduzieren . Die Reduzierung von Moiré , auch bekannt als Aliasing , ist der springende Punkt beim Platzieren eines OLPF, manchmal auch als Anti-Aliasing (AA) -Filter bezeichnet, vor dem Sensor.

Ein OLPF funktioniert, indem es das auftreffende Licht in vier Pfade bricht. Da diese sehr eng beieinander liegen, hat dies den Effekt, dass das auf den Sensor direkt hinter dem OLPF fokussierte Bild leicht unscharf wird. Sie können die vier verschiedenen Bilder nicht erkennen, da die Größe der vom OLPF erzeugten Ausbreitung ungefähr der Größe eines einzelnen Pixels entspricht, was die kleinste Erkennungseinheit ist, zu der der Sensor in der Lage ist.

Es gibt zumindest diese Probleme, wenn man versucht, dies vom Objektiv aus zu tun.

• Das Licht auf der Vorderseite und sogar auf der Rückseite des Objektivs wird nicht fokussiert. Gegenwärtige OLPFs sind so ausgelegt, dass sie fokussiertes Licht brechen.
• Änderungen innerhalb des Objektivs, wie z. B. das Bewegen von Fokuselementen oder Zoomelementen, die die Brennweite ändern, würden unterschiedliche Streuungen des am Objektiv montierten OLPF-Effekts erfordern, um die gewünschte Unschärfe der Nyquist-Frequenz des Sensors zu erhalten .
• Wechselobjektive müssen mit einer Vielzahl von Kameramodellen kompatibel sein, von denen viele andere Sensordesigns als die anderen Modelle haben, die auch mit dem gleichen Objektivfassungsdesign kompatibel sind. Ein für einen Sensor mit 4 µm Pixelabstand optimierter Filter wäre in einer Kamera mit einem 6 µm Pixelabstandssensor nicht verwendbar. Dieses Problem wird auch dadurch verstärkt, dass verschiedene Kameras hochauflösende Sensoren verwenden, die oft 20 MP überschreiten, um HD-Videos zu produzieren, die nur etwa 2 MP in Bezug auf die Auflösung betragen. Einige verwenden Downsampling, andere überspringen Pixel. Jede Methode erzeugt ihre eigene Aliasing -Variante .
• Selbst mit einem Objektiv mit fester Brennweite und festem Fokus wäre es schwierig, einen Filter zu entwerfen, der den gewünschten Effekt für ein einzelnes spezifisches Sensordesign erzielen könnte. Wenn so etwas innerhalb der Grenzen der heutigen Konstruktions- und Fertigungstechnologie von der Vorderseite des Objektivs aus genau genug erreicht oder sogar hinter dem hinteren Element des Objektivs angebracht werden könnte, wäre es teuer und so empfindlich gegenüber Temperaturänderungen und anderen Umgebungsfaktoren es konnte nur in einer streng kontrollierten Umgebung verwendet werden.

Die meisten dieser Probleme sind weniger schwerwiegend, wenn die betreffende Kamera Pixel überspringt, um Videos mit HD-Auflösung zu produzieren. Da die Pixelgröße dieselbe ist, aber nur etwa jedes dritte oder vierte Pixel zu jedem Videobild beiträgt, wäre die Fehlertoleranz in Bezug auf die genaue Menge an erzeugter Unschärfe viel größer. Es gibt einige solcher Produkte auf dem Markt, die darauf abzielen, die Anti-Aliasing-Leistung von Kameras zu verbessern, die bereits über einen OLPF verfügen, aber sie sind kameraspezifisch (nicht objektivspezifisch) und werden in der Regel im Spiegelgehäuse der Kamera installiert und nicht am Objektiv. Sie halten normalerweise den Reflexspiegel während der gesamten Zeit, in der sie installiert sind, in der oberen Position.

Das Problem mit Aliasing in Videos hat mit der Methode des Downsampling des hochauflösenden Sensorbildes zu tun, um ein 1080p-Videobild (ungefähr 2 Megapixel, ein Bruchteil der Auflösung moderner Bildsensoren) zu erzeugen, bei dem Zeilen übersprungen werden (nur Lesen alle drei oder vier Zeilen vom Sensor).

Dies ist vergleichbar mit dem Skalieren von Bildern mit "nächster Nachbar"-Resampling in Photoshop (oder einem anderen Bearbeitungsprogramm). Die Lücken zwischen den ausgelesenen Pixeln sind viel größer als der Unschärferadius von 1 Pixel des AA-Filters der Kamera.

Es gibt jedoch After-Market-Lösungen für Video-Aliasing, einschließlich objektivmontierter Lösungen, wie Sie vorschlagen , obwohl ich mir vorstelle, dass der eventuelle Unschärferadius etwas von der Brennweite abhängt.

Eine bessere Lösung ist es, einen Filter von Mosaic Engineering zu bekommen , der hinter dem Objektiv montiert wird, der auch speziell für DSLR-Videos entwickelt wurde (um eine ausreichende Unschärfe für Sensoren zu bieten, die Zeilensprung verwenden).