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Auswirkungen des AA-Filters *Vergleichsbilder*

Hmm, ein Audio-A/D-Wandler kann doch eigentlich auch mit einer Integrationszeitkonstante samplen [...]

Ja, aber will man das? Dadurch bekommt doch der A/D-Wandler schon einen nicht-linearen Frequenzgang entsprechend einer sin(x)/x-Funktion. In Sonderfällen mag das gewünscht sein, aber i.a. wird man den Frequenzgang doch lieber mit einem vorgeschalteten Filter steuern wollen.

Ich habe gesehen, dass ich einen ganz dummen Fehler [...] Die neue Tabelle ist ab jetzt online.

Hoppla, die unterscheiden sich jetzt ja nicht unerheblich. Ich werde das nachher nochmal neu rechnen, wenn der richtige Computer an ist.

Und noch was ganz anderes: Was spricht eigentlich gegen ein dünnes Milchglas als AA-Filter?


Gruß, Matthias
 
Was spricht eigentlich gegen ein dünnes Milchglas als AA-Filter?
Nun, ein Milchglas wäre auch nichts anderes als eine Mattscheibe. Man würde also kurz vor dem Sensor ein Zwischenbild abbilden, das leicht außerhalb der Fokusebene ist. Über die Dicke (Stärke) könnte man das Verhältnis zwischen richtig fokussiertem und back focus Bild steuern und der Abstand vom Milchglas zum Sensor würde über das Maß vom back focus entscheiden. Will man das wirklich? Zudem wäre die Streuung isotrop, was einen Lichtverlust bedeuten würde.
 
Nun, ein Milchglas wäre auch nichts anderes als eine Mattscheibe. Man würde also kurz vor dem Sensor ein Zwischenbild abbilden, das leicht außerhalb der Fokusebene ist. Über die Dicke (Stärke) könnte man das Verhältnis zwischen richtig fokussiertem und back focus Bild steuern und der Abstand vom Milchglas zum Sensor würde über das Maß vom back focus entscheiden. Will man das wirklich?

Irgendeinen Backfocus-Effekt könnte man ja konstruktiv berücksichtigen. Im übrigen soll der AA-Filter ja leicht unscharf abbilden, eben aus jedem Punkt einen kleinen Klecks machen.

Zudem wäre die Streuung isotrop, was einen Lichtverlust bedeuten würde.

Das glaub ich nun wieder nicht. Oder zumindest glaub ich nicht, dass das einen nennenswerten Effekt hätte. <1/2 Blende würde ich schätzen. Das Milchglas müsste ja nur sehr wenig streuen. Ich werde bei der Gartenarbeit noch ein bisschen drüber nachdenken.


Gruß, Matthias
 
<1/2 Blende würde ich schätzen. Das Milchglas müsste ja nur sehr wenig streuen.
Selbst das wäre zu viel. Das Licht würde an der Rücklinse vom Objektiv reflektiert und würde sich Kontrast mindernd auswirken.

Jetzt ist es mir plötzlich eingefallen, der AA Filter ist physikalisch kein Tiefpassfilter, er ist ein Kammfilter.
 
Selbst das wäre zu viel. Das Licht würde an der Rücklinse vom Objektiv reflektiert und würde sich Kontrast mindernd auswirken.

Wird vom Sensor/AA-Filter nicht ohnehin fast alles Licht zurück zur Hinterlinse reflektiert? Da kann doch eine winzigdünne "Milchglasscheibe", die ein bisschen Licht zurückstreut, den Kohl nicht fett machen.

Jetzt ist es mir plötzlich eingefallen, der AA Filter ist physikalisch kein Tiefpassfilter, er ist ein Kammfilter.

Stimmt. Nichtsdestotrotz wird doch von Sensor + AA-Filter das Verhalten eines Tiefpasses knapp unterhalb der Nyquist-Frequenz gewünscht. Es lässt sich wohl bloß technisch so einfach erreichen. Mit meiner "Milchglasscheibe" wohl auch nicht, obwohl ich noch nicht ganz verstehe, warum nicht.


Gruß, Matthias
 
Ja, aber will man das?
Nein, das will man keinesfalls :). Und ich will keinesfalls die Diskussion hier verwässern, deshalb gehe ich gar nicht näher drauf ein. Macht ihr hier mal mit dem AA-Filter weiter.

P.S.: Nur soviel, das gilt aber auch für die Optik, denke ich: dem Nyquist entgeht man durch nichts, außer eben durch schnell genug samplen oder vorher filtern.
 
Nein, das will man keinesfalls :). Und ich will keinesfalls die Diskussion hier verwässern, deshalb gehe ich gar nicht näher drauf ein. Macht ihr hier mal mit dem AA-Filter weiter.

P.S.: Nur soviel, das gilt aber auch für die Optik, denke ich: dem Nyquist entgeht man durch nichts, außer eben durch schnell genug samplen oder vorher filtern.

Wie meinst Du das? Was das Shannon-Theorem aussagt und was die Nyquist-Frequenz bedeutet, ist hier jedem klar, glaube ich.

Bei einem elektrischen A/D-Wandler hat man zumindest die Chance, nahezu Momentanwerte zu erfassen und damit einen Frequenzgang zu erzeugen, der bis kurz vor Nyquist- oder AA-Grenzfrequenz linear verläuft. Wenn man das gar nicht will, kann man natürlich auch eine längere Intergrationszeit wählen. Bei einem optischen Sensor ist es anders und geht auch nicht anders, die Pixel können nun mal nicht punktförmig gemacht werden, sondern sollten sogar im Gegenteil möglichst die gesamte Sensorfläche lückenlos bedecken. Und damit kriegt der Sensor nun mal näherungsweise diesen etwas ungeschickten sin(x)/x-Frequenzgang.

Wenn die neuen Werte in der Tabelle von nightshot stimmen, wären die AA-Filter interessanterweise auf eine höhere als die Nyquistfrequenz abgestimmt. Das unterdrückt dann vermutlich das erste kleine Maximum der Aliassignale besser. Ich gehe an den großen Rechner und erzeuge eine neue Grafik, wenn's hier im Garten zu kalt wird.


Gruß, Matthias
 
Wenn die neuen Werte in der Tabelle von nightshot stimmen, wären die AA-Filter interessanterweise auf eine höhere als die Nyquistfrequenz abgestimmt. Das unterdrückt dann vermutlich das erste kleine Maximum der Aliassignale besser. Ich gehe an den großen Rechner und erzeuge eine neue Grafik, wenn's hier im Garten zu kalt wird.

Es wurde verblüffend schnell kalt und so eine Grafik ist schnell gemacht. Hier also nochmal die alte Grafik (Pixelabstand = "Stärke AA-Filter" = 7,5μm) und die neue (Pixelabstand 7,5μm, "Stärke AA-Filter" = 4,8μm) (die Werte sind angelehnt an Canon 10D/300D, ich habe aber als Pixelabstand 7,5μm beibehalten).

Wenn das alles so stimmt, würden also eher hochfrequente Aliassignale geduldet (oder sie werden durch andere Tiefpasseffekte, und sei es des Objektivs, schon "runtergebügelt"), aber die mittel- und niederfrequenten Störungen sind nochmal erheblich verringert.



Gruß, Matthias
 
Zuletzt bearbeitet:
Wenn die neuen Werte in der Tabelle von nightshot stimmen, wären die AA-Filter interessanterweise auf eine höhere als die Nyquistfrequenz abgestimmt.
Bei der bisherigen Betrachtung ist das Licht immer senkrecht auf den AA Filter aufgetroffen. Ich hab am Freitag mal das SPIE Archiv durchstöbert was es an wissenschaftlichen Abhandlungen über so einen Filter gibt. In einem Paper wird die Winkelabhängigkeit untersucht und bei 14° wird er um 25% stärker. Ich hab das noch nicht so ganz umrissen, dazu muss ich mir das mit den E-Feld Vektoren und den Kristallachsen mal näher zu Gemüt führen, es scheint aber ein Effekt zu sein, der sich lohnt genauer untersucht zu werden.
 
Wie meinst Du das? Was das Shannon-Theorem aussagt und was die Nyquist-Frequenz bedeutet, ist hier jedem klar, glaube ich.
Das wollte ich nicht in Frage stellen und die Antwort galt UnclePat auf seine Idee des 'intrinsischen Hochpassfilters' (vermutlich meinte er Tiefpass).

Wenn man das gar nicht will, kann man natürlich auch eine längere Intergrationszeit wählen.
Was in der Praxis dem obligatorischen Tiefpass vorm A/D entspricht. Normale A/Ds selbst bieten kaum Möglichkeiten, die Integrationszeit zu varieren.

Aber nochmal, das ist wirklich eine andere Baustelle - bin raus hier.
 
Hmm, ein Audio-A/D-Wandler kann doch eigentlich auch mit einer Integrationszeitkonstante samplen (weiss nicht, ob der deutsche Begriff stimmt, auf Englisch heisst es integrator base time).
Ja.
Allerdings ist die Sperrdämpfung sehr gering.
Für Audio-Signale ist das vollständig unbrauchbar.

Dann habe ich auch schon einen intrinsischen Hochpassfilter der alle Frequenzen >> Nyquist schon stark daempft.
Der Filter fängt schon im Durchlassbereich an deutlich zu dämpfen
(-1 dB bei 52,5%, -3 dB bei 88,5% der Nyquistgrenze).
Die Dämpfung im Sperrbereich zieht sich ewig hin (-20 dB werden erst sicher ab dem 535% der Nyquistgrenze erreicht, -40 dB ab über dem 50fachen!).

Dann braeuchte man nur noch einen Frequenzfilter der Frequenzen aehnlich der Nyquist-Frequenz daempft.
In der Optik ist so etwas nicht konstruierbar.
Nicht mal in der Theorie.

Dann sollte diese Integrationszeitkonstante dem Sensorpixelabstand und die Abtastfrequenz dem Pixelabstand entsprechen.

Bringt das Thema eigentlich nicht wirklich weiter, sollte nur zur Analogie Audio/Video-Frequenz <-> optische Ortsfrequenz beitragen.

Detektoren für Audio, Video, Schall, Erdbebenwellen, Radiowellen sind grundlegend unterschiedlich von Detektoren für Wärmestrahlung, Licht,
Röntgenstrahlung und Radioaktivität, Teilchendetektoren und weiß der Geier was.

Sie sind so grundlegend unterschiedlich, daß die Mathematik und die Möglichkeiten der Signalfilterung vor der Detektion unterschiedlich sind.

Die erste Gruppe mißt eine Feldgröße. Die zweite Gruppe eine Intensität.
Erste Gruppe läßt steilflankinge Filterung des Originalsignals zu, das detektierte Signal nimmt linear mit der Feldstärke zu.
Die zweite Gruppe nur sehr breitbandige Signale. Das detektierte Signal ist
quadratisch von den Feldgrößen abhängig, die selbst nicht mehr detektierbar sind.
 
Detektoren für Audio, Video, Schall, Erdbebenwellen, Radiowellen sind grundlegend unterschiedlich von Detektoren für Wärmestrahlung, Licht,
Röntgenstrahlung und Radioaktivität, Teilchendetektoren und weiß der Geier was.

Sie sind so grundlegend unterschiedlich, daß die Mathematik und die Möglichkeiten der Signalfilterung vor der Detektion unterschiedlich sind.

Obwohl das jetzt ein bisschen vom Thema abdriftet: So grundsätzlich unterschiedlich würde ich das nicht einschätzen/darstellen. Der entscheidende Unterschied dürfte in der Energie liegen, die der Sensor benötigt, im Verhältnis zur (Feld-)Energie, der er ausgesetzt ist. Ein Voltmeter kann nahezu stromlos Spannungen messen, ein Amperemeter nahezu spannungsverlustfrei einen Strom. Die benötigen beide (im Verhältnis) nahezu keine Leistung und können deshalb ein Ergebnis anzeigen, das nahezu nur zu einer der beiden beteiligten Größen proportional ist. Bei einem Fotosensor ist das anders, der muss einen Großteil der auftreffenden Energie (und nicht etwa elektrische oder magnetische Feldstärke) absorbieren, um überhaupt ein Ergebnis zu liefern. Und bestimmt gibt es zwischen diesen beiden Extrema beliebige Zwischenstufen. Mir fällt nur gerade kein griffiges Beispiel ein.


Gute Nacht, Matthias
 
Moin nochmal!


Was mich ja nun doch mal interessieren würde: ich habe das alles hier aus einem mathematischen "Minimalmodell" eines Sensors abgeleitet und ich weiß natürlich, dass da ganz viele Dinge nicht berücksichtigt sind und es dementsprechend fehlerhaft ist. Aber hier gibt es doch bestimmt einige, die sich (beruflich?) etwas tiefer mit der Materie beschäftigen. Was haltet Ihr denn davon? Passt das grundsätzliche Verhalten halbwegs, oder ist es völlig falsch?

Ich meine die Frage sehr ernst und ehrlich. Ich habe versucht zu überschlagen, welche Fehler ich hier wissentlich hingenommen habe und glaube aber, dass ich das Verhalten (im Rahmen des "Minimalmodells") prinzipiell richtig beschrieben habe. Was sagt Ihr?


Gruß, Matthias
 
Hallo zusammen,

ich will mal den Thread aus der Versenkung holen.
Meine S5Pro ist gerade zum Umbau (AA raus) und nun ist natürlich spannend, wie die Kamera dann in der Praxis zu handhaben sein wird. Praxis ist ja, das wurde schon mehrfach gesagt, für jeden etwas anderes.
Nightshot hat auf eine Liste mit Plugins für AA-lose Kameras hingewiesen.

Es gibt spezielle RAW Konverter bzw. Plugins, die genau für AA-lose Kameras gemacht sind und fast alle Falschfarben raus filtern können. Den Link kennst aber schon?

http://www.cic.unb.br/~mylene/PI_201...fs/0004305.pdf

Ich hab versucht mir auch die Quellen dazu zu besorgen, aber ich hab im Moment die falsche IP Adresse. Morgen in der Uni sollte ich Zugriff auf den SPIE Server haben.

Leider ist der Link nicht mehr aktuell. Weiß jemand, wo man die Liste noch finden kann?

Gruß
marfu
 
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