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Der Tiefpassfilter - 5Ds R und die normale Version

Chasm01

Themenersteller
Hi

Ich muss mal ganz dämlich fragen:

"...die EOS 5DS R auf höchstmögliche Schärfe ausgelegt und nutzt einen Tiefpass-Aufhebungsfilter, der die maximale Auflösung und Bildqualität des Sensors erhöht."

Aber was sind die Nachteile? Irgend ein Nachteil muss das ja haben, sonst gäbe es ja nicht die normale Version bei dem der Filter nicht aufgehoben wird. Weil die Bilder sonst zu scharf werden? :confused:
 
Aber was sind die Nachteile?

Die Anfaelligkeit fuer Farbmoire steigt. Deshalb wuerde man ohne Tiefpassfilter eher Motive ohne periodische Strukturen fotografieren (Landschaften z.B.).

Im Grunde ist das aber gar kein so riesiger Nachteil. Wenn man sich ohne Tiefpassfilter an periodische Strukturen (Architektur z.B.) wagt, kann man auch unschaerfere Objektive zur Reduzierung von Moire verwenden oder bei RAWs per Software nachtraeglich Moire entfernen.


Gruesse,
Paul
 
Ich muss mal ganz dämlich fragen:

"...die EOS 5DS R auf höchstmögliche Schärfe ausgelegt und nutzt einen Tiefpass-Aufhebungsfilter, der die maximale Auflösung und Bildqualität des Sensors erhöht."
Ich muss da mal gleich noch dämlicher fragen: wie hebt man überhaupt einen Tiefpass auf?
 
Ich muss da mal gleich noch dämlicher fragen: wie hebt man überhaupt einen Tiefpass auf?

Einen echten Tiefpass würde ich mit einem Hochpass gleicher Grenzfrequenz und Flankensteilheit aufheben. Klappt aber nur sehr eingeschränkt. Das doppeltbrechende Kristall ist aber, wie Du wissen wirst, gar kein Tiefpass, also muss man auch was anderes tun, um seinen Effekt rückgängig zu machen.
 
Einen echten Tiefpass würde ich mit einem Hochpass gleicher Grenzfrequenz und Flankensteilheit aufheben. Klappt aber nur sehr eingeschränkt.
"Sehr eingeschränkt" ist ein netter Euphemismus, denn der eine Filter sägt die höheren Ortsfrequenzen ab, der Hochpass dann die niedrigeren. Übrig bleibt dann: nichts!

Das doppeltbrechende Kristall ist aber, wie Du wissen wirst, gar kein Tiefpass, also muss man auch was anderes tun, um seinen Effekt rückgängig zu machen.
Man könnte allenfalls eine weitere Doppelbrechung davorsetzen, deren Versatz in die entgegengesetzte Richtung geht, so dass dann das "normale" Antialiasingfilter die jeweiligen Doppelbilder wieder zusammenführt. Wie das aber geht, wo doch zumindest im normalen Filter ein "Lambda-Viertel"-Filter (=Zirkularisationsfilter) zwischen den beiden Antialiasing-Ebenen die Polarisation aufhebt, das ist mir etwas schleierhaft.
 
"Sehr eingeschränkt" ist ein netter Euphemismus, denn der eine Filter sägt die höheren Ortsfrequenzen ab, der Hochpass dann die niedrigeren. Übrig bleibt dann: nichts!

"Hochpass" war das falsche Wort. Man braucht einen Filter mit der "umgekehrten" Übertragungsfunktion (also eine ab einer Grenzfrequenz mit der umgekehrten Steilheit steigenden Verstärkung). Aber auch das funktioniert nur sehr eingeschränkt.

Man könnte allenfalls eine weitere Doppelbrechung davorsetzen, deren Versatz in die entgegengesetzte Richtung geht, so dass dann das "normale" Antialiasingfilter die jeweiligen Doppelbilder wieder zusammenführt. Wie das aber geht, wo doch zumindest im normalen Filter ein "Lambda-Viertel"-Filter (=Zirkularisationsfilter) zwischen den beiden Antialiasing-Ebenen die Polarisation aufhebt, das ist mir etwas schleierhaft.

Die λ/4-Platte wird weggelassen, der eine Teilstrahl bleibt horizontal polarisiert, der andere vertikal. Und dann kann das 2. Kristall tatsächlich beide Anteile wieder zusammenführen.

Edit: Da ich das kürzlich schon mal zu erklären versucht habe:

Waartfarken schrieb:
Eigentlich ist es relativ einfach. Das einfallende Licht enthält einen horizontal und einen vertikal polarisierten Anteil, und die sind im Normalfall gleich stark. Der erste doppelbrechende Kristall lässt nun (im Fall von senkrechtem Einfall) den einen Anteil (z.B. den vertikal polarisierten) geradeaus weiter, bricht den anderen (also in diesem Beispiel horizontal polarisiert) aber horizontal zur Seite, bspw. nach links. Beide Anteile durchlaufen die Dicke des Kristalls und sind an seinem Ende proportional zur Dicke horizontal versetzt und polarisiert, der versetzte horizontal, der "direkte" vertikal. Oder andersrum, damit es deutlicher wird: Alles horizontal polarisierte Licht wurde versetzt, alles vertikal polarisierte nicht. Die beiden Anteile sind also eindeutig zu unterscheiden.

Im Fall wie bei Nikon D800E oder Canon 5DsR liegt der 2. doppelbrechende und gleich dicke Kristall um 180° verdreht. Er lässt also wieder vertikal polarisiertes Licht ungebrochen geradeaus durch, versetzt aber horizontal polarisiertes Licht horizontal um den gleichen Abstand wieder zurück nach rechts, um den es durch den 1. Kristall nach links versetzt wurde. Und damit ist die Wirkung des 1. Kristalls wieder aufgehoben. Es sind also nicht "2 Tiefpassfilter", sondern es ist einfach gar keiner mehr. Und ohnehin sind doppelbrechende Kristalle keine Tiefpassfilter, deren Übertragungskurve fällt nicht einfach mit steigender Ortsfrequenz auf 0, sondern pendelt zwischen 1 (Wellenlänge des optischen Signals (das ich nicht die Lichtwellenlänge!) ist ganzzahliges Vielfaches des Versatzes) und 0 (jeweils dazwischen).
 
Zuletzt bearbeitet:
Die λ/4-Platte wird weggelassen, der eine Teilstrahl bleibt horizontal polarisiert, der andere vertikal. Und dann kann das 2. Kristall tatsächlich beide Anteile wieder zusammenführen.

Edit: Da ich das kürzlich schon mal zu erklären versucht habe:

Danke, ich hatte nicht begriffen, dass tatsächlich doch das Filtersandwich auseinandergenommen und anders wieder zusammengesetzt wird. Ich war fälschlich davon ausgegangen, dass die Filter-Sensor-Einheit gleich bliebe und nur davor eine zusätzliche Komponente eingesetzt würde, die dann freilich nur eine Tiefpass-Filterebene eliminieren könnte, nicht aber die zweite.
 
Danke, ich hatte nicht begriffen, dass tatsächlich doch das Filtersandwich auseinandergenommen und anders wieder zusammengesetzt wird.
Keine Sorge, Canon wird den gleich richtig zusammengesetzt einkaufen. ;)

Einfach weglassen geht nicht ohne Folgen, weil er (die planparallele Platte) Bestandteil des Strahlengangs ist und sich dann andere Eigenschaften verändern. Aber Nikon hat es mit der D800E ja vorgemacht.

Und natürlich ist der Tiefpaß ein Tiefpaß. Räumlich, mit zweidimensionaler rect-Funktion als Impulsantwort (hier auch PSF genannt).
 
Naja, zunächst ist es mal die MTF des Objektivs, die für den Abfall zu hohen Raumfrequenzen hin sorgt.

Ich habe bisher offensichtlich zu wenig über das AA-Filter nachgedacht - schlau wäre es ja, den Versatz zwischen ordentlichem und außerordentlichem Strahl (wenigstens für achsnahe Strahlen) gerade so zu dimensionieren, daß er dem Pixelpitch entspricht, um Farbmoiree bestmöglich zu unterdrücken.

Ist das so? - was sollen dann Aussagen zu "stärkeren" oder "schwächeren" AA-Filtern?
 
Vor allem ist der Sensor selber ein Tiefpass, weil er nicht punktförmig, sondern flächig abtastet. Idealisiert ist seine Übertragungsfunktion eine sinc-Funktion (soweit ich mich erinnere), bloß leider mit der 1. Nullstelle bei der Abtastfrequenz, nicht wie gewünscht der Nyquist-Frequenz. Der AA-Filter bringt die Übertragungsfunktion weiter runter, aber auch nicht auf Null bei der Nyquist-Frequenz. Je "stärker" der AA-Filter, also je größer der Versatz, desto tiefer geht's gegen Null.
 
Aber das bezieht sich auf den monochromen Sensor; da nimmt man Aliasing in Grenzen in Kauf. - Der Hauptgrund für AA-Filter ist doch das Bayer-Pattern, wodurch die Abtastfrequenz im Farbraum nochmal niedriger wird, so daß es ziemlich schnell zu Farbmoiree kommt.

Und ja, eindimensional ist es sinc (oder sinc^2, je nachdem, welche Größe man betrachtet), wenn ich die Mikrolinse und Streulich vernachlässige.
 
Zuletzt bearbeitet:
Aber das bezieht sich auf den monochromen Sensor; da nimmt man Aliasing in Grenzen in Kauf. - Der Hauptgrund für AA-Filter ist doch das Bayer-Pattern, wodurch die Abtastfrequenz im Farbraum nochmal niedriger wird, so daß es ziemlich schnell zu Farbmoiree kommt.

Klar, das ist "monochrom gedacht". Ich habe aber auch noch kein für mich "in sich rundes" Denkmodell für die Effekte des Bayer-Filters gefunden. In Farbe sind Abtast- und Nyquistfrequenz kleiner, für Rot und Blau im den Faktor 2, für Grün um √2. Die Übertragungsfunktionen verlieren etwas von ihrem Tiefpasscharakter, weil punktförmiger abgetastet wird. Die AA-Filter machen aber angeblich weniger Versatz zwischen den Teilstrahlen als der Pixelabstand ist. Und dann kommt das Demosaiken. Alles zusammen überblicke ich noch nicht so richtig.
 
Ich fürchte, damit kommen wir dann auch in einen Bereich, wo sich die Hersteller mit Informationen zurückhalten. ;)
 
Ich fürchte, damit kommen wir dann auch in einen Bereich, wo sich die Hersteller mit Informationen zurückhalten. ;)

Nee, das will ich gar nicht im Detail ergründen. Ich will nur für mich eine Idee bekommen, welche Effekte es da gibt und wie ich sie mir (möglichst einfach) erklären kann. Welchen prinzipiellen Effekt bekommt man, wenn man den Versatz der Teilstrahlen auf 50%, 100%, 150% des Pixelabstands legt? Für den Hersteller ist es dann das "Firmengeheimnis", wie er es genau auslegt und warum.
 
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