AA filtr

[Jan67]

Dostal jsem se náhodou k článku od ClassA na pentaxforu, který je asi rok starý. Byl napsán k diskusi nad přínosem K5IIs oproti K5II, tj. přínosem odstranění AA filtru.

Ten příspěvek mi přijde velmi zajímavý i z pohledu, že Pentax řeší funkci AA filtru pomocí SR.
Odstranění AA filtru považuje chybu i http://www.imaging-resource.com.
Doufám, že překlad bude srozumitelný, vítám Vaše korekce či doplnění.


K5IIs The Pros and Cons of Omitting an AA-Filter

24.10.2012, autor Class A
http://www.pentaxforums.com/forums/pent ... z2iFfOHyY3

AA filter je integrální částí obrazového systému používajícího senzorové pole s barevnou Bayerovou maskou. V rozporu s obecným vědomím není AA filter nutný pro filtraci frekvencí, které by způsobily aliasing v jasovém kanálu. Fill faktor (poměr citlivé a necitlivé části senzoru, pozn.: definován také jako poměr aktivní plochy filtru k souvislé ploše filtru, ideálně 100%) je v moderních senzorech tak vysoký, že jasové moiré nehraje významnou roli.

Nicméně AA filter je nutný, protože senzor s Bayerovou maskou snímá v jedné buňce pouze jednu barevnou složku (R,G nebo B). Bez rozostření způsobeného AA filtrem by byl svazek fotonů dopadající na jednu buňku snímán pouze jednou barevnou složkou. Role AA filtru je tedy v rozdělení svazku fotonů na více druhů buňek (R, 2xG a B).
AA filter je tedy vlastně nepřesné označení ...

AA filter může být přirovnán ke splitteru v 3-senzorových kamerách, který směruje R, G a B komponenty obrazu k patřičným senzorům.
Doufám, že pak bude jasné, jaké konsekvence při absenci AA filtru nastávají:

1) chyba barev
Pokud budou jednotlivé buňky senzoru vybuzeny (pozn. fotony) izolovaně, zobrazí se jako barevné body (červené, zelené nebo modré, podle toho, která buňka byla vybuzena) i tehdy, pokud byl obraz např. monochromatický.

2) barevné moiré
v souladu s předchozím ale mnohem viditelnější, protože síťové struktury moiré se ukazují v mnohem větším měřítku. Postiženy mohou být velké plochy obrazu, viz obr.

moire_before.jpg (54.79 KiB) Zobrazeno 29531 x

3) demozaizační (demosaicing) artefakty
demozaizační algoritmus, který v RAW souboru rekonstruuje plnou RGB informaci pro každý pixel ze všech individuálních R,G,B komponent, může být zmaten detailem, který nebyl prvotně nasnímán. Výsledkem jsou nesmyslné artefakty a umělé struktury.

Je zde mnoho důvodů, proč moiré a další artefakty i při absenci AA filtru (pozn. v praxi) nenastanou:
1. prostorová frekvence scény je dostatečně malá
2. objektiv má otevřenou clonu a jeví se jako AA filter
3. clonové číslo je dostatečně vysoké na to, aby způsobilo dostatečně velkou difrakci
4. objektiv není zcela zaostřen
5. je zde pohybové rozostření

Ve všech těchto případech by bylo pro kvalitnější obraz účinnější odstranit příčinu problému než snímek mírně zlepšit odstraněním AA filtru.

Všimněte si, že (nezbytný) rozostřující efekt AA filtru může být kompletně odstraněn bez ztráty informace, pokud je originální obraz ostrý na na úrovni pixelu. Studiové snímky s bleskem, který zmrazí jakýkoliv pohyb a poskytne dobré osvětlení, umožní záznam a doostření s objektivem na optimální cloně a dosáhne tak optimální úrovně detailů. Cokoliv, co kamera bez AA filtru zaznamená navíc je falešným detailem a může potenciálně zničit části obrazu.

V protikladu k tomu, co je často zmiňováno, moiré nemůže být snadno odstraněno.
- je to vždy manuální proces, vyžadující detailní pozornost. Neexistuje jakýkoliv "batch" proces, opravující moiré automaticky. Můžete nechat opravit v RAW konvertoru, který automaticky opraví barevné moiré ale všimněte si, že je vždy poznat, kde moiré bylo. Jinými slovy, člověk se může zbavit falešných barev ale zbavení se jasových vzorů, které přicházejí s barevným moiré není tak jednoduché. RAW konvertor pak může pomíchat informace které by míchat neměl.
- Informace je nenávratně ztracena. Nějaká nově vytvořená informace musí nahradit ošklivé moiré vzory, a tato záplata nemusí vypadat dobře.

Naproti tomu doostření, potřebné k odstranění malé ztráty kontrastu, způsobené AA filtrem může být aplikováno plošně na celý obraz a může se tak stát parametrem při importu (např. v Lightroomu).
Jsme samozřejmě svědky mnoha porovnání, jak K5IIs překonává K5(II) z pohledu zaznamenaného detailu. Všimněte si ale , že jen několik z nich obsahuje požadovanou přísnost. Velmi známý příklad je založen na manuálním ostření s konfirmací kamerou (velmi nepřesné) a používá f=11 (mnoho detailů je při takové cloně ztraceno). Kdykoliv vidíte porovnání, tak verze s AA filtrem vždy potřebuje doostření. Matice s Bayerovou maskou není geniální v tom, aby současně zaznamenávala barvu současně s prostorovou informací. Rozostření, které bylo nutné pro správné kódování barev negativně ovlivňuje prostorový detail, což je důvod, proč je nutné vždy snímek doostřit. To je stejně tak základní jako správné vyvážení bílé nebo nastavení gammy. Nenechte se zmást porovnáními, které ukazují shodnou úroveň doostření pro AA-verzi a nonAA-verzi.

Pokud očekáváte, že skoro všechny snímky budou obsahovat nějaké reálné rozostření (nedokonalé zaostření, otřes, aberaci skla atd.) pak K5IIs je asi pro Vás. Pokud je Vaším cílem 100% ostrost na úrovni pixelu a používáte studiové osvětlení, atd. pak asi K5IIs není pro Vás. Jakýkoliv detail za barevným rozlišením Vaší kamery způsobí barevné artefakty a pokud jsou detaily pravidelné, způsobí viditelné moiré struktury.

Pravděpodobně většina fotek projevuje nějaké malé rozostření a většina scén nezpůsobí nežádoucí barevné moiré. Nicméně, když barevné moiré udeří, může zruinovat Váš snímek a pravděpodobně je to horší než malá neostrost způsobená efektem AA filtru. Nakonec, většina lidí nevystavuje ve formě, která by stála za rozdíl mezi AAverzí a nonAA-verzí (velká fotka z malé pozorovací vzdálenosti). Moiré struktury mohou být velké, zcela jistě větší než rozdíly v ostrosti na úrovni pixelu.

Čím více Mpx, tím menší je potřeba AA filtru, protože reálné rozostřovací efekty budou hrát roli přirozeného AA filtru. Jedním takovým jevem je difrakce. Když senzor zaznamená 100 až 200 Mpx, pak i difrakce na 2,8 bude dostatečným zdrojem rozostření. Menší clonová čísla způsobí, že ostatní aberace budou dominovat, takže vyšší Mpx nebudou nutné pro zamezení barevného moiré. K5IIs má při 16 Mpx pravděpodobně příliš málo Mpx, aby byla absence AA filtru skutečně praktická.

Můj názor je ten, že v převážné většině názorů je mnohem lepší kompletní obrazový systém (pozn. myšleno vč. AA filtru).

[MnonoaN]

je v moderních senzorech tak vysoký, že jasové moiré nehraje významnou roli.
สล็อต

[Klingo]

Takže po prečítaní som nadobudol dojem,že onen pán je jedným z rady podobných expertov na všetko.Príde mi to,ako klasická obhajoba pre seba samého,prečo ja aparát bez AA filtra nemám.Nie preto,že nemám peniaze ,ale preto,že táto funkcia je blbosť.Pritom zrejme po sebe ani dobre článok nečíta.Prečo?To je jednoduché,uvádza niekoľko dôvodov,prečo moaré nevznikne,citujem:
Je zde mnoho důvodů, proč moiré a další artefakty i při absenci AA filtru (pozn. v praxi) nenastanou:
1. prostorová frekvence scény je dostatečně malá
2. objektiv má otevřenou clonu a jeví se jako AA filter
3. clonové číslo je dostatečně vysoké na to, aby způsobilo dostatečně velkou difrakci
4. objektiv není zcela zaostřen
5. je zde pohybové rozostření

Už posledné dva body sú pre fotografa varovaním,že čosi nieje v poriadku.Nezaostrená(teda celoplošne) ani pohybovo rozostrená fotografia(vyjma úmyselnej-panning)nieje pre fotografa žiadúca a teda sa takejto snímke každý vyhne.Ostáva nám teda rozostrenie spôsobené malou a veľkou clonou.A tu je práve kameň úrazu jeho článku.Práve clony blízko plne otvoreného objektívu a naopak,clony 11-16 sú tie najčastejšie používané.Jedna pre tvorivý portrét či iné hrátky s hĺbkou ostrosti,tie druhé naopak,pre dosiahnutie čo najväčšej HO pri krajine.U oboch dochádza k prirodzenému spôsobu rozostrenie ním spomenutými vadami alebo tým,že vačšina plochy je v neostrej časti obrazu.Tomuto je prakticky nemožné sa vyhnúť.
PREČO SI POTOM KAZIŤ OBRAZ ĎALŠÍM ROZOSTRENÍM AA FILTROM!!!
Z praxe používam clony 5,6-9 najmenej.Tie sú vhodné naozaj hlavne v ateliéri,kde je nutná dokonalá kresba a celý model musí byť preostrený a vojde sa do danej hĺbky ostrosti.Navyše aj tu píše,že pre vznik moaré musia nastať špecifické podmienky-opakujúci sa vzor vhodnej veľkosti.A tu nastupuje výhoda digitálu ako takého a obzvlášť riešenia od pentaxu.Kontrola snímky nieje nič problematické a následná oprava zapnutím filtra tiež nieje u našej značky nič ťažké.Naviac mám skúsenosť ,že ani AA filter moaré odstrániť nedokáže a je dobre viditeľné-klasicky žalúzie,drôtenný plot, pruhovaný oblek a pod..
No asi každému je jasné,že krajinár sa stretne v prírode s pravidelným,opakujúcim sa vzorom len veľmi ťažko.Preto je absencia AA filtra,ktorý naozaj množstvo detailov v obraye a jeho celkovú ostrosť zvýši,jednoznačným prínosom a posunom vpred.Ak teda tlačí dostatočne veľké obrazy,aby to využil.To čo autor článku píše,že väčšina tlačí malé ,prípadne dáva zmenšeniny na web je síce pravda,ale ten väčšinou o AA filtri ani len netuší a aj zrkadlovmu má iba preto,že teraz stojí toľko,čo lepší kompakt.Ale to je už o inom.

[fakt]

Viděl jsem porovnání snímků z K-5 II a K-5IIs a musím říci, že si příští tělo koupím bez AA filtru.
Nečetl jsem manuál a vysvětlení, ale viděl fotografie. Rozdíl tam prostě je.

[hilda4sea]

Vždy jsem byl zastáncem předností K-5IIs, u které Pentax skvěle zvládnul problematiku moiré . Měl jsem K5 i K5IIs a jednoznačně model bez AA filtru dával více detailů, ostřejší a brilatnější snímky. Handicap = moiré je komplexní záležitostí. Vliv má použitá clona, úhel záběru, typ osvětlení atd. Ve výsledném snímku lze ovlivnit vznik moiré jednak jeho převzorkováním, jednak ne vždy se snímek s moiré na monitoru ukáže jako snímek s moiré na papíru. Jistě do módní fotografie je lepší jít s AA filtrem, ale na druhou stranu některé, ve fashion hojně používané, FF a MF jsou bez AA. Tak to asi tak moc nevadí. Problém se pak jeví spíše jako akademická diskuse než praktický zádrhel .
Dnes už snad kromě Canonu mají všichni výrobci ve své nabídce senzory bez AA - někteří dokonce jen bez AA.
Za mně osobně dávám senzoru bez AA palec nahoru a v případě K5IIs oba palce .