Wie entsteht Aliasing und Moire und was kann man dagegen tun?

[valentinerst]

Hallo Leute

Mich würde einmal interessieren wie Aliasing und Moire entstehen warum DSLR Kameras mehr davon betroffen sind ales andere und was man dagegen tun kann. Hat es teilweise auch damit zu tun wenn falsch oder zu scharf fokusiert wurde? Unten habe ich ein paar Beispiele als Link parat.






Liebe Grüsse
Valentin

[pilskopf]

Die Canons sind diesbeztüglich halt einfach scheiße. Ich red da gar nicht um den heißen Brei, deren Auflösung ist scheiße. Statt 720p bekommst du 480p höchstens, statt 1080p bekommst du höchstens 720p, eher drunter. Das Problem ist Interpolation, und zwar schlechtes. Willst du das nicht haben hol dir ne Panasonic GH2, kein Besitzer der Cam kennt das Problem, wilst du Aliasing holst dir ne Canon Knipse, das Problem ist bei denen nicht zu lösen. Aber das sind ja auch Fotoapparate, keine Videocams, die haben einen Spiegel, deutet auf Knipse hin, die Systemkameas haben keinen Spiegel sondern einen Viewfinder, deutet auf Kamera hin, zum Filmen eine Systemkamera nehmen von Panasonic, zum Fotografieren eine DSLR.

[Hamburg82]

Vereinfacht gesagt:

Hat ein Mann zb 10 Streifen auf seinem Pulli in einem gewissen Bildbereich, muss deine Kamera dort mit mindestens 20 Zeilen auflösen, sonst kommt es zu einer neuen, nicht da gewesenen Frequenz. (Aliasing)

kompliziert gesagt:

Das Abtasttheorem besagt, dass ein kontinuierliches, bandbegrenztes Signal, mit einer Minimalfrequenz von 0 Hz und einer Maximalfrequenz  , mit einer Frequenz größer als gleichförmig abgetastet werden muss, damit man aus dem so erhaltenen zeitdiskreten Signal das Ursprungssignal ohne Informationsverlust, aber mit unendlich großem Aufwand (d.h. unendlich viele Abtastpunkte), exakt rekonstruieren oder – mit endlichem Aufwand – beliebig genau approximieren kann.

genau nachzulesen im "Shannon Theorem"
http://de.wikipedia.org/wiki/Nyquist-Sh ... asttheorem

Was man gegen tun kann:
- Auflösung deiner Cam erhöhen oder senken
- Die Brennweite ändern (ändert die darzustellende Auflösung deines Objektes in dem Bildbereich)
- Das Bild leicht unscharf machen (doof)
- ... und die ganzen Möglichkeiten in der Post XD


lg

[Valentino]

Der Grund für Moìre bei den DSLR Kameras, gerade bei den Canon Kameras, liegt an der Signalverarbeitung, dem Lineskipping.
Hier ein Link wo es weiter Unten erklärt wird:
http://ninofilm.net/blog/2010/04/17/536/

Da man für die Videoaufzeichnung nicht den Ganzen Sensor mit z.B. 21Mio Pixel, ließt man nur jede dritte Zeile, vierte oder halt fünfte Linie aus.
So spart man sich eine Menge Rechenpower, hat aber dafür "Abtastfehler".
Dies führt gerade bei regelmäßige Mustern zu heftigem Moìre.
Aus diesem Grund ist das Moìre bei 720p auch deutlicher als bei 1080p.

Oh da war ist etwas zu langsam ;-)

[pilskopf]

Nein man nimmt dann eine Kamera die das Problem nicht hat, da gibts viele.

Nehmen wir an ich will ein Motiv filmen welches 300m entfernt wäre, nehme ich da eine DSLR mit einer 20mm Brennweite und crope dann in der Post um das Motiv groß zu bekommen oder nehme ich ganz einfach das korrekte Objektiv mit entsprechender Brennweite?


Fazit: Nehmt für die Projekte die korrekten Arbeitsmaterialien. Wenn du Linien im Bild hast, nehme einfach keine herkömmliche Canon DSLR. Wenn man Blumen und Menschen mit viel DOF filmt geht eine Canon DSLR aber. Mit ner GH2 zum Beispiel geht beides, aber man sieht auch kleine Pickel wegen der Auflösung.

[cebros]

Hamburg82 klingt ja schon fast wie seinerzeit WoWu... Bei den DSLRs ist die Ursache aber viel trivialer, und hat eher wenig mit Nyquist und Shannon zu tun...

Der Sensoren lösen für Video einfach zu hoch auf, so dass es (bis heute) nicht möglich ist, komplett alle Pixel schnell genug auszulesen. Deshalb behilft man sich mit Line Skipping, das heisst, es werden Zeilen und Spalten übersprungen, z.B. wird nur jedes zweite oder dritte Pixel ausgelesen.

Feine Strukturen treffen dann mal auf ein verwendetes Pixel, mal nicht, deshalb die Moirées und das Aliasing an den Kanten.

[carstenkurz]

Hallo Leute

Mich würde einmal interessieren wie Aliasing und Moire entstehen warum DSLR Kameras mehr davon betroffen sind ales andere und was man dagegen tun kann.

Moire entsteht bei allen Kameratypen und entsteht durch Rasterüberlagerung, das Resultat bzw. Typische am Moire sind regelmäßige überlagerte Wellenmuster, die bei bewegten Bildern ebenso durch eine eigene Bewegungskomponente auffallen.

Bei DSLRs tritt eher Aliasing auf, bzw. Skalierungsartefakte. Der Grund, warum das bevorzugt bei DSLRs so deutlich auftritt ist, dass DSLRs eigentlich Stillkameras sind, die nur zusätzlich Bewegtbild können. Die Auflösung beim Bewegtbild ist deutlich unter der Still-Auflösung, die Kamera muss also die höhere Sensorauflösung irgendwie in die Videoauflösung umrechnen.
Der Vorgang ist heutzutage grundsätzlich in hoher Qualität machbar - kostet aber Zeit und Energie. Photoshop kann sowas z.B. in hoher Qualität, Kameras können das eben nicht. Nicht nur der Aufwand spielt da eine Rolle, hochauflösende Still-Sensoren können ihre volle Auflösung auch nicht in der für Video nötigen Geschwindigkeit liefern. Damit man überhaupt 24-30fps aus so einem Sensor rausholen kann, müssen beim Auslesen Zeilen des Sensors ganz ausgelassen, oder aber mehrere Zeilen zusammengefasst werden. Diese Vorgehensweise erlaubt keine hochwertige Konvertierung der Bayer-Pixel in ein RGB Bild mehr. Das Resultat sind eben diese schon Canon-typisch zu nennenden Artefakte.

Knackige Fokussierung und elektronische Nachschärfung in der Kamera oder per Software können diese Artefakte noch verstärken.

Aus diesen Gründen haben die VDSLRs diese Probleme eben nicht im Still-Modus, sondern nur im Videomodus.

Echte Videokameras haben üblicherweise Sensoren, die an die gewünschte Videoauflösung angepasst sind und müssen keine Skalierung durchführen.



- Carsten

[Hamburg82]

kann sein, dass der ein oder andere hersteller das problem bei seinen fotoapparaten besser im griff hat. ich drehe nicht mit fotoapparaten, sondern mit "echten videokameras" (wie carstenkurz so schön schreibt) und diese haben auch aliasing. eine kamera ohne aliasing kann es nicht geben, es sei denn sie transportiert zelluloid anstatt 1en und 0en :)

[Tiefflieger]

Aliasing ist ein Problem von single Sensor Kameras mit ungenügender Farbauflösung (Farbpalette, Farbverlauf).
Moiré sind Interferenzen von Mustern.

Meine Empfehlung ist eine Dreichipkamera zu verwenden (nur in Camcordern verbaut). Jedenfalls tritt bei der Panasonic X900M kein Aliasing auf (nahezu native FullHD Auflösung) und Moiré nicht als Farbstreifen.
Bei Kinokameras fällt das nur in Vergrösserung auf, bzw. ist durch die hohe Bildauflösung nicht augenscheinlich (im Bereich von 1700 bis 2000 Linienpaaren).

Moiré und Aliasing können auch erst bei Darstellung durch das Bildprozessing von Grafikkarten und HDTV auftreten (Kantenschärfung bei bewegter Kamera)

Gruss Tiefflieger

[Bruno Peter]

Bei der GH2 sieht das Problem so aus:



Es ist nicht so regenbogenfarbig wie bei den einigen Canons.

[domain]

Wie ein Moire durch Interferenzen allein schon mit der Bildschirmauflösung entstehen kann, zeigt dieses Testbild ganz gut. Bitte die unter dem Bild angeführten Anweisungen durchführen.
Bei mir zeigt sich beim Verkleinern übrigens ein merkwürdiger Effekt, ca. eine halbe Sekunde lang sieht man ein tolles Moire, dann schlägt offenbar ein AA-Filter zu und vermanscht so halbwegs das Bild in den kritischen Bereichen. Habe dafür keine Erklärung, aber in der Art müsste es eigentlich bei digitaler Bilderfassung immer geschehen: besser es wird etwas unscharf, als dass so starke Moires auftauchen können.
http://www.fotocommunity.de/pc/pc/display/24957837


P.S.: ev. mit Ctrl und Null erst mal auf Normalgröße bringen

[TheBubble]

Aliasing und Moiré sind das Gleiche, wobei man mit letzterem häufig die durch Aliasing entstehende Interferenzmuster bezeichnet.

Aliasing entsteht immer dann, wenn das Abtasttheorem verletzt wird. Dies kann schon bei der Aufnahme sein, aber auch bei bereits an der digitalen Aufnahme durchgeführten Verarbeitungsschritten, wie Verkleinern oder Vergrößern.

Bei der Aufnahme kann man Aliasing durch einen optischen Tiefpass-Filter im Strahlengang vermeiden, der auf die maximale Sensorauflösung abgestimmt sein muss. So etwas müssten praktisch alle Kareras haben.

Wird jedoch nur ein Teil der Sensorpixel ausgelesen, z.B. nur jede zweite Zeile und Spalte, oder wird ein deratiges Verkleinerungsverfahren per Software angewendet, dann tritt bei detailreichen Aufnahmen (das sind auch solche mit scharfen Kontrastkanten) Aliasing auf, denn das Abtasttheorem wird verletzt. Um das zu vermeiden, müssen alle Sensorpixel verrechnet und die Unterabtastung zusammen mit einer geeigneten Tiefpassfilterung vorgenommen werden.

Macht man es richtig, dann entsteht kein Aliasing. Allerdings wirken diese Aufnahen oft vergleichsweise unscharf, wenn man sie einer Vergleichsaufnahme gegenüberstellt, die weniger aggressiv hohe Frequnzen herausfiltert. Daher wird oft abgewogen: Ein besserer Schärfeeindruck verkauft sich dem Zuschauer häufig besser, als eine aliasfreie Aufnahme.

Es kann natürlich in einigen Anwendungen auch sein, dass es zur Verarbeitung sehr vieler Pixel in Echtzeit an Rechenleistung bzw. Datendurchsatz fehlt, um eine hohe Ausgangsauflösung "richtig" zu einer geringer aufgelösten Aufnahme verrechnen zu können, die möglichst kein oder wenig Aliasing zeigt. In deisem Fall muss man einen Aliasing-Effekt als Kompromiss akzeptieren.

[carstenkurz]

Aliasing und Moiré sind das Gleiche,

Das gleiche sicher nicht. Moiré tritt auf, wenn regelmäßige Muster überlagert werden. Ohne solche Muster kein Moiré. Ein Bild kann Unmengen von Aliasing-Artefakten enthalten, aber keinerlei Moiré. Ebenso kann man Moiré haben, ohne dass klassische Aliasing-Jaggies sichtbar sind.

Moiré kann auch gänzlich ohne jede klassische digitale Technik entstehen. Es ist dennoch eine spezielle Erscheinungsform von Aliasing, denn 'Abtastung' gibt es auch 'analog'.



- Carsten

[TheBubble]

Aliasing und Moiré sind das Gleiche,

Das gleiche sicher nicht. Moiré tritt auf, wenn regelmäßige Muster überlagert werden. Ohne solche Muster kein Moiré.

Moiré, wie es in Bitmaps auftritt, z.B. wenn fein aufeinander zulaufende Linien abbgebildet werden sollen, ist schon ein Interferenz-Effekt, der auch auf Aliasing basiert und damit letztlich auch ein Aliasing-Artefakt.

[pilskopf]

Bei der GH2 sieht das Problem so aus:



Es ist nicht so regenbogenfarbig wie bei den einigen Canons.

Warum verschweigst du denn auch dass es sich hier um einen Crop handelt, wie stark ist dieser denn? Das ist doch kein korrekter Bildausschnitt, poste den gefälligst dazu. Natürlich hat die GH2 keine perfekte Auflösung aber so sieht ein Bild auch auf einer GH2 nicht aus. Versuch doch die Zuschauer nicht auf falsche Fährten zu locken. Ich kenn auch das Bild, das stammt sogar noch aus einem Previewmodell als die GH2 nicht mal draußen war korrekt? Also ich selbst kann Aliasing kaum selbst erzeugen, ich warte immer noch auf das Motiv und die Linse welches sichtbares Aliasing erzeugt, ich denke aber es geht mit einer richtig scharfen Linse wie mit einem Superweitwinkel und fiesen kleinen Linien. Das sollte auch bei deinem Bild der Fall sein.

[carstenkurz]

Moiré, wie es in Bitmaps auftritt, z.B. wenn fein aufeinander zulaufende Linien abbgebildet werden sollen, ist schon ein Interferenz-Effekt, der auch auf Aliasing basiert und damit letztlich auch ein Aliasing-Artefakt.

Deswegen ist es aber nicht das gleiche. Moiré braucht regelmäßige Strukturen zur Entstehung. Aliasing nicht.

Das gepostete GH-2 Bild ist im Übrigen zufällig eine sehr schöne Demonstration für beides - links im Bild sieht man 'typische' Aliasing-Jaggies, rechts im Bild über den gleichen Objektstrukturen typisches Moiré.

Das unterschiedliche Auftreten links und rechts ist nur den etwas unterschiedlichen Winkeln geschuldet.


- Carsten

[carstenkurz]

-Doppel

[Bruno Peter]

Was mir der Canon Support schrieb:

09.Juni 2010: Canon Support meldet sich per E-Mai auf meine Reklamation hin...

Sehr geehrter Herr ******,

vielen Dank für Ihre Anfrage.

Der Moiré-Effekt ist eine Musterbildung, die durch die Überlagerung der Motivstruktur und der Struktur des Aufnahmesensors entsteht, also immer dann, wenn Bildraster unterschiedlicher Auflösung übereinander gelegt werden.

Dies ist ein physikalischer Effekt und kann in den genannten Grenzfällen nicht vermieden werden. Einen Defekt stellt er jedoch nicht dar.

Dadurch, daß unterschiedliche Kameras unterschiedliche Sensoren verbaut haben, kann der Effekt bei unterschiedlichen Frequenzen (Wechsel Hell-Dunkel, bzw. allgemein Streifenmuster) auftreten oder nicht sichtbar sein.

Der von Ihnen beobachtete Effekt kann daher auch in unserem Service nicht behoben werden.
Um den Effekt ggf zu verhindern, kann schon eine kleine Änderung in der Zoomeinstellung Abhilfe schaffen. Bitte testen Sie dies einmal.

Mit freundlichen Grüßen
Ihr Canon Support Center

Am 10.06.2010 legte Canon noch nach:

Der von Ihnen beschriebene Moiré-Effekt ist, wie bereits geschildert, ein physikalischer Effekt und wird von der Abtastung einer periodischen Struktur durch einen zeilenförmigen Sensor verursacht. Die Abtastung ändert sich durch den Zoomvorgang, sowie durch die Änderung des Winkels der beiden Strukturen zueinander. Auch dies ist physikalisch bedingt.
Es liegt hier kein Defekt oder Mangel vor.

Die von Ihnen benannte AF-Justage hat auf den Moiré-Effekt keinen Einfluß, auch besteht kein Zusammenhang zu der Funktionweise von Polarisationsfilter. Diese drei physikalischen bzw. technischen Effekte sind unabhängig voneinander.

Mit freundlichen Grüßen
Ihr Canon Support Center

[Tiefflieger]

Es gibt den Thread
Canon 5D MarkII Anti Aliasing bzw. Moire Filter
viewtopic.php?t=92880?start=0&postdays= ... highlight=

Gruss Tiefflieger

[TheBubble]

Deswegen ist es aber nicht das gleiche. Moiré braucht regelmäßige Strukturen zur Entstehung. Aliasing nicht.

Ich kann mich nur wiederholen: Der hier auftretende Moiré-Effekt ist eine Form von Aliasing, ein Spezialfall, genauer ein Interferenzeffekt hervorgerufen durch eine Unterabtastung regelmäßiger räumlicher Strukturen.

Hier zwei Links mit mehr Details, die meine kurze Beschreibung stützen:
http://en.wikipedia.org/w/index.php?tit ... =499866855
http://de.wikipedia.org/w/index.php?tit ... =104307361

Und wenn jemand den Wikipedia-Artikeln nicht glauben will, dann suche ich noch eine andere Quelle raus.

[Bruno Peter]

Mit meinem Workflow habe ich das Problem bei meiner EOS 550D einigermaßen in Griff bekommen. Lieber wäre mir natürlich eine DSLR ohne dieser Probleme. Die 7D uns noch höherwertigere von Canon haben angeblich dieses Problem nicht mehr, die EOS 650 D dagegen schon noch.

Na ja, die meisten Leute fahren auf das klappbare Touch-Screen Display ab und auf ein paar andere Sachen die kein Mensch sonst braucht.

[carstenkurz]

Ich kann mich nur wiederholen: Der hier auftretende Moiré-Effekt ist eine Form von Aliasing, ein Spezialfall, genauer ein Interferenzeffekt hervorgerufen durch eine Unterabtastung regelmäßiger räumlicher Strukturen.

Und ich kann mich ebenfalls nur wiederholen - auch wenn Moire ein spezielles Auftreten von Aliasing ist, ist es nicht das gleiche.

Jedes Moire ist Aliasing - aber nicht jedes Aliasing ist auch Moire. Es hat schon seinen Grund, warum es diese beiden Begriffe gibt, und wer die gerade in diesem Bereich durcheinanderwirft hilft niemandem,

- Carsten

[TheBubble]

Ich verstehe den Aufreger nicht, mehr als das ich beides in meiner ersten Antwort umgangssprachlich auf "das Gleiche" anstelle präziser auf "die gleiche Ursache" reduziert habe, ist doch gar nicht los. So langsam fühle mich allerdings angegriffen.

Um das Thema zu beenden schlage ich vor, hier nur noch allgemein von Aliasing-Artefakten zu sprechen.