Apa itu moiré? Bagaimana kita bisa menghindarinya?

Apa cacat gambar yang disebut "moiré"? Apa yang menyebabkannya, dan bagaimana kita bisa menghindari atau menguranginya? Apakah ini terkait dengan "warna palsu"?

Moiré adalah bentuk aliasing di mana pola palsu dapat diamati dalam gambar.

Bayangkan sebuah mercusuar yang mengirimkan denyut cahaya setiap 5 detik, dan sebuah kamera (atau pengamat lain) yang melihat mercusuar selama tiga detik dan kemudian diblokir untuk melihatnya selama tiga detik:

lighthouse:        *....*....*....*....*....*....*....*...
observer:          ***...***...***...***...***...***...***

observed pattern:  *...................*....*....*........

Apa yang sebenarnya merupakan denyut biasa diamati sebagai pola yang sangat tidak rata karena aliasing sementara, yang disebabkan oleh frekuensi pengambilan sampel yang dekat tetapi berbeda dari frekuensi fenomena yang diamati. Inilah sebabnya mengapa roda gerobak dapat tampak berputar mundur ketika diamati dengan kamera film dengan framerate tetap.

Moiré adalah fenomena yang persis sama tetapi merupakan contoh dari aliasing spasial daripada temporal. Ketika pola teratur cahaya dan gelap seperti kain serat buatan dicitrakan oleh sensor dengan pola piksel tetap, kerataan serat memberi jalan ke pola buatan pada frekuensi yang jauh lebih rendah (lebih banyak spasi):

Gambar oleh Fir0002 / Flagstaffotos. Lisensi

Mengasingkan adalah yang terburuk ketika frekuensi pola dekat dengan frekuensi sampling (kepadatan piksel dalam sensor). Pola frekuensi rendah bukan masalah. Filter anti-aliasing mengaburkan gambar karena itu mengurangi frekuensi input dan peluang aliasing. Kelemahannya adalah ini juga mengaburkan pola yang tidak berulang yang tidak akan menyebabkan aliasing yang nyata.

Alih-alih mengurangi frekuensi gambar dengan kabur, aliasing juga dapat dikurangi dengan meningkatkan frekuensi pengambilan sampel, yaitu memiliki lebih banyak megapiksel (tanpa meningkatkan ukuran sensor atau ketajaman lensa). Kamera format medium digital memiliki banyak megapiksel tetapi masih mengalami kekurangan karena lensa yang lebih tajam.

Filter anti-aliasing dipasang untuk hampir semua sensor DSLR 35mm sebagai standar. Mereka dapat dihapus; Saya tahu satu perusahaan yang melakukan ini:

http://www.maxmax.com/hot_rod_visible.htm

Keuntungannya adalah ketajaman yang lebih besar tetapi lebih banyak moiré. Jika Anda hanya memotret tekstur alami acak maka ini mungkin ide yang bagus. Beberapa kamera dan punggung MF digital tidak memiliki filter AA. Pendapat dibagi tentang mengapa, mengingat betapa buruknya aliasing pada kain dan fakta bahwa MF sering digunakan untuk fashion. Pandangan saya adalah bahwa gambar-gambar ini mungkin diambil pada f / 32-f / 45 dengan paket daya pencahayaan raksasa, dan difraksi bertindak sebagai filter AA.

Moiré dapat dikurangi dalam perangkat lunak, tetapi hanya sampai batas tertentu, biasanya lebih baik menggunakan filter AA. Anda bisa mendapatkan filter anti-alias sekrup untuk lensa jika sensor Anda tidak memiliki filter AA.

Moiré terkait dengan warna palsu karena proses demosiasi. Karena (kebanyakan) sensor digital adalah perangkat monokrom, filter warna bergantian ditempatkan di atas setiap piksel dan warna diinterpolasi untuk menghasilkan gambar penuh warna. Ketika mengamati pola monokrom frekuensi tinggi, piksel yang berdekatan dengan filter warna yang berbeda dapat melihat puncak dan palung dalam sinyal masing-masing, dan ini dapat (secara salah) diartikan sebagai warna yang berbeda hadir dalam input.

Dalam fotografi digital, efek moiré berasal dari gangguan antara detail halus dalam adegan, dan grid sensor di sensor. Anda juga bisa mendapatkan pola moiré saat memperkecil gambar untuk ditampilkan - dalam hal ini, gangguan terjadi antara detail halus dalam gambar, dan kisi-kisi piksel di layar.

Apa pun itu, Anda bisa mendapatkan (atau lebih dari satu) sejumlah efek berbeda. Salah satunya adalah penampilan garis lengkung bahkan ketika data aslinya hanya berisi garis lurus. Misalnya, inilah "gambar" yang disintesis yang digambar seluruhnya dengan garis lurus, tetapi mengingat tampilan garis melengkung hampir di mana-mana:

Dalam hal ini, penampilan garis lengkung terjadi terutama karena "langkah tangga" pada garis yang terjadi karena garis diagonal akan ditransformasikan menjadi piksel yang disusun menjadi kisi horizontal / vertikal. Dalam tampilan, ini dapat dicegah (sebagian besar) dengan anti-aliasing - anti-aliasing menghaluskan transisi tersebut menggunakan piksel yang sebagian menyala. Jika kita melihat bagian kecil dari baris di atas, salah satu transisi akan terlihat seperti ini:

Ini dapat diperbaiki dengan anti-aliasing baris, yang membantu mengisi transisi tajam dengan beberapa nilai abu-abu menengah, seperti ini:

Diperbesar seperti ini, garis mungkin tidak terlihat jauh lebih halus, tetapi pada ukuran normal (biasanya) ada perbaikan yang jelas. Berikut adalah contoh dari tiga garis yang ditarik pada sudut yang sama, bagian atas tanpa anti-aliasing, dan bagian tengah dan bawah anti-alias dengan dua algoritma yang berbeda:

Sebagian besar kamera digital melakukan hal yang kurang lebih sama, memfilter cahaya yang masuk hanya dengan teliti , jadi di mana gambar asli berisi transisi yang tajam seperti ini, sedikit cahaya akan tersebar ke piksel tetangga, sehingga mereka dapat mengisi "tangga langkah" a sedikit, dan tutupi transisi dengan cara yang sama.

Menyebarkan cahaya dengan cara ini mengaburkan gambar (dengan cermat), mengurangi detail yang terlihat. Tidak peduli berapa jumlah AA yang diputuskan pabrikan untuk digunakan, seseorang akan tidak senang dengannya. Filter AA yang kuat memastikan Anda tidak melihat detail yang tidak ada dalam aslinya, tetapi kehilangan beberapa detail yang sebelumnyahadir dalam aslinya. Filter AA yang lebih lemah memungkinkan Anda untuk melihat lebih banyak detail dari aslinya, dengan mengorbankan (kemungkinan) melihat apa yang tampak seperti detail, tetapi sama sekali tidak hadir dalam aslinya. Pada dasarnya tidak mungkin untuk menghasilkan filter AA "sempurna" yang memastikan terhadap kemungkinan detail yang salah tanpa kehilangan detail yang sebenarnya. Kebanyakan kompromi, kehilangan sedikit detail nyata, tetapi juga memungkinkan detail palsu sedikit. Cukup banyak forum online yang telah berdiskusi panjang lebar tentang seberapa kuat filter AA digunakan dalam beberapa kamera tertentu, biasanya dengan pernyataan (setidaknya tersirat) bahwa filter AA yang lebih lemah lebih baik.

Untuk waktu yang lama, semua kamera dengan sensor ukuran APS-C (atau lebih kecil) termasuk filter AA. Namun baru-baru ini, cukup banyak yang telah diperkenalkan yang tidak memiliki filter AA sama sekali, atau menyertakan optik untuk meniadakan efeknya. Saat ini (Juli 2017) ini termasuk:

• Nikon D7200, D5500, D5300 dan D3300
• Pentax K3 II, KP, K-S2

Sebagian besar kamera saat ini dengan sensor berukuran 35mm juga termasuk filter AA. Untuk waktu yang lama, satu-satunya yang tidak adalah Kodak DSLR / n dan DSLR / c. Kemudian beberapa tahun yang lalu, Nikon keluar dengan D800E. Ini tidak memiliki filter AA ¹ dan cukup sukses sehingga memulai kecenderungan untuk menghilangkannya dari beberapa kamera kelas atas, seperti:

• Canon 5DS R
• Nikon D810, D810A
• Pentax K1
• Sony A7R, A7R II, A99 II

Catatan: beberapa kamera Pentax (dengan APS-C dan sensor full-frame) termasuk mode pencitraan sensor-shift, di mana (dengan kamera pada tripod) dibutuhkan empat eksposur dengan sensor digeser oleh ukuran sensor. baik, jadi ia mengumpulkan informasi penuh warna di setiap lokasi sensor, menghilangkan keharusan untuk (sebagian besar?) De-mosaicing yang berhubungan dengan Bayer.

Kamera digital format yang lebih besar (mis., Leaf, Hasselblad, Pentax 645D, dll.) Biasanya tidak memiliki filter AA fisik. Dengan kamera ini, semua pemrosesan AA dilakukan dalam perangkat lunak. Bergantung pada perangkat lunak yang digunakan (dan kadang-kadang parameter yang disediakan untuk perangkat lunak) banyak dari ini dapat (dan akan) menghasilkan detail palsu yang sama sekali tidak ada dalam materi subjek asli.

Warna palsu terkait erat. Pertimbangkan garis putih yang sangat tipis dalam gambar - tetapi sangat tipis sehingga hanya menyala satu sensor pada titik mana pun di sepanjang garis. Dalam sensor tata letak Bayer yang khas, sumur sensor diletakkan sehingga hanya satu warna yang dapat dirasakan di lokasi tertentu. Karena garis putih tipis kami hanya menyalakan satu sensor pada setiap titik, akhirnya ditampilkan sebagai warna sensor itu daripada muncul sebagai putih (yang akan membutuhkan menyalakan setidaknya tiga sumur sensor). Filter AA membantu mencegah masalah ini juga dengan mendispersikan cukup cahaya untuk memastikan bahwa setiap cahaya yang masuk menghasilkan pencahayaan yang hampir merata di sekitar sumur sensor yang berdekatan untuk muncul sebagai sesuatu yang dekat dengan warna aslinya.

Namun, sekali lagi, perangkat lunak de-mosaicing yang berupaya memulihkan detail maksimum dapat (dan terkadang akan) tidak melakukan hal ini sampai batas tertentu. Dalam proses menemukan detail terbaik, itu dapat mempersempit garis kembali ke titik bahwa itu bertindak seperti itu hanya menyalakan satu sensor dengan baik, dan ketika itu terjadi, garis akan mengambil warna sensor itu dengan baik, bukan pada warna sebenarnya dari garis itu sendiri, yang akan membutuhkan input dari setidaknya tiga sumur sensor. Algoritme yang berbeda menghasilkan warna yang salah hingga derajat yang bervariasi, tetapi sebagai aturan umum, algoritma yang memulihkan lebih banyak detail juga lebih mungkin menghasilkan warna yang salah dari setidaknya beberapa gambar.

^{1. Secara teknis, ini memang memiliki filter AA, tetapi di belakangnya memiliki filter kedua untuk membatalkan efek dari filter AA. Metode yang agak bundar ini tampaknya agak lebih mudah dibuat. Cukup banyak kamera tanpa filter AA lainnya melakukan hal yang sama.}

Dan itu bukan hanya artefak pencitraan. Ini dapat terjadi setiap kali garis-garis halus dalam satu orientasi memotong garis-garis halus dalam orientasi lain. Hal ini biasa terjadi pada kain di mana ruang antara benang lebih besar dari benang, sehingga memungkinkan cahaya untuk melewati dan berinteraksi dengan pola benang di bagian lain dari kain.

Moire di kain ini sebenarnya terlihat oleh mata dan bukan hanya kamera.

Moiré adalah pola interferensi . Dalam fotografi sering terlihat pada detail halus pakaian wanita, atau pola berulang dalam arsitektur.

Moiré dapat disebabkan oleh pemandangan yang berisi area dengan detail berulang yang melebihi resolusi kamera.

Filter anti-alias mengurangi atau menghilangkan moiré tetapi juga mengurangi ketajaman gambar.