Diit.cz - Novinky a informace o hardware, software a internetu

Nikon D7100: 24 megapixelů bez low-pass filtru + pár slov k bayerovi a difrakci

Fotoaparáty bez low-pass filtru byly dosud doménou nejvyšších cenových příček a specializovaných profesionálů. Nikon se rozhodl nabídnout tuto „vymoženost“ i v cenově dostupnějším produktu.
Nikon D7100 outdoors

Kapitoly článků

1.  Proč (ne)chceme low-pass filtr
3.  Nikon D7100

Nejprve si připomeňme, co je to low-pass filtr, proč ho chtít a proč ho nechtít. Pokud je vám tato problematika známá, můžete směle přeskočit na další kapitolu.

Bayerova maskaBayerova maska - princip

Začít musíme u podstaty staré (dobré?) Bayerovy masky. Tedy mozaikového barevného filtru, díky němuž jsou klasické (černobílé) snímače schopné vidět barevně. Detailnějšímu popisu principu funkce Bayerovy masky jsme se věnovali nedávno ve článku:

…takže do něj v případě potřeby můžete nahlédnout. Tentokrát se omezíme na jeden konkrétní aspekt a to, jak Bayerova maska (ne)vidí detaily. Ona nějaké detaily vnímá, ale ze své podstaty si je interpretuje chybně. Představte si jednoduchou modelovou situaci, kdy vyfotíte černou plochu, na níž je bílá tečka. Pokud je tečka tak malá, že se promítne pouze na jeden „pixel“ - například na červený (viz obrázek výše) - pak o této tečce bude „vědět“ právě jenom onen červený pixel, při zpracování budou tomuto pixelu doplněna zelená a modrá data na základě průměru z okolních pixelů (na které se tečka nepromítla) a výsledkem bude v RGB cosi jako 255-0-0. Tedy červená plně rozsvícená, ale modrá a zelená vypnuté. Což znamená, že pixel, který by měl být bílý, bude v obraze červený.

bayer color moire

Tento problém samozřejmě není izolovaný jen na takto specifickou situaci, naopak může docházet ke kumulaci s dalšími jevy a vytvářet daleko výraznější chyby v obraze - zvlášť tam, kde je hodně kontrastních přechodů, jemná kresba, pravidelná kresba a podobně. Typická ukázka nad odstavcem zobrazuje barevné artefakty vzniklé tímto způsobem ve scéně, která byla prakticky černobílá (jemné detaily s ostrými přechody černá/bílá).

bayer color moire jacket

Stejným způsobem vzniká další jev - barevné moiré - na objektech s pravidelnou kresbou, kde se opět střídají tmavé a světlé detaily. Na ukázce je snímek saka (vlevo čistá bayerova maska, vpravo plnobarevný snímač).

Tyto barevné artefakty značně limitovaly použitelnost digitální fototechniky, a tak se je výrobci rozhodli eliminovat nejjednodušším možným způsobem. Aby artefakt nevznikl, stačí zajistit, že na snímač nebudou dopadat detaily na úrovni jednoho pixelu (nebo linky široké 1 pixel a podobně). To je poměrně jednoduché, stačí nad Bayerovu masku vložit ještě další vrstvu, která obraz mírně rozostří. Zkrátka každý detail rozptýlí na několik sousedících pixelů. Tím nemůže k modelové situaci (bílý bod promítnutý na jediný pixel) dojít a artefakt nevznikne.

Tato rozostřující vrstva byla nazvána low-pass filtrem (někdy je vznosně nazývána jako anti-aliasing filtr, ale s kvalitním anti-aliasingem, který známe z grafických karet, nemá ve skutečnosti nic společného - ten totiž detaily přidává, zatímco low-pass filtr detailů zbavuje). Většina digitálních fotoaparátů posledních 5 let+ low-pass filtr obsahuje. Důvod jeho přítomnosti jsme si popsali, nechtěným důsledkem je na druhé straně obraz zbavený nejjemnějších detailů, rozostřený. To je při zpracování obrazových dat částečně kompenzováno softwarovým doostřením, ale jakékoli „doostření“ je jen psychovizuálním trikem, který má přimět lidské oko a mozek, aby se jim zdálo, že vidí více detailů, než ve skutečnosti na snímku je. Doostření zkrátka chybějící detaily nedoplní.

Zdroje: 

Nikon

Kapitoly článků
1.  Proč (ne)chceme low-pass filtr
3.  Nikon D7100

Diskuse ke článku Nikon D7100: 24 megapixelů bez low-pass filtru + pár slov k bayerovi a difrakci

Úterý, 10 Červen 2014 - 21:21 | Gath G | "Cílem naopak není potlačení detailů, což...
Úterý, 10 Červen 2014 - 21:08 | Gath G | "Tahle teorie žije jen díky tomu, že jde...
Čtvrtek, 28 Únor 2013 - 22:01 | no-X | Netvrdím přeci, že cílem low-pass filtrace je...
Čtvrtek, 28 Únor 2013 - 21:46 | no-X | Proto jsme zdůraznil, že mluvím o fotografii....
Pondělí, 25 Únor 2013 - 00:08 | Jirka1 | Ono je to ve skutečnosti složitější. Každá...
Pondělí, 25 Únor 2013 - 00:00 | Jirka1 | Já naopak vynechání filtru nedůvěřuji. Nejen...
Neděle, 24 Únor 2013 - 19:28 | nameless1 | Jenom zopakuji že low-pass filtr tam není kvůli...
Neděle, 24 Únor 2013 - 15:06 | petr22 | Prave kvuli tomu utesneni je ten displej na E5...
Neděle, 24 Únor 2013 - 15:04 | petr22 | Projevi, v ostrosti na urovni 100% zvetseni. A...
Neděle, 24 Únor 2013 - 14:32 | Fotobob | Jinak samozřejmě, každý detail, který se do RAWu...

Zobrazit diskusi