moiréคืออะไร เราจะหลีกเลี่ยงได้อย่างไร

ข้อบกพร่องของภาพที่เรียกว่า "moiré" คืออะไร? สาเหตุอะไรและเราจะหลีกเลี่ยงหรือลดได้อย่างไร มันเกี่ยวข้องกับ "สีเท็จ" หรือไม่?

Moiréเป็นรูปแบบของนามแฝงโดยสามารถสังเกตเห็นรูปแบบที่ผิดพลาดในรูปภาพ

ลองนึกภาพประภาคารที่ส่งแสงพัลส์ทุกๆ 5 วินาทีและกล้อง (หรือผู้สังเกตการณ์คนอื่น) ที่เห็นประภาคารเป็นเวลาสามวินาทีและถูกบล็อกไม่ให้เห็นเป็นเวลาสามวินาที:

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

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

สิ่งที่จริงแล้วการเต้นเป็นจังหวะนั้นถือเป็นรูปแบบที่ไม่สม่ำเสมออย่างมากเนื่องจากการสร้างสมนามชั่วคราวซึ่งเกิดจากความถี่การสุ่มตัวอย่างใกล้เคียงกัน แต่แตกต่างจากความถี่ของการเกิดปรากฏการณ์ นี่คือเหตุผลที่ล้อเกวียนสามารถหมุนไปด้านหลังได้เมื่อสังเกตด้วยกล้องถ่ายภาพยนตร์ที่มีเฟรมคงที่

Moiréเป็นปรากฏการณ์เดียวกัน แต่เป็นตัวอย่างของอวกาศมากกว่านามแฝงชั่วคราว เมื่อรูปแบบปกติของแสงและความมืดเหมือนผ้าใยที่มนุษย์สร้างขึ้นถูกถ่ายภาพโดยเซ็นเซอร์ที่มีรูปแบบคงที่ของพิกเซลความสม่ำเสมอของเส้นใยทำให้เกิดรูปแบบการประดิษฐ์ที่ความถี่ต่ำกว่ามาก (เว้นระยะห่างกันมากขึ้น):

รูปภาพโดย Fir0002 / Flagstaffotos การอนุญาต

นามแฝงนั้นเลวร้ายที่สุดเมื่อความถี่ของรูปแบบใกล้เคียงกับความถี่การสุ่มตัวอย่าง (ความหนาแน่นของพิกเซลในเซ็นเซอร์) รูปแบบความถี่ต่ำไม่ใช่ปัญหา ตัวกรองการลบรอยหยักทำให้ภาพเบลอดังนั้นจึงลดความถี่ของอินพุตและโอกาสในการลบรอยหยัก ข้อเสียคือสิ่งนี้ยังทำให้เกิดรูปแบบที่ไม่ซ้ำซึ่งไม่ทำให้เกิดนามแฝงที่เห็นได้ชัด

แทนที่จะลดความถี่ของภาพโดยการทำให้เบลอการใช้นามแฝงก็สามารถบรรเทาได้ด้วยการเพิ่มความถี่ในการสุ่มตัวอย่างเช่นมีเมกะพิกเซลมากกว่า (โดยไม่เพิ่มขนาดเซ็นเซอร์หรือความคมชัดของเลนส์) กล้องดิจิตอลฟอร์แมตขนาดกลางมีเมกะพิกเซลจำนวนมาก แต่ก็ยังมีปัญหาเรื่องรอยหยักเนื่องจากเลนส์คมชัดกว่า

Anti-aliasing ฟิลเตอร์ติดตั้งให้กับเซ็นเซอร์ DSLR ขนาด 35 มม. เกือบทั้งหมดเป็นมาตรฐาน สามารถลบออกได้ ฉันรู้จัก บริษัท หนึ่งที่ทำสิ่งนี้:

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

ข้อดีคือความคมชัดที่มากขึ้น หากคุณยิงพื้นผิวแบบสุ่มเท่านั้นนี่น่าจะเป็นความคิดที่ดี กล้องดิจิตอล MF และหลังบางตัวไม่มีฟิลเตอร์ AA ความคิดเห็นนั้นแบ่งออกเป็นสาเหตุว่าทำไมการใช้นามแฝงที่ไม่ดีสามารถเกิดขึ้นกับเนื้อผ้าได้และความจริงแล้ว MF นั้นมักถูกใช้สำหรับแฟชั่น มุมมองของฉันคือภาพเหล่านี้อาจถูกถ่ายที่ f / 32 – f / 45 ด้วยชุดไฟขนาดยักษ์และการเลี้ยวเบนทำหน้าที่เป็นฟิลเตอร์ AA

Moiréสามารถลดลงได้ในซอฟท์แวร์ แต่เท่าที่ควรจะใช้ตัวกรอง AA คุณสามารถใช้ฟิลเตอร์ป้องกันนามแฝงแบบสกรูสำหรับเลนส์ได้หากเซ็นเซอร์ของคุณไม่มีฟิลเตอร์ AA

Moiréเกี่ยวข้องกับสีที่ผิดเนื่องจากกระบวนการสาธิต ในฐานะที่เป็น (ส่วนใหญ่) เซ็นเซอร์ดิจิตอลเป็นอุปกรณ์ขาวดำตัวกรองสีสลับวางอยู่เหนือแต่ละพิกเซลและสีที่สอดแทรกเพื่อสร้างภาพสีเต็มรูปแบบ เมื่อสังเกตรูปแบบขาวดำความถี่สูงพิกเซลที่อยู่ติดกันกับฟิลเตอร์สีที่แตกต่างกันอาจเห็นจุดสูงสุดและร่องในสัญญาณตามลำดับและสิ่งนี้สามารถตีความ (เท็จ) เป็นสีที่แตกต่างกันอยู่ในอินพุต

ในการถ่ายภาพดิจิตอลเอฟเฟ็กต์moiréนั้นเกิดจากการรบกวนระหว่างรายละเอียดที่ละเอียดในฉากและตารางของความรู้สึกในเซ็นเซอร์ นอกจากนี้คุณยังสามารถรับรูปแบบลายเส้นmoiréเมื่อปรับขนาดรูปภาพลงเพื่อแสดงผล - ในกรณีนี้สัญญาณรบกวนจะเกิดขึ้นระหว่างรายละเอียดละเอียดในภาพและตารางพิกเซลในหน้าจอ

ไม่ว่าจะด้วยวิธีใดคุณจะได้รับเอฟเฟกต์ต่าง ๆ จำนวนมาก (หรือมากกว่าหนึ่ง) หนึ่งคือการปรากฏตัวของเส้นโค้งแม้ว่าข้อมูลต้นฉบับจะมีเพียงเส้นตรง ตัวอย่างเช่นต่อไปนี้เป็น "ภาพ" ที่สังเคราะห์ขึ้นมาทั้งหมดด้วยเส้นตรง แต่ให้ภาพที่ปรากฏเป็นเส้นโค้งเกือบทุกที่:

ในกรณีนี้ลักษณะของเส้นโค้งที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่เกิดจาก "ขั้นบันได" ในบรรทัดที่เกิดขึ้นเนื่องจากเส้นทแยงมุมกลายเป็นพิกเซลที่จัดเรียงเป็นแนวนอน / แนวตั้งกริด ในการแสดงผลสามารถป้องกันได้ (ในระดับมาก) โดยการลดรอยหยัก - การลบรอยหยักทำให้การเปลี่ยนภาพเหล่านั้นราบรื่นโดยใช้พิกเซลที่ติดไฟบางส่วน ถ้าเราดูที่ส่วนเล็ก ๆ ของเส้นด้านบนหนึ่งในช่วงการเปลี่ยนภาพจะมีลักษณะดังนี้:

สิ่งนี้สามารถแก้ไขได้โดยการลบรอยหยักของเส้นซึ่งจะช่วยเติมเต็มช่วงการเปลี่ยนภาพด้วยค่าสีเทาระดับกลางบางอย่างดังนี้:

ขยายแบบนี้เส้นอาจดูไม่เรียบเนียนกว่า แต่ขนาดปกติจะมีการปรับปรุงที่ชัดเจน นี่คือตัวอย่างของสามบรรทัดที่วาดในมุมเดียวกันด้านบนโดยไม่มี anti-aliasing และตรงกลางและล่าง anti-aliased ด้วยอัลกอริธึมที่ต่างกันสองตัว:

กล้องดิจิตอลส่วนใหญ่จะประมาณในสิ่งเดียวกันกรองแสงที่เข้ามาเพียงอย่างพิถีพิถันเพื่อให้ที่ภาพต้นฉบับมีการเปลี่ยนความคมชัดเช่นนี้ bit เล็ก ๆ ของแสงจะถูกกระจายไปยังพิกเซลเพื่อนบ้านเพื่อให้พวกเขาสามารถกรอกใน "ขั้นบันได" a เล็กน้อยและปกปิดการเปลี่ยนในทำนองเดียวกัน

การกระจายแสงด้วยวิธีนี้ทำให้ภาพเบลอ (น้อยมาก) ลดรายละเอียดที่มองเห็นได้ ไม่ว่า AA ผู้ผลิตจะตัดสินใจใช้จำนวนเท่าใดก็จะมีใครบางคนไม่พอใจกับมัน กรอง AA แข็งแกร่งมั่นใจว่าคุณไม่ได้ดูรายละเอียดสินค้าที่ไม่ได้อยู่ในเดิม แต่สูญเสียบางส่วนของรายละเอียดที่เป็นอยู่ในต้นฉบับ ฟิลเตอร์ AA ที่อ่อนกว่าช่วยให้คุณสามารถดูรายละเอียดได้มากขึ้นจากต้นฉบับโดยที่ (อาจ) เห็นสิ่งที่ดูเหมือนรายละเอียด แต่ไม่ได้มีอยู่จริงในต้นฉบับเลย เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างตัวกรอง AA "สมบูรณ์แบบ" ที่มั่นใจได้กับรายละเอียดที่เป็นเท็จใด ๆ การประนีประนอมส่วนใหญ่สูญเสียรายละเอียดที่แท้จริงเพียงเล็กน้อย แต่ยังอนุญาตรายละเอียดที่ผิดพลาดเล็กน้อย บางฟอรัมออนไลน์มีการพูดคุยกันมานานเกี่ยวกับความแข็งแกร่งของตัวกรอง AA ในการใช้งานในกล้องบางตัวหรืออื่น ๆ โดยทั่วไปจะมีการยืนยัน (อย่างน้อยก็โดยนัย) ว่าตัวกรอง AA ที่อ่อนแอนั้นดีกว่า

เป็นเวลานานกล้องทั้งหมดที่มีเซ็นเซอร์ขนาด APS-C (หรือเล็กกว่า) รวมตัวกรอง AA อย่างไรก็ตามเมื่อไม่นานมานี้มีผู้แนะนำค่อนข้างน้อยที่ไม่มีตัวกรอง AA เลยหรือรวมเลนส์เพื่อลบล้างเอฟเฟกต์ ในขณะนี้ (กรกฎาคม 2017) สิ่งเหล่านี้รวมถึง:

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

กล้องปัจจุบันส่วนใหญ่ที่มีเซ็นเซอร์ขนาด 35 มม. ยังมีตัวกรอง AA เป็นเวลานานสิ่งเดียวที่ไม่ได้เป็น Kodak DSLR / n และ DSLR / c ไม่กี่ปีที่ผ่านมา Nikon ออกมาพร้อมกับ D800E นี่ไม่ได้มีตัวกรอง AA ¹และประสบความสำเร็จมากพอที่มันจะเริ่มมีแนวโน้มที่จะมองข้ามพวกเขาจากกล้องระดับสูงบางตัวเช่น:

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

หมายเหตุ: กล้อง Pentax หลายตัว (ที่มีทั้ง APS-C และเซ็นเซอร์ฟูลเฟรม) รวมถึงโหมดการถ่ายภาพด้วยเซ็นเซอร์กะโดยที่ (ด้วยกล้องบนขาตั้ง) จะใช้การรับแสงสี่ครั้งโดยเซ็นเซอร์จะเลื่อนตามขนาดของเซ็นเซอร์ ดีดังนั้นจึงรวบรวมข้อมูลสีเต็มรูปแบบในแต่ละตำแหน่งเซ็นเซอร์ขจัดความจำเป็นสำหรับ (ส่วนใหญ่?) ที่เกี่ยวข้องกับไบเออร์

รูปแบบกล้องดิจิตอลขนาดใหญ่กว่า (เช่น Leaf, Hasselblad, Pentax 645D เป็นต้น) โดยทั่วไปจะไม่มีฟิลเตอร์ AA แบบฟิสิคัล ด้วยกล้องเหล่านี้การประมวลผล AA ทั้งหมดจะทำในซอฟต์แวร์ ขึ้นอยู่กับซอฟต์แวร์ที่ใช้ (และบางครั้งพารามิเตอร์ที่มอบให้กับซอฟต์แวร์) สิ่งเหล่านี้จำนวนมากสามารถ (และจะ) สร้างรายละเอียดที่ผิดพลาดซึ่งไม่ปรากฏในเนื้อหาต้นฉบับเลย

สีที่ผิดนั้นเกี่ยวข้องกันมาก พิจารณาเส้นสีขาวบางมากในภาพ - แต่เพื่อให้บางที่มันจะสว่างขึ้นหนึ่ง sensel ที่ใด ๆ ให้จุดตามเส้น ในเซ็นเซอร์เลย์เอาต์แบบไบเออร์จะมีการวางหลุมเซ็นเซอร์เพื่อให้มีเพียงสีเดียวเท่านั้นที่จะรับรู้ได้ในทุกตำแหน่ง เนื่องจากเส้นสีขาวบางของเราส่องสว่างเพียงเซ็นเซอร์เดียวในแต่ละจุดจึงแสดงเป็นสีของเซ็นเซอร์นั้นดีกว่าแสดงเป็นสีขาว (ซึ่งต้องใช้แสงอย่างน้อยสามหลุมเซ็นเซอร์) ตัวกรอง AA ช่วยป้องกันไม่ให้ปัญหานี้เช่นกันโดยการกระจายแสงพอที่จะมั่นใจได้ว่าแสงเข้ามาผลิตประมาณแม้แต่แสงสว่างพอที่หลุมเซ็นเซอร์ที่อยู่ติดกันจะแสดงขึ้นเป็นสิ่งที่ใกล้เคียงกับสีเดิม

อย่างไรก็ตามอีกครั้งซอฟต์แวร์ de-mosaicing ที่พยายามกู้คืนรายละเอียดสูงสุดสามารถ (และบางครั้งจะ) ยกเลิกการทำเช่นนี้ในระดับหนึ่ง ในกระบวนการค้นหารายละเอียดที่ดีที่สุดมันสามารถ จำกัด บรรทัดกลับไปยังจุดที่มันทำหน้าที่เหมือนมันสว่างขึ้นเซ็นเซอร์เดียวได้ดีเท่านั้นและเมื่อมันทำเช่นนั้นเส้นจะใช้สีของเซ็นเซอร์นั้นดีแทน สีที่แท้จริงของเส้นนั้นเองซึ่งจะต้องมีอินพุตจากบ่อเซ็นเซอร์อย่างน้อยสามหลุม อัลกอริธึมที่ต่างกันให้สีที่ผิดเพี้ยนไปตามองศาที่ต่างกัน แต่ตามกฎทั่วไปอัลกอริธึมที่กู้รายละเอียดได้มากขึ้นก็มีแนวโน้มที่จะสร้างสีที่ผิดพลาดจากอย่างน้อยบางภาพ

^{1. ในทางเทคนิคแล้วมันมีตัวกรอง AA จริง ๆ แต่ข้างหลังมีตัวกรองที่สองเพื่อยกเลิกผลกระทบของตัวกรอง AA เห็นได้ชัดว่าวิธีการวงเวียนค่อนข้างง่ายต่อการผลิต กล้องที่ไม่ใช้ตัวกรอง AA ตัวอื่นจะทำเช่นเดียวกัน}

และมันไม่ได้เป็นเพียงสิ่งประดิษฐ์ภาพ มันสามารถเกิดขึ้นได้ทุกครั้งที่มีเส้นเล็ก ๆ ในการวางแนวหนึ่งตัดกับเส้นเล็ก ๆ ในการวางแนวอื่น เป็นเรื่องปกติในเนื้อผ้าที่ช่องว่างระหว่างเธรดมีขนาดใหญ่กว่าเธรดดังนั้นจึงอนุญาตให้แสงผ่านและโต้ตอบกับลวดลายของเธรดในส่วนอื่น ๆ ของเนื้อผ้า

ผ้าไหมในผ้านี้สามารถมองเห็นได้ด้วยตาจริง ๆ ไม่ใช่แค่กล้อง

moiréเป็นรูปแบบการรบกวน ในการถ่ายภาพหลายครั้งมีการสังเกตเห็นรายละเอียดของเสื้อผ้าของผู้หญิงหรือลวดลายซ้ำ ๆ ในสถาปัตยกรรม

Moiréอาจเกิดจากฉากที่มีพื้นที่ที่มีรายละเอียดซ้ำ ๆซึ่งเกินความละเอียดของกล้อง

ตัวกรองป้องกันนามแฝงลดหรือกำจัดmoiré แต่ยังลดความคมชัดของภาพ