Blog | Feb 10, 2012 | 3 Kommentare

Nikon D800/D800E

Der Tiefpassfilter und das Moiré

Erst brodelt die Gerüchteküche, dann tauchen „versehentlich“ ein paar Fotos von und mit der neuen DSLR im Internet auf und schließlich folgt die offizielle Präsentation. Daher war die vor einigen Tagen angekündigte Nikon D800 keine große Überraschung mehr und zu den technischen Daten will ich an dieser Stelle nichts weiter schreiben.
Bei Bedarf helfen die einschlägigen Websiten weiter, z.B. heise.de  oder die D-800-Microsite. Ein Vorserienmodell im Video gibt es auf chip.de zu sehen und für knapp 2900€ lassen sich die „Megapixel satt“ bereits bei amazon vorbestellen.

Das besondere an der Nikon-Produktvorstellung vom 7.Februar: Die D800 erhält eine  Zwillingsschwester, zu der es auf der Nikon-Website heißt:

„Die D800E ist eine Sonderversion der D800, speziell für diejenigen konzipiert, die die höchstmögliche Auflösung anstreben.

Auf nie da gewesene Schärfe ausgelegt: Beim optischen Filter vor dem Bildsensor dieser Kamera wurde auf die Tiefpasseigenschaft verzichtet, die üblicherweise zur Reduzierung von Moiré und anderen Aliasing-Effekten zum Einsatz kommt. So kann der FX-Format-Bildsensor mit 36,3 Megapixel seine Auflösungsleistung bis ins feinste Detail ausreizen.“

Die Komponenten einer Sensoreinheit
Bei Digitalkameras sind vor dem eigentlichen Bildsensor eine Reihe von Filtern angebracht, die verschiedene unliebsame Effekte ausschalten sollten. Typischerweise sind das IR- und UV-Sperrfilter damit nur das sichtbare Spektrum auf den lichtempfindlichen Dioden ankommt. Hinzu kommt üblicherweise ein Tiefpass- oder Anti-Aliasing-Filter, um Moiré- und Farbstörungen zu verringern.

Die Entstehung von Moiré und Abhilfe durch den Tiefpassfilter
Feine Strukturen oberhalb der Auflösungsgrenze des Bildsensors erzeugen Moiré. Gefahr droht daher bei Motiven mit sehr feinen, regelmäßigen Mustern. Das können Textilien aus eng gewebten Stoffen, Maschendrahtzäune oder Gittertreppen sein, die im Foto dann von einem störenden, wellenförmigen und farbigem Muster überlagert werden.

Durch die Überlagerung zweier Raster entsteht ein Interferenzmuster. Bildquelle: Wikipedia

Bei genauerer Betrachtung treten in der digitalen Fotografie gleich zwei Moiré-Formen auf. Das „klassische“ Moiré ist jedem bekannt, der schon einmal eine gerasterte Druckseite gescannt hat, denn durch die Überlagerung der feinen Strukturen im aufgenommenen Objekt mit den regelmäßig in zeilen- und spalten angeordneten lichtempfindlichen Zellen auf dem Bildsensor entstehen unerwünschte Interferenzmuster. Das sogenannte Farb-Moiré entsteht durch Interpolationsfehler beim ermitteln der Farbwerte für jeden einzelnen Bildpixel. Betroffen sind alle Bildsensoren mit RGB-Filtern im Bayer-Muster, die in den meisten Digitalkameras zum Einsatz kommen (eine Außnahme stellen Sigma-Kameras mit Foveon-Sensoren dar).

Die Aufgabe des Tiefpassfilters besteht nun darin, ein etwaiges Moiré zu beseitigen. Zum Einsatz kommt ein schwacher Weichzeichner, der die Lichtpunkte leicht unscharf auf dem Sensor abbildet, um die unerwünschten Überlagerungseffekte zu vermeiden. Das verringert zwar die Schärfeleistung, für moiréarme JPEGs direkt aus der Kamera ist ein Tiefpassfilter derzeit aber ohne Alternative.

Unter welchen Umständen man auf den Tiefpassfilter verzichten kann
Wird dagegen im RAW-Format fotografiert, kann der Tiefpassfilter zugunsten der optimalen Auflösung entfallen. Das Moiré muss dann allerdings in der Nachbearbeitung minimiert werden.
Nikon beschreitet mit dem Verzicht auf den Tiefpassfilter keinen völlig neuen Weg. Auch digitale Mittelformatkameras sowie Leica M8 und M9 kommen ohne aus und in der Olympus E-5 ist der Anti-Aliasing-Filter absichtlich schwach ausgelegt.

Lohnt sich also der Aufpreis für die D800E?
Die Antwort lautet eindeutig: Es kommt darauf an. Sicherlich ergibt es Sinn, hochwertige Objektive vorausgesetzt, auf den Anti-Aliasing-Filter zu verzichten, um die maximale Auflösung aus dem 36-Megapixel-Sensor heraus zu kitzeln. Moirés treten nur unter bestimmten Umständen auf und in der Bildbearbeitung lässt sich die Weichzeichnung zwecks Moirébeseitigung auf die betroffenen Bildausschnitte begrenzen, die Auflösung nachträglich erhöhen kann man aber nicht. Die Kehrseite der Medaille: Der Filterverzicht erhöht nicht nur den Preis, sondern auch das erforderliche Know-How und den Arbeitsaufwand für und bei der Nachbearbeitung.

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Schon 3 Kommentare

Ist die Moiré Bildung abhängig von der Anzahl der Pixel. Sind z.B. die 10M Pixel Kameras von Nikon eher anfällig für Moiré als Kameras mit höherer Auflösung?

Würde mich über eine Antwort freuen
Jörg

Jörg

2/17/2012

Hallo Jörg,
das unerwünschte Moiré-Muster entsteht wie gesagt immer dann, wenn die feinen Strukturen im Motiv wie Nadelstreifenanzug, Fliegengitter usw. ähnlich groß bzw. feiner sind als das Pixelraster des Sensors. Deine Vermutung, dass die Moiré-Anfälligkeit bei zunehmender Auflösung (und gleicher Pixelgröße) abnimmt ist daher grundsätzlich richtig. In der Praxis ist es so einfach aber nicht. Bei dem Sensor mit geringerer Megapixelzahl tritt Moiré bei „größeren“ Mustern im Motiv auf, bei Kameras mit hoher Megapixelzahl entsprechend bei kleinteiligerer Struktur.

Inzwischen hat Nikon auf seiner Website Testbilder von Nikon D800 und Nikon D800E bereitgestellt, sodass man sich selbst einen Eindruck von den Unterschieden bei Auflösung und Moiré-Bildung machen kann: http://imaging.nikon.com/lineup/dslr/d800/features01.htm

Michael Hennemann

2/18/2012

Lieber Amateure und Profis,
36,3 Mpix ist kein Geld, sondern eine Auflösung, etwas zu viel für 24 x 36 mm.
Die Schärfe?, das ist kein Rasiermesser, also kann man auf Model D800E verzichten.

Gruß
Blacky

Alex Schwarz

2/23/2012

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