Banner   

Topics:  Fotografi    Rejseliv    Lidt af hvert    Teknikhjørnet    Scrapbogen    Pulterkammeret    Site Map    


Indhold:

-Overordnede-
Fotografi

-Sideordnede-
Kontrastrige motiver
Histogrammet - Farver
Histogrammet S/H
DSLR teknik forældet?
Ikke et menneske!
Digitalisering af gl. billeder (1)
Digitalisering af gl. billeder (2)
Skidt på sensor
Fotogrej
Verden er i farver
RAW eller JPEG?
Aliasing - Moire
Fotos: Er det dine?

Aliasing - Moire

Hvorfor dukker der ukendte farver eller strukturer op i mine digitale billeder

 Et par eksempler, som alle er taget med mit Nikon D70.

Eks. 1:

Aliasing eller moiré opstået ved optagelsen.

Billed med moiré

Fig. 1

På billede 1 af murstensbygningerne omkring pladsen med flagstangen er der en gavl (i den hvide ramme), hvorpå der er nogle blågrå strukturer, som vitterlig ikke var der i virkeligheden.

Moire - ubehandlet

Fig. 2

På billede 2, som er det samme udsnit, men i størrelse 1:1, ses disse blågrå "årer" måske tydeligere. Fænomenet kaldes for "moiré". Og det hævdes, at netop Nikons D70 kameraserie skulle være mere udsat for dette end de fleste andre kameraer i klassen.

Jeg har andetsteds på disse sider udtalt, at jeg ikke anså moiré for at være et nævneværdigt problem, og det mener jeg fortsat ikke, at det er. Det her viste billede er faktisk det første ud af en 3 - 4 tusinde, hvor det har optrådt på en markant måde. Nu er billedet med flagstangen måske ikke det mest geniale sådan rent kunstnerisk set - men som grundlag for eksperimenter med moiré var det udemærket, derfor blev det ikke slettet.


Eks. 2:

Aliasing opstået ved gengivelse af billede på f.eks. en skærm (eller andet raster device), hvor pixel rækker og søjler samvirker med billedets linier på en uheldig måde.

Tietgenskollegiet - aliasing

Fig. 3

I den hvide ramme på billede 3 ses nogle paneler på bygningens facade, hvor der tilsyneladende er nogle skrå furer e.l. Grunden til, at jeg siger "tilsyneladende" fremgår af et 1:1 udsnit af det originale billede (billede 4), hvor det ses, at der er tale om vandrette tremmer.

Facade - 100%

Fig. 4


 Hvordan opstår så disse mystiske strukturer ?

For at anskueliggøre dette, så skal man lige se lidt på, hvad digital signalbehandling egentlig indebærer, og hvilken indflydelse en analog til digital konvertering egentlig har på det signal, der skal behandles. Disse principper gælder uanset om 'signalet' er en violinsonate af Mozart der skal gengives på en CD - eller det er en motiv bestående af farver, lys og skygger der skal fotograferes med et digitalkamera.

Når et analogt signal (det vil sige et signal, hvori alle værdier uden pludselige 'spring' forekommer) skal digitaliseres (det vil sige konverteres til en serie af tal) så foregår det som vist på denne skitse (Fig. 5):

Sampling

Fig. 5

Det oprindelige signal er tegnet som kurven med den korte bølgelængde (den høje frekvens). Pilene angiver de 'samples' (øjebliksmålinger af signalets styrke - eller amplitude) der udtrykt som tal udgør vores digitaliserede signal. Hvad man her skal notere sig er, at vi principielt intet ved om amplituden i tidsrummet mellem disse samples.

Betragt nu kurven med den lange bølgelængde (den lave frekvens). Sandelig om den ikke også matcher alle pilespidserne! Det vil sige at vores digitaliserede signal altså akkurat lige så godt kunne stamme fra en sampling af dette signal - som altså har en frekvens, der slet ikke fandtes i det signal, vi tog udgangspunkt i. Faktisk findes der uendelig mange frekvenser, der matcher vore pilespidser - og det er jo grimt...

Dette fænomen kaldes "aliasing", og forekommer i al digital signalbehandling, hvis man ikke tager skridt til at undgå det. Det er denne aliasing, der er skyld i, at der i digitale systemer kan forekomme signaler, der slet ikke var der fra starten.

 Hvad kan man så gøre ?

Tja - der gælder den regel, at hvis man med sikkerhed skal kunne gendanne det oprindelige signal (en process, der kaldes "rekonstruktion") uden uønskede alias frekvenser, så skal sample frekvensen mindst være dobbelt så høj som den højeste frekvens, der forekom i input signalet. Denne lavest mulige sample frekvens kalde for "Nyquist" frekvensen.

Det kan man opnå ved enten at hæve sample frekvensen - eller ved af begrænse båndbredden i signalet før det digitaliseres. Derfor indføres normalt altid et "anti-aliasing" filter før analog til digital konverteringen. Dette lavpas filter fjerner de høje frekvenser i indgangssignalet, således at Nyquist sample frekvensen kan overholdes.

 Hvad har alt det så med mine digitale billeder at gøre ?

En hel del. Hvis man betragter det mønster af lys og skygge som objektivet danner på CCD eller CMOS chippen i kameraet som indgangssignal, så kan man betragte de mindste detaljer i billedet som de høje frekvenser og de større flader som de lave frekvenser.

På samme måde kan afstanden (lodret og vandret) mellem de enkelte rækker og søjler af pixels på billedsensoren betragtes som et udtryk for sample frekvensen. Jo tættere de enkelte pixels er, jo højere en sample frekvens svarer det til - og jo højere opløsning har kameraet.

Jeg sagde tidligere, at man indfører et anti-aliasing filter til fjernelse af høje frekvenser i input signalet før digitaliseringen. I et kamera består dette filter i en let matteret plade, der er anbragt på forsiden af billed sensoren. Den slører de fineste detaljer i billedet før lyset rammer selve sensoren.

I kampen for den højest mulige opløsning (god gengivelse af de "høje frekvenser"), så har Nikon antagelig valgt at gøre denne filtrering noget svagere, end den måske teoretisk skulle være. Dette for ikke at sløre billedet (fjerne for meget "diskant"), men prisen kan så være en sjældent forekommende - og derfor ikke som regel ikke generende aliasing.

I digitalkameraer kompliceres forholdene yderligere af, at billed sensorer af naturen ikke er farvefølsomme. Derfor må man med mosaik filtre i et bestemt mønster lade visse pixels kun "se rødt", andre grønt og de sidste blåt. De beregninger, der herefter skal til for at danne et samlet farvebillede kan medføre, at aliasing fænomenerne viser sig som misfarvede strukturer i det endelige billede.

 Ja - ja, men kan man redde et sådanne billeder ?

Med et fornuftigt billedbehandlingsprogram kan man som regel rette op på problemerne.

Om eks. 1

I GIMP (GNU Image Manipulation Program) findes et værktøj som kan udvælge de dele af et billede, som har en bestemt farve. Der er også mulighed for at indstille den tolerance der ønskes for også at medtage farver, der ligger tæt på - men ikke er helt den samme som den, der klikkes på.

På denne måde kan områderne på gavlen med den gråblå fejlfarve udvælges relativt let. Det kan kræve nogle skud med lidt forskellig tolerance indstilling, men det lader sig gøre. Når disse områder så er udvalgt, kan man ændre farvebalancen i dem. Her skulle der tilføres mere rødt og fjernes lidt blåt for at opnå en rødgul tone, der passede ind i murværkets farve.

Resultatet (i samme udsnit som Fig. 2) er en væsentlig mere "realistisk" gengivelse af gavlen.

Her ses begge i en "før" og "efter" udgave:

Før Efter

Før

Efter

For at sikre, at der ikke ændres uønsket i andre dele af billedet, kan man først udvælge det "syge" område og kopiere dette til et lag for sig selv. Dette lag skal ligge øverst. Hvis ovenstående manipulation så udføres i det lag, hvor kun det "syge" område af billedet findes, så ødelægger man ikke noget andre steder.

Generelt er det også en god regel aldrig at arbejde på originalbilledet, men altid bruge en kopi. Hvilken analog fotograf ville risikere vanskelige manipulationer med de originale negativer - nej vel?

Om eks. 2

Når billedet af den moderne bygning (Tietgenskollegiet i Ørestaden) formindskes så meget, at 'sample frekvensen' (opløsningen på skærmen) ikke er høj nok i forhold til billedets 'høje frekvenser' (tremmerne i facadens paneler), så er der ikke meget andet at gøre end at gribe til et antialiasing filter.

Det ville her betyde, at billedet skulle 'sløres' (med et gaussian blur filter i f.eks. GIMP) så meget, at billedets 'høje frekvenser' filtreres bort - og kravet om Nyquist frekvensen kunne overholdes.

I praksis ville det betyde, at billedet skulle gøres så uskarpt, at de synlige aliasing mønstre (moiré) ikke kunne opstå ved gengivelsen.

Da en væsentlig del af bygningens og dermed billedets karakter imidlertid ligger i facadens detaljer, så har jeg valgt at undlade en 'sløring' af disse. Selv om det så betyder, at dele af facaden bliver gengivet noget 'forkert'. Billedet er derfor kun mildt højpasfiltret (gjort 'skarpere') i partiet med altanerne lidt til højre for midten - dér hvor reflekserne i metalbeklædningen er lysest. Resten af billedet er ikke hverken 'blurred' eller 'sharpened'.

'De Lyse Sider' senest opdateret: Wed Oct 4 11:44:23 2017