최신 DSLR에서 실제 앤티 앨리어싱 필터가 여전히 필요한 이유는 무엇입니까?

앨리어싱 제거 (AA) 필터의 목적이 무아레를 방지하는 것임을 이해합니다. 디지털 카메라가 처음 등장했을 때 무아레 패턴을 방지하기 위해 충분한 흐림 효과를 만들려면 AA 필터가 필요했습니다. 당시 카메라 프로세서의 성능은 매우 제한적이었습니다. 그러나 현대 DSLR 카메라에서 센서 위에 AA 필터를 배치해야하는 이유는 무엇입니까? 센서의 출력이 데모 될 때 적용되는 알고리즘으로 쉽게 달성 할 수 없었습니까?카메라 내에서 사용 가능한 현재 처리 능력으로 인해 몇 년 전보다 훨씬 더 많은 기능을 사용할 수있을 것으로 보입니다. Canon의 현재 Digic 5+ 프로세서는 Digic III 프로세서보다 100 배 이상의 처리 능력을 가지고 있으며, 이는 최초의 디지털 카메라보다 강력합니다. 특히 RAW 파일을 촬영할 때 포스트 프로세싱 단계에서 AA 블러 링을 수행 할 수 없습니까? Nikon D800E는 첫 번째 필터를 사용하여 첫 번째 필터를 사용하더라도 이것이 기본 전제입니까?

앨리어싱은 바람직하지 않은 방식으로 서로 간섭하는 대략 동일한 주파수의 패턴을 반복 한 결과입니다. 사진의 경우, 렌즈에 의해 센서에 투사 된 이미지의 높은 주파수는 픽셀 그리드와 간섭 패턴 (이 경우에는 무아레)을 생성합니다. 이 간섭은 해당 주파수가 대략 같거나 센서의 샘플링 주파수가 이미지의 웨이블릿 주파수와 일치하는 경우에만 발생합니다. 이것이 나이키 스트 한계입니다. 참고 ... 아날로그 문제입니다 ... 무아레는 실제로 이미지가 실제로 노출되기 전에 실제로 발생하는 간섭으로 인해 발생합니다.

이미지가 노출되면 해당 간섭 패턴이 효과적으로 "베이크 인"됩니다. 소프트웨어를 어느 정도 사용하여 포스트에서 모아레 패턴을 정리할 수 있지만 센서 앞의 물리적 로우 패스 (AA) 필터와 비교할 때 최소한의 효과가 있습니다. 모아레는 효과적으로 넌센스 데이터이므로 약간 흐릿한 디테일이 여전히 유용 할 수 있기 때문에 모아레로 인한 세부 손실은 AA 필터에서 손실 된 것보다 클 수 있습니다.

AA 필터는 Nyquist에서 이러한 주파수를 흐리게하여 간섭 패턴을 만들지 않도록 설계되었습니다. AA 필터가 여전히 필요한 이유는 이미지 센서와 렌즈가 여전히 동일한 주파수로 분해 될 수 있기 때문입니다. 센서 자체의 샘플링 주파수가 최적 조리개에서 최고의 렌즈보다 지속적으로 높아지는 지점까지 센서가 향상되면 AA 필터의 필요성이 줄어들 것입니다. 렌즈 자체는 우리에게 필요한 흐림 효과를 효과적으로 처리 할 수 ​​있으며 간섭 패턴은 처음에는 나타나지 않습니다.

물리학은 단순히 그렇게 작동하지 않습니다. 앨리어싱 은 나이키 스트 한계를 지나는 주파수를 돌이킬 수 없게 변환하여 한계 아래의 주파수로 표시합니다. 앨리어싱 된 신호를 처리하는 양은 일반적인 경우 원래 신호를 복구 할 수 없습니다. 이론과 디지털 신호 처리 샘플링에 수업이 없다면 멋진 수학적 설명은 오래 걸리지 않습니다. 당신이 그래도 질문을하지 않을 것입니다. 불행히도 가장 좋은 대답은 단순히 "물리학의 작동 방식이 아닙니다. 미안하지만, 당신은 이것을 믿어야합니다."입니다. .

위의 내용이 사실이라는 거친 느낌을 주려면 벽돌 벽 그림을 생각해보십시오. AA 필터가 없으면 벽돌 선이 물결 모양으로 보이게하는 무아레 패턴 (실제로 별명)이 있습니다. 당신은 실제 건물을 본 적이 없으며 물결 선이있는 그림 만 보았습니다.

진짜 벽돌이 물결 모양으로 놓여 있지 않은지 어떻게 알 수 있습니까? 당신 은 그것들이 벽돌에 대한 일반적인 지식과 벽돌 벽을 보는 인간의 경험이 아니라고 가정 합니다. 그러나 누군가가 의도적으로 벽돌 벽을 만들어서 그림처럼 실제 생활 (자신의 눈으로 볼 때)으로 보이도록 할 수 있습니까? 그렇습니다. 따라서 일반 벽돌 벽의 별칭 그림과 의도적으로 물결 모양의 벽돌 벽의 충실한 그림을 수학적으로 구별 할 수 있습니까? 전혀 그렇지 않다. 사실 당신이 정말로 하나의 차이를 말할 수없는 것을 제외하고 그림이 무엇인지에 대해 intution 아마 당신이 할 수있는 인상을 줄 수 있습니다 나타냅니다. 엄밀히 말하면, wavies가 무아레 패턴 인공물인지 실제인지 말할 수는 없습니다.

소프트웨어는 실제로 무엇이 무엇이고 무엇을 모르기 때문에 마술을 마술처럼 제거 할 수 없습니다. 수학적으로는 적어도 물결 모양의 이미지 만 보면 알 수 없다는 것을 알 수 있습니다.

벽돌 벽은 별명 그림이 잘못되었음을 알 수있는 명백한 경우 일 수 있지만 실제로 알지 못하는 미묘한 경우가 많으며 별명이 진행되고 있음을 알지 못할 수도 있습니다.

의견에 대한 답변으로 추가 :

오디오 신호와 이미지 앨리어싱의 차이점은 전자가 1D이고 후자가 2D라는 것입니다. 효과를 실현하는 이론과 수학은 여전히 ​​동일합니다. 단지 이미지를 다룰 때 2D로 적용된다는 것입니다. 샘플이 디지털 카메라에서와 같이 일반 직사각형 격자에있는 경우 다른 흥미로운 문제가 발생합니다. 예를 들어, 샘플 주파수는 축 정렬 방향에 따라 대각선 방향을 따라 sqrt (2) 더 낮습니다 (약 1.4x 더 낮음). 그러나 샘플링 이론, 나이키 스트 레이트 및 실제 앨리어스는 2D 신호에서 1D 신호와 다르지 않습니다. 주된 차이점은 주파수 공간에서 생각하는 데 익숙하지 않은 사람들이 마음을 감싸고 그림에서 보는 것과 관련하여 모든 것이 의미하는 바를 투영하기가 더 어려울 수있는 것 같습니다.

다시 말하지만, 당신은 최소한 원본이 무엇인지 알지 못하는 일반적인 경우에는 사실 이후에 신호를 "민원 화"할 수 없습니다. 연속 이미지 샘플링으로 인한 물결 무늬 는 별명입니다. 오디오 스트림에 고주파 앨리어싱을 적용하고 배경 휘파람처럼 들리는 것과 동일한 수학이 적용됩니다. 그것을 설명하는 동일한 이론과 그것을 다루는 동일한 솔루션을 가진 동일한 것들입니다.

이 솔루션은 샘플링 전에 나이 퀴 스트 한계 이상의 주파수를 제거하는 것 입니다. 간단한 저역 통과 필터로 수행 할 수있는 오디오에서는 저항과 커패시터로 만들 수 있습니다. 이미지 샘플링에서는 여전히 저역 통과 필터가 필요합니다.이 경우 단일 픽셀에만 닿는 빛의 일부를 가져와 주변 픽셀로 확산시킵니다. 시각적으로 이것은 이전 의 이미지가 약간 흐리게 보입니다.샘플링되었습니다. 고주파 콘텐츠는 사진에서 미세한 디테일이나 선명한 가장자리처럼 보입니다. 반대로, 날카로운 모서리와 세밀한 부분에는 고주파가 포함됩니다. 샘플링 된 이미지에서 앨리어스로 변환되는 것은 바로 이러한 고주파입니다. 일부 별칭은 원본에 일정한 내용이있을 때 무아레 패턴이라고합니다. 일부 별칭은 선이나 가장자리에 "계단 단계"효과를 제공합니다. 별명으로 인한 다른 시각적 효과가 있습니다.

오디오 신호의 독립 축이 시간이고 이미지의 독립 축 (신호가 2D이므로 두 축)이 거리가 멀기 때문에 수학이 무효화되지 않거나 오디오 신호와 이미지간에 다르게 해석됩니다. 아마도 앨리어싱 및 앤티 앨리어싱의 이론과 응용이 시간 기반 전압 인 1D 신호에서 개발 되었기 때문에 "시간 도메인"이라는 용어는 "주파수 도메인"과 대조하기 위해 사용됩니다. 이미지에서, 비 주파수 공간 표현은 기술적으로 "거리 도메인"이지만, 신호 처리의 단순성을 위해 종종 "시간 도메인"으로 지칭된다. 앨리어싱이 실제로 무엇인지 방해하지 않도록하십시오. 그리고 아닙니다. 이론이 이미지에 적용되지 않는다는 증거는 전혀 없습니다. 단지 역사적으로 인해 사물을 묘사하는 데 오해의 소지가있는 단어 선택 만 사용됩니다. 사실, 이미지의 주파수가 아닌 도메인에 적용되는 바로 가기 "시간 도메인"은 실제로이론은 이미지와 실제 시간 기반 신호간에 동일 하기 때문 입니다. 앨리어싱은 독립 축 (또는 축)에 관계없이 앨리어싱입니다.

샘플링 이론 및 신호 처리에 대한 몇 가지 대학 과정 수준 에서이 문제를 기꺼이 탐구하지 않는 한 결국에는 가지고있는 사람들을 신뢰해야합니다. 이러한 것들 중 일부는 중요한 이론적 배경이 없으면 직관적이지 않습니다.

소프트웨어에서 동일한 효과를 얻을 수 없습니다. 특정 가정에 따라 근처 어딘가에 갈 수 있습니다. 그러나 AA 필터는 빛을 분산시켜 여러 가지 다른 색상의 픽셀에 부딪 히므로 AA 필터가없는 필터 센서에는없는 정보를 제공합니다.

Nikon D800E는 AA 필터를 복제하려고 시도하지 않습니다. 이미지에 고주파수 패턴이 있으면 물결 무늬가 생겨 문제가됩니다. 처리해야합니다!

이미지의 디테일 주파수가 샘플링 주파수에 매우 근접하면 앨리어싱이 더 나빠집니다. 저해상도 센서 (따라서 저주파 샘플링)가있는 구형 카메라의 경우 무아레는 많은 종류의 이미지 디테일에서 심각한 문제가되었으므로 AA 필터는 강력했습니다 (제한된 처리 능력과는 관련이 없음). 이제 샘플링 주파수가 훨씬 높아져 무아레가 나타나기 위해 훨씬 더 높은 주파수 이미지 정보가 필요합니다.

결과적으로 샘플링 주파수가 너무 높아서 필요한 고주파수 물체 세부 정보가 렌즈 수차 및 회절 효과를 넘어서지 않으므로 AA 필터가 중복됩니다. 이것은 일부 MF 백에 AA 필터, 초 고해상도 및 패션 사진가가 없어 조명을 증명하는 거대한 Profoto 파워 팩으로 f / 32에서 촬영하기를 원하는 이유입니다.

이것들은 모두 좋은 답변과 좋은 정보입니다. 설명이 매우 간단합니다. 2D에서 1D로갑니다 (동일한 개념이 적용됨).

"최대 허용 주파수"보다 높은 주파수가 센서에 닿으면 실제로 아래쪽에 미러 주파수가 생성됩니다 . 이미지가 샘플링되면이 낮은 신호를 볼 수 있지만 카메라 나 컴퓨터는 이것이 실제 낮은 신호인지 또는 너무 높은 신호에서 생성 된 별칭인지 알 수 없습니다. 이 정보는 손실됩니다. 이것이 "최대 허용 주파수"또는 가장 낮은 주파수의 이유입니다. 이것은 샘플링 할 수있는 가장 높은 주파수이며 정보를 잃어 버릴 것입니다.

아날로그-오디오 : 0hz에서 1000hz의 주파수 범위를 원하는 곳에 시스템을 설정했다고 가정 해 봅시다. 3000hz에서 샘플링하여 약간의 여유 공간을 남겨두면 가장 가까운 1500hz가됩니다. 여기에 aa 필터가 들어갑니다. 1500hz 이상으로 들어가는 것을 원하지 않습니다. 실제로 1000Hz 직후 컷오프가 시작되지만 1500hz에 도달하면 아무것도 남지 않습니다.

aa 필터를 잊어 버리고 2500 hz의 톤이 센서에 입력 될 수 있다고 가정 해 봅시다. 샘플 속도 (3000hz) 주위를 미러링하여 센서가 500hz (3000hz-2500hz)에서 신호음을 수신합니다. 이제 신호가 샘플링되었으므로 500hz가 실제로 있는지 또는 별명인지 알 수 없습니다.

btw. 미러 이미지는 모든 주파수에서 발생하지만 나중에 쉽게 필터링 할 수 있기 때문에 나이 퀴 스트를 벗어나지 않는 한 문제가되지 않습니다. 입력 톤의 예는 300 hz입니다. 별명은 (3000-300 = 2700hz [3000 + 300 = 3300hz])입니다. 그러나 1000Hz까지만 고려하고 있으므로 쉽게 제거 할 수 있습니다. 차이를 알 수 없기 때문에 미러 이미지가 실제로 원하는 스펙트럼으로 들어올 때 문제가 발생합니다. 그 차이는 "베이크 인 (baked in)"이라는 의미입니다.

도움이 되었기를 바랍니다