Una domanda che mi perseguita da tempo:
Perchè il filtro dei sensori si chiama low pass? Dal nome sembrerebbe un filtro che fa passare le frequenze basse, mentre si dice che blocchi i raggi infrarossi (che sono le frequenze basse della luce)
Qual'è la verità?

Una domanda che mi perseguita da tempo:
Perchè il filtro dei sensori si chiama low pass? Dal nome sembrerebbe un filtro che fa passare le frequenze basse, mentre si dice che blocchi i raggi infrarossi (che sono le frequenze basse della luce)
Qual'è la verità?

Taglia le alte frequenze "spaziali", intese in cicli/mm, che sono quelle cui si riferisce la funzione di trasferimento di modulazione (più nota come MTF). Grossolanamente, taglia la capacità del sensore di risolvere i dettagli più minuti per evitare l'effetto di aliasing o moirè, che porterebbe ad artefatti su trame piuttosto fini (la D70 ha un fitro antialiasing meno aggressivo della D100 e per questo sembra più incisa, nonostante il sensore sia lo stesso).
Il taglio delle frequenze, dunque, non si riferisce alle frequenze delle radiazioni elettromagnetiche. Il taglio delle frequenze IR viene comunque effettuato e la sostituzione del filtro sul sensore può aprire interessanti soluzioni di fotografia all'infrarosso (vedi qui)

La massima frequenza riproducibile per via del Teorema di campionamento è sempre inferiore alla metà della frequenza di campionamento... per evitare che le frequenze che vanno oltre la massima frequenza riproducibile rientrino nel processo di campionamento viene inserito il cosidetto filtro antialiasing che taglia "fuori" tutte le frequenze superiori lasciando dentro le frequenze utili più basse della massima... ovvero è un filtro passa basso o low-pass in Inglese...

Nei sensori la massima frequenza intesa come linee riproducibili potrebbe essere uguale alla metà dei pixel orizzontali e verticali infatti se vogliamo riprodurre una serie di linee nere su sfondo bianco (o viceversa è la stessa cosa) potremo avere al massimo un pixel bianco e uno nero contigui... quindi per esempio in un sensore 3008x2000 potremo avere 1504 linee nere e 1504 linee bianche sul lato lungo del fotogramma e 1000 nere e 1000 bianche sul lato corto... facendo una semplice divisione 1504/23,7 otterremo il numero massimo di linee riproducibili per millimetro ovvero 63,46 cioè il potere risolvente del sensore... purtroppo tale limite teorico non può essere raggiunto senza pagare uno scotto ovvero la comparsa dell'effetto moirè, questo "spiacevole" inconveniente si manifesta quando nella scena compaiono delle trame la cui risoluzione è prossima alla frequenza di estizione della risoluzione massima del sensore... quindi è necessario anteporre prima del sensore un filtro composto da un materiale (niobato di litio) trattato in modo tale da abbassare la nitidezza... cioè il potere risolutivo del sensore prima che insorga il fenomeno anzidetto da qua la definizione di filtro low-pass (passa basso) data al filtro antialiasing... cioè è un filtro che limita tutte le frequenze spaziali della luce (intese come linee per millimetro... ovvero meno di 63,46 nel caso del sensore della D70) che superano il potere risolvente del sensore...

Un filtro antialiasing troppo "prudente" contribuisce a generare immagini meno nitide ma più corrette prive cioè di aberrazioni... viceversa un filtro antialiasing meno "prudente" contribuisce a generare immagini più nitide ma a "rischio" aberrazioni...

eco dove sbagliavo!
grazie a tutti e due per il chiarimento.

Sempre chiarissime le tue risposte , Stefano...
Ho letto pero' da qualche parte, che nel dorso digitale che ha prodotto la Leica, e' stato eliminato questo filtro.....Quali saranno le consequenze????
Francesco Martini

Sempre chiarissime le tue risposte , Stefano...
Ho letto pero' da qualche parte, che nel dorso digitale che ha prodotto la Leica, e' stato eliminato questo filtro.....Quali saranno le consequenze????
Francesco Martini

Forse qualche problemino per il fotografo ufficiale della juventus?

Sempre chiarissime le tue risposte , Stefano...
Ho letto pero' da qualche parte, che nel dorso digitale che ha prodotto la Leica, e' stato eliminato questo filtro.....Quali saranno le consequenze????
Francesco Martini

Ciao,
ho letto anche io l'articolo, non so se e' la stessa fonte, comunque citando testualmente "Per superare il problema, qualora dovesse manifestarsi [NDSassoscritto: l'effetto Moire'], la fotocamera e' dotata di un filtro che riduce l'entita' degli artefatti.", dove questo filtro immagino sia software in-camera...

Stefano

Ho letto pero' da qualche parte, che nel dorso digitale che ha prodotto la Leica, e' stato eliminato questo filtro.....Quali saranno le consequenze????

In effetti, Leica ha messo il carro davanti ai buoi: quando ha pensato al dorso, non ha lasciato spazio per il filtro antialiasing (low-pass), così ha dovuto adottare un filtro software.
I filtri software sono "l'oppio dei poveri", non eliminano l'insorgere del problema, ma cercano solo di renderlo poco visibile.

Come è noto, c'è un limite ai dettagli più fini che un sensore può riprodurre, questo limite si chiama frequenza di Nyquist.
Se nella scena ci sono dettagli più fini di questo limite (ovvero frequenze più alte di quella di Nyquist), allora questi dettagli vengono alterati (aliasing) e compaiono nella foto come artefatti, false colorazioni o moiré.
Un filtro ottico low pass elimina questi dettagli, non permettendo così di raggiungere il sensore e produrre aliasing.
Se invece si usa solo un filtro software, questi dettagli, alterati, vengono comunque registrati, inquinando la parte interessata. Il filtro cerca solo di eliminare questo aliasing già presente, ovviamente con notevoli perdite in termini di qualità.

Forse qualche problemino per il fotografo ufficiale della juventus?     

Grandangolari solo per distanze ravvicinate, a diaframmi aperti.

Le magliette vanno in aliasing se la larghezza di una fascia nera o bianca, proiettata sul sensore, è inferiore a 6,8 millesimi di millimetro.

Mi domando a questo punto cosa è peggio:
Permettere che un dettaglio non "venga bene" per raggiunto limite di frequenza di Nyquist, o alterarlo "d'ufficio" così da non venire rilevato dal sensore?

Mi domando a questo punto cosa è peggio:
Permettere che un dettaglio non "venga bene" per raggiunto limite di frequenza di Nyquist, o alterarlo "d'ufficio" così da non venire rilevato dal sensore?

E' sempre meglio non lasciarli entrare, che permettere di insinuarsi producendo artefatti e false colorazioni.
I filtri software non sono così intelligenti da agire in modo selettivo, lasciando inalterata l'immagine sottostante.
Un filtro passa-basso ottico non fa altro che diminuire il potere risolvente, cosa molto più naturale dell'aliasing.

Il vero problema è toglierli.
In campo ottico non esistono filtri che riescono ad effettuare un taglio netto, i filtri antialiasing cominciano ad attenuare a frequenze molto più basse di quella limite, producendo così una diminuzione di nitidezza non voluta.
Nikon con la D70 ha effettuato un compromesso: ha diminuito il calo di nitidezza aumentando la frequenza di taglio e compensando con un leggero filtraggio via software.
Tra l'altro, il niobato di litio è un materiale alquanto costoso, tanto che alcuni usano filtri low--pass in materiale plastico.

ma non c'è più rischio a graffiarlo?
magari fare un filtro a 2 strati di cui l'esterno in vetro antigraffio e l'interno plastico potrebbe essere una buona soluzione.

c'è qualcuno che mi può spiegare (indicarmi un sito) come funziona e come è fatto il filtro lowpass?

ma non c'è più rischio a graffiarlo?
magari fare un filtro a 2 strati di cui l'esterno in vetro antigraffio e l'interno plastico potrebbe essere una buona soluzione.

I filtri antialiasing in materiale acrilico sono generalmente usati nelle fotocamere con ottica fissa e possono essere posizionati anche all'interno dell'ottica, mentre i classici filtri antialiasing in quarzo o niobato di litio (Nikon) devono essere posizionati dietro l'ottica.
Prendendo come riferimento il prezzo di un classico filtro al quarzo, quelli acrilici costano solo un terzo, mentre quelli al niobato di litio costano circa 100 volte di più.

Generalmente nelle DSLR il filtro antialiasing (detto anche blur filter) è associato al filtro IR e spesso sono separati dal package del sensore.
Nel sensore Kodak del dorso Leica, il filtro IR sta nella parte inferiore del vetro protettivo mentre la superficie esterna di questo vetro ha uno spesso strato antiriflessi, alquanto resistente ai graffi... di pulizia.
La Kodak produce anche questi filtri acrilici, a diffrazione random, ma si trattava di aggiungere uno spessore, non previsto, di circa un millimetro, con ovvi problemi di messa a fuoco.