Hva er disse psykedeliske forstyrrelsene som av og til oppstår på TV. Spesielt når folk har klær med kraftige mønster?
Eksempel på uønskede farger i et analogt videosignal. Såkalt «moire».
Da jeg studerte fjernsynsteknologi en gang i forrige årtusen før hele bransjen vår ble digitalisert hadde disse gamle analoge TV-signalene noen utfordringer. Spesielt da ingeniørene bestemte seg for å legge inn farger i signalet, og samtidig holde det bakoverkompatibelt med det gamle svart/hvitt-signalet.
Det var en bragd at de klarte å lure fargene inn uten å ødelegge det opprinnelige signalet, men det ble med noen ulemper. Hvor den mest tydelige var at dersom folk stillte opp i klær med kontrastfylte og finmaskede mønster ble klærne plutselig forvandlet til noe som kunne minne om psykedeliske effekter fra en eller annen syttitallsmusikkvideo.
Så ble endelig TV digitalisert og vi trodde at vi skulle bli kvitt problematikken. Men nei. Problemet er ikke like stort, men noen tilsvarende utfordringer er det fremdeles. Og Kristian spør oss på mail:
Hei
Det er noe jeg lurer på …
Jeg har flere ganger sett i deres sendinger at personer som er filmet har på seg klær med striper, og ved den rette kombinasjonen av avstand til kamera, brennvidde og størrelse på stripene så kan dette skape ganske kraftige moire mønstere. Jeg skjønner at dette ikke kan taes hensyn til på en nyhetsreportasje i felten, men i studio burde det da være mulig å avverge dette, da det kan virke ganske forstyrrende på en produksjon som ellers holder veldig høy kvalitet.
Er det ikke lowpass filtre på kameraene som blir brukt? dette ville begrenset eller fjernet moire.
Er ikke de i produksjonen klar over dette, eller er de klar over problemet, men synes ikke det er noe å bry seg med?Er bare nysgjerrig…
Det er nemlig riktig at vi i TV-verden fremdeles har utfordringer med spesielle mønster. Ikke av de samme grunnene som i den analoge TV-verden. Men problemene kan rent visuelt minne om de vi hadde i den analoge verden.
Her har artikkelforfatteren selv klart å stille opp i en faretruende mønstret skjorte. I stillbildet her ser dere ikke noen problemer, men i enkelte av utsnittene ble det mye liv i skjorten jeg hadde på meg.
Derfor har vi beholdt de samme gamle forbeholdene vi hadde før TV ble digitalt. Så de fleste som skal være gjester i studio får beskjed om å ha på seg klær uten kraftige mønster, men det hender jo at folk glemmer å gi beskjed eller at det ikke er så lett å definere hva som er et kraftig mønster…
Og det kan være svært forstyrrende for en person som allerede er nervøs i en TV-situasjon å få beskjed om å ta på seg fremmede klær fra vårt kostymelager. Da vurderer vi det oftest slik at sendingen får en høyere kvalitet totalt sett med en avslappet person og litt moire enn med en stresset og ukomfortabel person uten moire.
Moire i mønsteret på en murvegg. Dette er filmet med et digitalt kamera, men selve skaleringen gjør at vi får uønskede effekter i bildet.
I videoen beveger jeg meg mot veggen. Da ser dere at problemet er størst når jeg står et stykke unna og mønsteret som mursteinene danner er finmasket.
Noe av dette kan som Kristian nevner i spørsmålet til oss løses med et filter i kamera. Og svar på spørsmål om ikke vi har slike filter i kamera i studio lar vi vår ekspert på området Per Bøhler svare på. Inngående og for de spesielt interesserte:
Hei,
Det dere beskriver som moire er et velkjent og klassisk fenomen. Årsaken ligger i at det oppstår aliasing i den samplingsprosessen som sensoren utfører på det optiske bildet linsa lager på sensoren. Grunnen til at aliasing oppstår er at Nyquist sampling teoremet ikke overholdes.
For å unngå aliasing på en bildesensor må det optiske bildet lavpass (LPF) filtreres slik at det er minst 2 sample-punkter (pixels) for den høyeste frekvensen (uttrykt i linjepar/mm) som ønskes reprodusert. Resultatet av samplingen er to sidebånd, et på hver side av samplings frekvensen. Dersom sampling teoremet ikke overholdes vil det nedre sidebånd overlappe inn i den øvre delen av basisbåndet og skape interferens som vi gjerne kaller moire.
Alle broadcast type videokameraer har et optisk lavpass filter i det optiske systemet i kameraet, både kameraer med tre sensorer (RGB) og også de med en sensor. Noen DSLR kameraer har ikke lavpassfiltrering i det hele tatt. For stillbilder behøver ikke dette være «krise»; interferensen som oppstår kan til og med gi et visuelt inntrykk av øket skarphet. Men dersom et kamera uten LPF også kan gi levende bilder blir resultatet katastrofalt (dårlig).
Årsaken til at det likevel kan oppstå aliasing fra broadcast type HD kameraer med tre sensorer (RGB) er at det optiske LPF har en båndbredde som er større enn halvparten av samplingsfrekvensen på sensoren. Sensoren har det samme pixel rasteret som HD systemet, 1920×1080. Siden det ikke er fysisk mulig å lage et optisk lavpassfilter med steile flanker nær cut-off (slik en kan med elektroniske filtre), vil et optisk lavpassfilter som tilfredsstiller sampling teoremet redusere oppløsningen så mye at vi visuelt ikke får opplevelsen av «HD». Muligheten som gjenstår for en bedre oppløsning er å lage flere lysfølsomme elementer på sensoren. Dette skjedde på SDTV 3-chip CCD kameraer der alle kameragenerasjoner med unntak av det første, hadde godt over 1000 pixels pr. TV-linje for SD systemets 720×576 pixels (> 30% oversampling, noe som er ideelt).
I kameraer med bare 1 sensor (gjerne CMOS) er sensoren større (Super 35) enn for broadcast 3-chip CCD (2/3″). Det blir således plass til flere og større pixels (bedre S/N). Imidlertid er det en komplikasjon ved at det ligger et fargefilter mønster på sensoren (CFA- Color Filter Array) som medfører at hver pixel har bare en farge. I det klassiske Beyer CFA er halvparten av alle pixels grønne og den resterende halvparten delt likt mellom rødt og blått. For å generere de to manglene signalkomponentene for hver pixel, må disse interpoleres fra de omkring liggende pixels. Med en slik løsning blir LPF problematikken enda mer ‘konfliktfylt’. Den beste løsningen på dette til dato er et CFA der hver resulterende videopixel består av tre sub-pixels på sensoren, en for hver farge (RGB). For HD gir dette et høyt antall pixels på sensoren, men det er prisen for en god bildekvalitet.
Vil ikke gå nærmere inn på alt som er skrevet og hevdet om egenskapene til Beyer-type CFA, det er en utrolig mengde «hype» der ute.
Dette et lite forsøk på å gi en svært kort versjon av problematikken om alias og moire i videokameraer.
Mvh,
Per
….så da fikk dere den svært korte versjonen. Og vi kan konkludere med at dette er et ganske komplekst område.
Kult, takk for utdypende info.
[…] Les hele greia (selv om jeg tviler på om du vil). […]