Moiré - Entstehung und Vermeidung

Fotografen und Hobbyfotografen haben sich sicherlich schon mal über Bildinformationen geärgert, die im ursprünglichen Motiv nicht vorhanden waren. In den meisten Fällen ist der so genannte Moiré-Effekt dafür verantwortlich. In der Digitalfotografie gibt es zwei Erscheinungen, die Moiré genannt werden: Einerseits störende Strukturen, die durch Wechselwirkungen von Sensor- und Objektivstruktur entstehen und andererseits das so genannte Farbmoiré, das durch Fehler bei der Farbinterpolation entsteht.

Der Moiré-Effekt in der Fotografie

Für das Verständnis des Moiré-Phänomens müssen gängige Sensoren, die in Digitalkameras verbaut werden und deren Fähigkeit Farbinformationen zu „sehen“, verstanden werden. Alle gängigen Bildsensoren, mit Ausnahme von X3-Sensoren, sind farbenblind. Somit wird das sichtbare Licht einer jeden Wellenlänge in elektrische Ladung umgewandelt. Der Sensor an sich kann also theoretisch nur die verschiedenen Helligkeitsstufen eines jeden Pixels aufzeichnen, was zu einem Graustufenbild führen würde.

Ein einfacher Trick sorgt dafür, dass trotzdem Farbbilder entstehen: Das so genannte Bayer-Pattern ist ein Filtermosaik, das mit den Farben Rot, Grün und Blau (RGB) aufgebracht ist. Somit ist jedes einzelne Sensorelement nur für einen begrenzten Farbbereich empfindlich. Die Farbempfindlichkeit des menschlichen Auges und des Gehirns hat die Maximalempfindlichkeit im grünen Wellenlängenbereich. Somit wird die Verteilung so gewählt, dass die doppelte Anzahl grüner Pixel vorhanden ist.

Durch diesen Filter kann jeder Pixel jedoch nur eine Farbinformation aufzeichnen. Um die komplette Farbinformation im späteren Bild erfassen zu können, werden die fehlenden Farbinformationen von den benachbarten Pixeln bezogen. Diese komplexen Berechnungen können bei kontrastreichen, feinen Strukturen Fehler verursachen.

Grundlage dieser Berechnung von Farbinformationen ist die Annahme, dass benachbarte Pixel ähnliche Farbinformationen enthalten. Wenn dies allerdings nicht der Fall ist, stellt der Algorithmus falsche Berechnungen auf und die entsprechenden Pixel werden in einer falschen Farbe dargestellt. Ein klassisches Beispiel für eine solch falsche Berechnung sind Übergänge von Weiß nach Schwarz. Der so genannte Siemensstern ist ein klassisches Beispiel.

Moiré im Druck

Das andere so genannte echte Moiré ist vor allem in der Druckindustrie bekannt. In diesem Fall entsteht das Moiré dadurch, dass Wechselwirkungen der Strukturen im abgebildeten Objekt in der regelmäßigen Sensorstruktur entstehen. Dieses Problem kommt nur in der digitalen und nicht in der analogen Fotografie vor.

Die Betrachtung der Entstehung von Moiré im Offsetdruck erleichtert das Verständnis: Das Druckraster ist immer regelmäßig und liegt in einem bestimmten Winkel über dem Bild. Ein abgebildetes Objekt hat ebenfalls eine gleichmäßige Struktur und liegt in einem bestimmten anderen Winkel zu dem Raster. Wenn bei dem Druck ein Rasterpunkt entsteht, bei dem Weiß oder Schwarz nebeneinander liegen, wird er gar nicht voll gedruckt.

Vor allem bei den Kanten verschiedener Strukturen entstehen so Probleme. An den Kanten wird ein Punkt gedruckt oder gar keiner. Dies führt zu Anhäufungen von Pixeln, die in einem regelmäßigen Abstand gedruckt und von unserem Auge zu neuen Strukturen verbunden werden.

Moiré entgegenwirken

Da das Moiré-Phänomen physikalisch bedingt ist, tritt es fast unvermeidlich bei jeder Digitalkamera auf. Allerdings gibt es einige Tricks, die zur Unterdrückung angewendet werden können. Dies kann jedoch negativen Einfluss auf die generelle Qualität nehmen. Fast alle Maßnahmen zielen darauf ab, die Strukturen, die Moiré verursachen könnten, nicht auf den Kamerasensor zu übertragen. Eine Variante ist das leichte Defokussieren des abzubildenden Objekts. Professionelle Kameras verfügen in manchen Fällen über optische Filter, die den Effekt mildern können.

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