Tiefpassfilter

Ein Tiefpassfilter, im Englischen Optical Low-Pass Filter (OLPF) oder Anti-Aliasing-Filter genannt, ist eine dünne optische Schicht direkt vor dem Bildsensor. Er macht das Bild absichtlich minimal unscharf, indem er feinste Details über benachbarte Pixel verteilt. So verhindert er, dass sehr feine, regelmäßige Strukturen mit dem Pixelraster des Sensors kollidieren und Moiré oder Farbsäume erzeugen.

Warum ein Sensor einen Tiefpassfilter braucht

Ein Bildsensor tastet das Bild in einem festen Raster ab. Enthält das Motiv Details, die feiner sind als dieses Raster, kann der Sensor sie nicht korrekt erfassen. Es entstehen Fehlinformationen, die als neue Muster sichtbar werden. Dieser Effekt heißt Aliasing. Typische Folgen sind:

• wellenförmige Moiré-Muster auf Stoffen, Hemden oder Gittern
• Farbmoiré, also bunte Schlieren in eigentlich farblosen Strukturen
• Treppchen an feinen, schrägen Linien

Besonders anfällig sind Sensoren mit Bayer-Filter, weil jedes Pixel nur eine Farbe misst und die übrigen Farben aus den Nachbarpixeln berechnet werden.

Funktionsweise

Ein klassischer Tiefpassfilter besteht aus doppelbrechenden Kristallplatten, zum Beispiel aus Lithiumniobat. Diese spalten jeden Lichtstrahl in mehrere leicht versetzte Strahlen auf. Ein Lichtpunkt landet dadurch nicht auf einem einzigen Pixel, sondern verteilt sich auf eine kleine Gruppe. Details, die feiner als das Pixelraster sind, werden so herausgefiltert, bevor sie Aliasing verursachen können. Der Name kommt aus der Signaltechnik: Niedrige Ortsfrequenzen, also grobe Strukturen, passieren den Filter, sehr hohe werden gedämpft.

Kameras ohne Tiefpassfilter

Seit Sensoren immer höhere Auflösungen haben, verzichten viele Hersteller auf den Filter oder schwächen seine Wirkung ab. Bekannte Beispiele sind die Nikon D800E, die Nikon D810 und viele hochauflösende Vollformatkameras danach. Fujifilm verzichtet bei seinen X-Trans-Sensoren durch die unregelmäßigere Anordnung der Farbfilter grundsätzlich darauf. Bei der Canon EOS 5DS R wird die Wirkung des Filters durch eine zweite Schicht wieder aufgehoben.

Mit oder ohne Filter

Merkmal	Mit Tiefpassfilter	Ohne Tiefpassfilter
Detailschärfe	etwas weicher	höher
Moiré-Risiko	gering	höher
Nachschärfen nötig	eher ja	weniger
Geeignet für	Mode, Video, Stoffe, Architektur mit Rastern	Landschaft, Natur, Studio-Stillleben

Was bei Moiré hilft

• Abstand oder Brennweite leicht verändern, damit das Muster nicht mehr mit dem Pixelraster zusammenfällt
• leicht abblenden oder minimal defokussieren
• Kamera etwas drehen
• Farbmoiré im RAW-Konverter mit dem Moiré-Werkzeug entfernen

Verwandte Begriffe

• Anti-Aliasing-Filter
• Aliasing
• Moiré-Effekt
• Bildsensor
• Pixelpitch
• Schärfen

Fazit

Der Tiefpassfilter vor dem Sensor verhindert Moiré und andere Aliasing-Fehler, indem er feinste Details leicht verwischt. Viele hochauflösende Kameras verzichten heute darauf und liefern dadurch mehr Detailschärfe, nehmen aber ein höheres Moiré-Risiko in Kauf.

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