Warum der Tiefpassfilter unnötig wird

Nikon hat mit der D5300 eine neue Einsteiger-DSLR vorgestellt. Das grösste Feature: kein optischer Tiefpassfilter. Kamerahersteller wie Sony, Nikon und Fujifilm verzichten komplett auf den Filter, andere wie Pentax machen ihn optional. Doch wozu dient der optische Tiefpassfilter genau? Und warum wird er immer weniger verwendet?

Moiré

Optische Tiefpassfilter wurden hauptsächlich zu einem Zweck verbaut: Moiré verhindern. Bei Moiré handelt es sich um eine Verzerrung im Bild, die von einer bestimmten Musterfolge im Bild verursacht wird. Meistens entsteht der Effekt bei schräg übereinanderliegenden Linien mit eng verflochtenen Mustern. Der Betrachter sieht dabei grössere Muster über den kleineren, auch wenn diese in der Realität nicht existieren. Typische Objekte, die den Moiré-Effekt auslösen, sind Teppiche und Krawatten mit kleinen Musterungen oder Gitterstäbe.

Bei digitalen Kameras tritt Moiré hauptsächlich auf, wenn ein Muster mit feinen Linien eine ähnliche Frequenz wie das Sensorgitter aufweist. Um Moiré zu vermeiden, enthält praktisch jede Digitalkamera einen optischen Tiefpassfilter.

Technologie gegen Krawattenmode

Grundsätzlich macht der Einsatz eines optischen Tiefpassfilters Sinn. Einen Nachteil bringt der Filter jedoch mit sich: Das Bild verliert ein wenig Schärfe. Der Unterschied ist nicht besonders gross, jedoch bei Vergrösserungen bemerkbar. Schärfere oder moiréfreie Bilder waren lange Zeit eine Wahl, die immer zugunsten der Moiréfreiheit entschieden wurde. Es gab schlicht zu viele Muster, die Moiré verursachten, und die Verzerrung störte im Bild deutlich mehr als der kleine Schärfeverlust. Wie kommt es, dass der Tiefpassfilter plötzlich nicht mehr gebraucht wird? An der veränderten Krawattenmode wird es nicht gelegen haben.

Vielmehr liegt es am Fortschritt der Sensortechnologie. Ein herkömmlicher Sensor funktioniert nach dem Bayer-Prinzip (siehe Bild). Der Sensor ist unterteilt in kleine Quadrate, die auf eine bestimmte Farbe spezialisiert sind. Durch Farbfilter werden entsprechende Lichtstrahlen auf den richtigen Pixel verfrachtet. Wie bereits erwähnt, entsteht der Moiré-Effekt, wenn ein Muster, das durch das Objektiv auf den Sensor trifft, eine ähnliche Frequenz aufweist wie der Sensor selbst. Moderne Sensoren verfügen jedoch über derart kleine Pixelraster, dass kaum noch Objekte der realen Welt diesen Frequenzen entsprechen. Einfach gesagt: Die Pixel auf dem Sensor sind heute deutlich kleiner als die Muster der realen Welt. Dies macht einen separaten Filter zum Verhindern von Moiré grösstenteils sinnlos, weshalb immer mehr Kamerahersteller bei neuen Modellen auf den Filter verzichten.

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Ein neuer Filter

Ein neuer Filter

Kameras ohne optischen Tiefpassfilter sind oft teurer als jene mit dem Filter. Besonders gut erkennt man dies bei der Nikon D800 mit Filter, und der D800E ohne Filter. Warum ist die Kamera teurer, obwohl sie weniger drin hat? Hier liegt der Grund ganz einfach in einer sprachlichen Ungenauigkeit. Spricht ein Kamerahersteller davon, keinen Tiefpassfilter verbaut zu haben, heisst das eigentlich: Die Tiefpassfilterfunktion eines bestehenden Filters wurde entfernt. Dafür musste der Filter neu entwickelt werden.

Der physische Filter an sich fehlt keineswegs. Es wurde lediglich sein Aufbau verändert und die Tiefpassfunktion entfernt. Neben dem Anti-Moiré verfügt der Filter zudem über einen Infrarotfilter, der normal bestehen bleibt. Eine Grafik von Techradar zeigt dies anschaulich. Der neue Filter behält so seine Funktion als Infrarotfilter. Die Entwicklungskosten des neuen Filters schlagen sich direkt in den Kosten der Kameras nieder.

Die Zukunft des Tiefpassfilters

Eine weitere Methode verwendet der Hersteller Pentax mit seiner neuen DSLS K-3. Bei der K-3 kann der optische Tiefpassfilter per Knopfdruck aktiviert werden. Der Nutzer soll so in den meisten Fällen zu einem schärferen Bild kommen, bei Problemen mit Moiré aber trotzdem die Möglichkeit haben, den Tiefpassfilter zuzuschalten.

Mit der weiteren Entwicklung der Kamerasensoren wird Moiré als Problem bald gänzlich verschwinden. Grosse Hersteller wie Sony und Nikon wenden sich bereits von den Filtern ab. Bis in einigen Jahren wird der optische Tiefpassfilter wohl endgültig Vergangenheit sein. Bis dahin müssen die Kamerahersteller ein neues Kaufargument für ihre Geräte finden. Es sei denn, die Krawattenmode erlebt einen Trend zu mikroskopisch klein gemusterten Designs.