モアレとは何ですか？どうすればそれを回避できますか？

「モアレ」と呼ばれる画像の欠陥とは何ですか？何が原因で、どのように回避または削減できますか？「偽色」に関連していますか？

モアレはエイリアシングの一種であり、これにより画像内で偽のパターンを観察できます。

5秒ごとに光のパルスを送信する灯台と、灯台を3秒間見た後、3秒間見ることができないカメラ（または他の観測者）を想像してください。

lighthouse:        *....*....*....*....*....*....*....*...
observer:          ***...***...***...***...***...***...***

observed pattern:  *...................*....*....*........

実際の規則的なパルスは、サンプリング周波数が観測されている現象の周波数に近いが異なることによって引き起こされる、一時的なエイリアシングによる非常に不均一なパターンとして観測されます。これが、フレームレートを固定したムービーカメラで観察したときにワゴンホイールが後方に回転するように見える理由です。

モアレはまったく同じ現象ですが、一時的なエイリアシングではなく空間的なエイリアシングの例です。人工繊維布のような明暗の規則的なパターンが、ピクセルの固定パターンを持つセンサーによって画像化されると、繊維の均一性は、はるかに低い周波数（より広い間隔）で人工的なパターンに変わります：

Fir0002 / Flagstaffotosによる画像。ライセンス

エイリアシングは、パターンの周波数がサンプリング周波数（センサー内のピクセルの密度）に近い場合に最悪になります。低周波パターンは問題ではありません。アンチエイリアシングフィルターは画像をぼかすため、入力の頻度とエイリアシングの可能性が減少します。欠点は、これにより、顕著なエイリアシングを引き起こさない繰り返しのないパターンもぼやけることです。

ぼかしによって画像の周波数を下げる代わりに、サンプリング周波数を上げる、つまりより多くのメガピクセルを持たせることで（センサーのサイズやレンズのシャープネスを上げることなく）エイリアシングを緩和することもできます。デジタル中判カメラにはメガピクセルがたくさんありますが、レンズがシャープであるためにエイリアシングが発生します。

アンチエイリアスフィルターは、ほぼすべての35mm DSLRセンサーに標準装備されています。それらは削除できます。私はこれを行う会社を知っています：

http://www.maxmax.com/hot_rod_visible.htm

利点は、シャープネスは大きいがモアレが多いことです。ランダムで自然なテクスチャのみを撮影する場合、これはおそらく良い考えです。一部のデジタルMFカメラとバックには、AAフィルターがありません。ファブリックでのエイリアシングの悪さや、ファッションにMFが頻繁に使用されているという事実を考えると、理由は分かれています。私の見解では、これらの画像はおそらくf / 32〜f / 45で巨大な照明パワーパックで撮影され、回折はAAフィルターとして機能します。

モアレはソフトウェアで削減できますが、通常はある程度まで、AAフィルターを使用する方がはるかに優れています。センサーにAAフィルターがない場合、レンズのねじ込み式アンチエイリアスフィルターを取得できます。

モアレはデモザイク処理による偽色に関連しています。（ほとんどの）デジタルセンサーはモノクロデバイスであるため、各ピクセルにカラーフィルターを交互に配置し、色を補間してフルカラー画像を生成します。高周波のモノクロパターンを観察すると、異なるカラーフィルターを備えた隣接するピクセルは、それぞれ信号にピークと谷を見ることがあり、これは入力に異なる色が存在すると（誤って）解釈される可能性があります。

デジタル写真では、モアレ効果は、シーンの細部とセンサーのセンサーのグリッドとの間の干渉に起因します。表示用に画像を縮小するときにモアレパターンを取得することもできます。この場合、画像の細かなディテールと表示のピクセルのグリッドの間で干渉が発生します。

どちらの方法でも、さまざまな効果のいずれか（または複数）を取得できます。1つは、元のデータに直線のみが含まれている場合でも、曲線が表示されることです。たとえば、完全に直線で描かれた合成「画像」を次に示しますが、ほぼどこでも曲線が表示されます。

この場合、対角線が水平/垂直グリッドに配置されたピクセルに変換されるために発生する線の「階段」により、曲線の外観が主に発生します。表示では、アンチエイリアシングによって（大部分）防ぐことができます。アンチエイリアシングは、部分的に点灯しているピクセルを使用してこれらの遷移を滑らかにします。上記の行の小さなセクションを見ると、遷移の1つは次のようになります。

これは、ラインのアンチエイリアシングによって修正できます。これにより、次のような中間のグレー値でシャープな遷移を埋めることができます。

このように拡大すると、ラインはおそらくそれほど滑らかに見えませんが、通常のサイズでは（通常）明確な改善があります。同じ角度で描画された3本の線のサンプルを次に示します。上部はアンチエイリアスなしで、中央と下部は2つの異なるアルゴリズムでアンチエイリアスされています。

ほとんどのデジタルカメラは、ちょうど入ってくる光をフィルタリング、ほぼ同じことを行う細かくので、元の画像は、このような急激な遷移を含む場合は、光の小さなビットは、隣接する画素に分散されるので、彼らは「階段ステップ」に記入することができます少し、そして同様に移行を隠します。

この方法で光を分散させると、画像が（わずかに）ぼやけて、細部が見えにくくなります。メーカーが使用するAAの量に関係なく、だれかが不満を感じるでしょう。強いAAフィルタを使用すると、元に存在していなかった詳細が表示されない保証はなく、細部の一部が失われたがオリジナルに存在します。弱いAAフィルターを使用すると、（おそらく）詳細のように見えるものを犠牲にして、元の詳細をより多く見ることができますが、元の画像にはまったく表示されません。本当の詳細を失うことなく、起こりうる誤った詳細を保証する「完璧な」AAフィルターを作成することは本質的に不可能です。ほとんどの妥協、少し本当の詳細を失うが、少し誤った詳細を許可します。かなりの数のオンラインフォーラムで、特定のカメラなどで使用されるAAフィルターの強度について長い議論があります。通常、弱いAAフィルターが優れているという主張（少なくとも暗示的に）があります。

長い間、APS-Cサイズ（またはそれ以下）のセンサーを備えたすべてのカメラには、AAフィルターが含まれていました。しかし、ごく最近、AAフィルターをまったく持たないか、その効果を無効にする光学系を含むかなりの数が導入されました。現時点（2017年7月）には以下が含まれます。

• Nikon D7200、D5500、D5300およびD3300
• ペンタックスK3 II、KP、K-S2

35mmサイズのセンサーを備えた現在のほとんどのカメラには、AAフィルターも含まれています。長い間、コダックDSLR / nとDSLR / cだけがそうでした。それから数年前、ニコンはD800Eを発表しました。これにはAAフィルター¹がなく、十分に成功したため、次のような非常に多くのハイエンドカメラから除外する傾向が始まりました。

• キヤノン5DS R
• ニコンD810、D810A
• ペンタックスK1
• ソニーA7R、A7R II、A99 II

注：ペンタックスカメラのいくつか（APS-Cセンサーとフルフレームセンサーの両方）にはセンサーシフトイメージングモードが含まれており、（カメラを三脚に取り付けた状態で）センサーのサイズによってセンサーをシフトすると4回の露出がかかりますそれで、各センサー位置でフルカラー情報を収集し、（ほとんど？）バイエル関連のモザイク除去の必要性を取り除きます。

大判のデジタルカメラ（リーフ、ハッセルブラッド、ペンタックス645Dなど）には通常、物理的なAAフィルターがありません。これらのカメラでは、すべてのAA処理がソフトウェアで実行されます。使用するソフトウェア（およびソフトウェアに提供されるパラメーター）に応じて、これらの多くは、元の主題にはまったく存在しない誤った詳細を生成する可能性があります（および生成します）。

偽色は密接に関連しています。絵の中の非常に細い白い線を考えてみてください-しかし、それは非常に細いので、線に沿った任意の点で1つのセンサーのみを照らします。典型的なBayerレイアウトセンサーでは、センサーウェルがレイアウトされるため、特定の場所で1色のみが検出されます。細い白い線は各ポイントで1つのセンサーウェルのみを点灯するため、最終的には白として表示されるのではなく、そのセンサーの色として表示されます（少なくとも3つのセンサーウェルを点灯する必要があります）。AAフィルターは、入射光が元の色に近いものとして現れるのに十分な隣接センサーウェル全体にほぼ均一な照明を生成するのに十分な光を分散することにより、この問題の防止にも役立ちます。

ただし、ここでも、最大限の詳細を回復しようとするモザイク除去ソフトウェアは、ある程度これを取り消すことができます（時には取り消すこともあります）。最も細かいディテールを見つけるプロセスでは、単一のセンサーだけを照らすように動作するポイントまで線を狭めることができ、そうすると、線は少なくとも3つのセンサーウェルからの入力を必要とするライン自体の本来の色。異なるアルゴリズムはさまざまな程度で偽色を生成しますが、一般的なルールとして、より詳細に回復するアルゴリズムは、少なくともいくつかの画像から偽色を生成する可能性が高くなります。

^{1.技術的には、実際にはAAフィルターがありますが、その後ろに2つ目のフィルターがあり、AAフィルターの効果を元に戻します。このかなり遠回りの方法は、明らかに製造がやや簡単です。他のAAフィルターレスカメラのかなりの数が同じことをします。}

そして、それは単なる画像のアーチファクトではありません。これは、ある方向の細い線が別の方向の細い線と交差するときに発生します。糸の間のスペースが糸よりも大きい生地では一般的であり、それにより、光が通過し、生地の他の部分の糸のパターンと相互作用することができます。

この生地のモアレは、カメラだけでなく実際に目に見えます。

モアレは干渉パターンです。写真では何度も、女性の衣服の細部、または建築の繰り返しパターンに気づきます。

モアレは、カメラの解像度を超える詳細が繰り返される領域を含むシーンによって引き起こされる可能性があります。

アンチエイリアスフィルターはモアレを低減または除去しますが、画像の鮮明さも低減します。