Was ist der Moiré-Effekt? Ein umfassender Leitfaden

Moiré definieren: Mehr als nur ein Fehler

Der Begriff "Moiré" stammt vom französischen Wort für eine Art Textil, typischerweise Seide, mit einem gewellten oder gewässerten Aussehen. Im 18. und 19. Jahrhundert wurde dieser Effekt sehr geschätzt. Durch das Zusammenpressen von zwei Stofflagen (oder das Zurückfalten einer Lage auf sich selbst) und die Anwendung von Dampf und Druck schufen Weber wunderschöne, schimmernde Wellenmuster, die sich änderten, wenn sich der Träger bewegte.

In der physischen Welt war dieser Effekt wegen seiner Schönheit begehrt. In der digitalen Welt ist er fast immer ein unerwünschter Fehler, der die Bildqualität mindert.

Die Mathematik des Moiré

Mathematisch gesehen ist ein Moiré-Muster ein sekundäres und visuell offensichtliches überlagertes Muster, das beispielsweise entsteht, wenn zwei identische (meist transparente) Muster auf einer flachen oder gekrümmten Oberfläche (wie eng beabstandete gerade Linien, die von einem Punkt ausstrahlen oder die Form eines Gitters haben) überlagert werden, während sie um einen kleinen Betrag gegeneinander verschoben oder gedreht sind.

Die Gleichung, die das Muster beschreibt, beinhaltet die Differenz der Frequenzvektoren der beiden Gitter. Wenn diese Frequenzen ähnlich sind, entsteht ein "Schwebungsmuster" – ähnlich dem schwankenden Ton, den man hört, wenn zwei Musiknoten leicht verstimmt sind.

Wo Sie es sehen werden

1. Fotografie (Der Sensorkonflikt)

Wie in unseren anderen Artikeln besprochen, ist dies der Konflikt zwischen dem Sensorgitter und der Textur des Motivs. Es ist am häufigsten bei:

• Mode: Anzüge mit engen Nadelstreifen, synthetische Sportstoffe und Brautschleier.
• Architektur: Wolkenkratzer mit vielen Fenstern, Ziegelwände, Lüftungsgitter und Zäune.

2. Druck (Das Rosettenmuster)

Der kommerzielle Druck verwendet "Halbtonraster" – Gitter aus winzigen Punkten in Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz (CMYK). Um Moiré zu vermeiden, drehen Drucker den Rasterwinkel jeder Farbe (z. B. Schwarz auf 45°, Magenta auf 75°).

Wenn diese Winkel leicht falsch sind oder wenn Sie ein gedrucktes Bild (das bereits ein Punktraster hat) mit einem Scanner (der sein eigenes Sensorgitter hat) scannen, erhalten Sie massive, hässliche Interferenzmuster. Das ist ein Albtraum für Archivare, die alte Zeitschriften oder Zeitungen digitalisieren.

3. Videospiele und 3D-Rendering

In 3D-Grafiken erzeugen Texturen auf entfernten Objekten oft Moiré. Stellen Sie sich einen gefliesten Boden vor, der bis zum Horizont reicht. Wenn die Fliesen in der Ferne kleiner werden, werden sie schließlich kleiner als die Pixel des Bildschirms.

Um dieses Problem zu lösen, verwenden Spieleentwickler Mipmapping (Vorberechnung von Versionen mit niedrigerer Auflösung der Texturen) und Anisotrope Filterung. Wenn Sie diese Einstellungen in Ihrem Spiel deaktivieren, sehen Sie "schimmernde" oder "krabbelnde" Texturen – das ist Moiré in Bewegung.

4. Navigation auf See

Überraschenderweise ist Moiré nicht immer schlecht. Moiré-Sicherheitsbaken werden verwendet, um Schiffe unter Brücken zu führen. Diese Baken enthalten zwei Liniengitter. Wenn ein Schiff perfekt auf den sicheren Kanal ausgerichtet ist, sieht der Kapitän ein vertikales schwarzes Band. Wenn das Schiff nach links oder rechts abdriftet, verschiebt sich das Moiré-Muster, um Pfeile anzuzeigen, die zurück zur Mitte zeigen. Es ist ein ausfallsicheres Low-Tech-Navigationssystem, das vollständig auf Physik basiert!

Die technische Lösung: Tiefpassfilter

Jahrelang installierten Kamerahersteller "Optische Tiefpassfilter" (OLPF) vor den Sensoren. Diese Filter bestehen aus doppelbrechenden Kristallen (wie Lithiumniobat), die einen einzelnen Lichtpunkt in zwei oder vier Punkte aufspalten.

Dies verwischt das Bild absichtlich leicht, um sicherzustellen, dass kein Detail fein genug ist, um Aliasing zu verursachen. Es ist ein Kompromiss: Sie opfern ein klein wenig maximale Schärfe, um zu garantieren, dass Sie kein Moiré bekommen.

Der moderne Trend lautet jedoch "Schärfe ist König". Hochauflösende Kameras (45MP+) entfernen diesen Filter oft, in der Annahme, dass die Auflösung hoch genug ist, um die meisten Muster aufzulösen. Dies bürdet dem Fotografen die Last auf, Moiré vor Ort zu erkennen, oder Software wie Morie, um es in der Postproduktion zu beheben.