Optical Low Pass Filter

53 – Optical Low Pass Filter                        ဓါတ္ပံုပညာရပ္ဆိုင္ရာ မွတ္စု (၅၃)

 

ကင္မရာတြင္ တပ္ဆင္ထားသည့္ Optical Low Pass Filter

အေၾကာင္း သိေကာင္း ဘြယ္ရာ။

 

 

 

စကားဦး

 အမ်ားစု ေသာ ကင္မရာ ၏ Sensor ေရွ႕ တြင္ ပံု ရိပ္ မ်ား တြင္ ေပၚ ေလ့ ရွိ သည့္  Moiré pattern ဟုေခၚေသာ  ေရာင္ျပန္ လွိဳင္းတြန္႕ေလးမ်ားေပၚလာလွ်င္ ျပန္ ညွိေပးရန္ အတြက္ Opical Low-Pass Filter (OLPF ) ကို တပ္ဆင္ထား ပါသည္။ အခ်ိဳ႕ေသာ ကင္မရာ မ်ားက ပံု၏ ၾကည္လင္ျပတ္သားမွဳ ကို ထိခိုက္ ေစသည္ဟု ဆိုကာ တပ္ဆင္ထားျခင္း မရွိပါ။

 

စင္စစ္အားျဖင့္ ကင္မရာ တြင္ Optical Low-Pass Filter (OLPF ) ဆက္ရွိရန္ လို အပ္ေန သေလာ၊ သို႕ မဟုတ္ မလိုေတာ့ ျပီေလာ ဆိုသည့္ အေျခ အတင္ ေဆြးေႏြး ေနမွဳ မွာ ဆယ္စု ႏွစ္ တစ္ စု ခန္႕ ၾကာခဲ့ ျပီ ျဖစ္ပါသည္။

 

သို႕ ရာတြင္ မၾကာ ျမင့္ မွီ ကာ လအတြင္း က Nikon D 800 E ႏွင့္ D 7100 တို႕ ကို ေၾကာ္ျငာ ရာတြင္ပံု ၾကည္လင္ျပတ္သား ေစရန္အတြက္  Opical Low-Pass Filter  ထည့္ ထားျခင္း မရွိ ဟူ၍ ေၾကာ္ျငာ သည့္ အခ်ိန္တြင္မူ ကၽြန္ေတာ္ အပါအ၀င္ ဓါတ္ပံုပညာ စတင္ေလ့လာေနသည့္  ၀ါသနာရွင္မ်ား အၾကား Optical Low-Pass Filter (OLPF ) ကို ဖယ္ရွား လိုက္ ျခင္းသည္ ကင္မရာ ထုတ္လုပ္ျခင္း၏ မည္ကဲ့ သို႕ ေသာ ေျခလွမ္း သစ္ တစ္ရပ္ ပါလိမ့္ ဟူ၍ စူးစမ္း စိတ္ မ်ားေပၚလာပါသည္။

 

 

သို႕ ႏွင့္ ကၽြန္ေတာ္ လည္း သိလိုေဇာ ႏွင့္ ရွာေဖြ ေလ့ လာခဲ့ပါသည္။ ကၽြန္ေတာ္ ေတြ႕ ရွိသည္ေလးမ်ားကို ၀ါသနာရွင္ မိတ္ေဆြ မ်ားကိုလည္း ျပန္လည္ မွ်ေ၀ လိုသည့္ အတြက္ ဤ မွတ္စု ကို ေရးလိုက္ရျခင္း ျဖစ္ပါသည္။

 

ကင္ မရာ တစ္လံုး၏ Sensor ေရွ႕ တြင္ တပ္ဆင္ထားေသာ Optical Law-Pass Filter ။

 

 

 

 

 

 

အထက္ပါပံုတြင္ ကင္မရာ Sensor ေရွ႕ Opical ၌ Optical Low-Pass Filter တပ္ဆင္ ထားသည္ပံု ျဖစ္ပါသည္။

 

ေအာက္ပါပံုတြင္မူ DSLR ကင္မရာ Sensor တြင္ Opical Low-Pass Filter ကို ပူး တဲြကာ ထိုင္ထားသည္ပံု ျဖစ္ပါသည္။

 

 

 

ေအာက္ပါပံု မွာ Opical Low-Pass Filter တစ္ခု ၏ပံု ျဖစ္ပါသည္။

 

 

အလင္း တန္း တစ္ခု Optical Low Pass Filter ကို ျဖတ္ ကာ Sensor ေပၚ သို႕ က်ေရာက္သည့္ Diagram ပံု။

 

 

အမ်ားစုေသာ ကင္မရာ Sensor မ်ား၌ ျဖစ္ေပၚေလ့ရွိသည့္ Pattern မ်ားထပ္ရာ တြင္ေပၚ ေသာ Moiré pattern ျပႆနာ။

 

ကင္မရာ အတြင္းသို႕  Lens ကိုျဖတ္ကာ ၀င္လာ သည့္ အလင္း၊ ႏွင့္ အေရာင္ တို႕ ကို ဖမ္းယူသည့္ ကင္မရာ Sensor အမ်ားစု မွာ Bayer Array Sensor မ်ား ျဖစ္ၾကပါသည္။ Bayer Sensor Sensor ကို တည္ထြင္ သူမွာ Eastman Kodak.   မွ Dr. Bryce E. Bayer ျဖစ္သာေၾကာင့္ ၄င္း၏ အမည္ ကို အစဲြျပဳကာ Bayer Sensor ဟု အမည္ ေပးထာျခင္း ျဖစ္ပါသည္။

 

Bayer Array Sensor အေရာင္ကြက္ ( Mosaic) မိုေဆး ကို စီစဥ္ ထားပံု မွာ 2 X 2 Pattern ဟု ေခၚသည့္ One Red, One Blue and Two Green Sensor စနစ္ ျဖစ္သည္။ ပံုရိပ္ ၏ အေရာင္ကို ေဖၚ ေပးရာ တြင္ အေရာင္ မွ်တေစရန္ အားလံုးကို Demosaicing Algorithm စနစ္ကိုသံုးကာ ျပန္ လည္ Process လုပ္ကာ ညွိေပးရပါသည္။

 

Bayer Sensor ကင္မရာ မ်ား၏ Sensor Pixels တစ္ခုသည္ အေျခခံ အေရာင္ သံုးေရာင္ျဖစ္သည့္ အနီ ၊ အစိမ္း၊ အျပာ တို႕ အနက္ အေရာင္ တစ္ ခု ထည္းကိုသာ မွတ္သား နိုင္ပါသည္။ အေရာင္ အားလံုးကို မွတ္သားနိုင္စြမ္း မရွိေျခ။ ထက္တြင္ ေဖၚ ျပ ခဲ့ သည့္ အတိုင္း အေရာင္ အားလံုး စံုသည့္ ပံု တစ္ပံု ျဖစ္ေပၚ လာေစရန္ အထက္တြင္ ေဖၚျပခဲ့ သည့္ အမ်ိဳူး မ်ိဴးေသာ Demosaicing algorithms စနစ္ ကို သံုးရသည္ ။ အၾကမ္း အားျဖင့္ Demosaicing Algorithms  (၄) မ်ိဳး ခန္႕ သံုးရသည္ဟု သိရပါသည္။

 

အေရာင္ RGB - အနီ၊ အစိမ္း၊ အျပာ စသည့္ အေျခခံ အေရာင္ (၃) မ်ိဳး စီစဥ္ မွဳ မွာ အညီ အမွ် မဟုတ္ဘဲ အစိမ္းေရာင္ ကို ႏွစ္ဆ ကဲ ထား သည္မွာ Bayer Sensor ၏ ထူးျခား ခ်က္ ျဖစ္ပါသည္။ အေၾကာင္း မွာ လူ ၏ မ်က္ေစ့ အား အစိမ္း ေရာင္က ပို၍ ဆဲြေဆာင္ သည့္ အတြက္ဟု သိရပါသည္။

 

 

ေအာက္ပါ ပံုမွာ  “ Bayer Array Sensor “ တစ္ခု  ေဆာက္လုပ္ထားသည့္ နမူ နာ Diagram ကိုၾကည့္ပါရန္။

 

 

Bayer Array Sensor ျဖင့္ တည္ေဆာက္ထားသည့္ ကင္မရာ တြင္သာ လွ်င္ Sensor ေရွ႕ တြင္ Optical Law Pass Filter တပ္ဆင္ထားရန္လိုပါသည္။ ယင္းကို Optical Low Pass Filter ဟု ေခၚ သကဲ့ သို႕ Long Pass Filter ဟုလည္းေခၚသည္။ အေၾကာင္းမွာ Filter က ေဆာင္ရြက္သည့္ Low Frequency မ်ား ၏ Wavelength မွာ ရွည္ သည့္ အတြက္ Long Pass Filter ဟုလည္း ေခၚ ရျခင္း ျဖစ္ပါသည္။

 

 

Sensor မ်ားရွိ Pixels well မ်ားသည္ အေရာင္ အားလံုးကို မွတ္နိုင္စြမ္း မရွိပါ။ သို႕ရာ တြင္ Sigma မွထုတ္သည့္ Foveon Sensor မွာမူ Red, Green, Blue စသည့္ အေျခခံ အေရာင္ သံုးေရာင္ကို Sensor သံုးခု ႏွင့္ သီးျခားစီ ဖမ္းသည့္ စနစ္ကို သံုး ထားသည့္ အတြက္ Optical Low Pass Filter ထည့္ ရန္ မလိုေတာ့ ဟု သိရပါသည္။

 

Faveon X3 Sensor တစ္ခု တြင္ အေရာင္ အလိုက္ Sensor (၃) ခု ဆင္ထားသည့္ Diagram ပံု။

 

 

အျခားတစ္ခ်က္မွာ ပံု မ်ား တြင္ ေပၚ လာေလ့ ရွိသည့္ Bayer filter Moiré pattern ကိစၥ ျဖစ္ပါသည္။ ျပင္ပမွ ပံုရိပ္ ကိုဖမ္းရာ တြင္ Pattern (၃) ခု ထြက္လာပါသည္။ ပထမ Psttern မွာ Subject Pattern ျဖစ္ျပီး ဒုတိယ Pattern မွာ Image Sensor က ေဖၚ ေပးသည္ Pattern ျဖစ္ပါသည္။ တတိယ Pattern မွာ အဆိုပါ Pattern လိုင္းႏွစ္ခု ကို ထပ္ လိုက္သည့္ အခ်ိန္ တြင္ ေပၚလာသည့္ Pattern ျဖစ္ပါသည္။ အဆိုပါ Pattern ကို မြားေဟး ပံုစံကြက္ (Moiré Pattern) ဟုေခၚပါသည္။ ေအာက္ ပါ Diagram ကို ၾကည့္ပါရန္-

 

 

 

တတိယ ပံု တြင္ Pattern ႏွစ္ခုထပ္ ရာတြင္ အ၀ိုင္းကြက္ ကေလးမ်ား သည္ ပံု တြင္ လွိဳင္း ရိပ္ ကေလးမ်ားသဖြယ္ ေပၚလာ ပါသည္။ ပံု တြင္ ယင္းကဲ့ သို႕ လွိဳင္းရိပ္မ်ား ေပၚ မလာေစရန္ Optical Law Pass Filter က ျပန္ေျဖ ေပးပါသည္။

Moiré Lines အေသးစိတ္ ပံု။

 

Optical Low Pass Filter ၏ အဓိက လုပ္ငန္းတာ၀န္။

 

ေအာက္ပါ နမူနာ ပံုမ်ား မွာ Moiré Lines မွာ Pattern မ်ား ထပ္ေနသည့္အတြက္ Moiré Lines မ်ားေပၚေနသည့္ ပံု မ်ား ျဖစ္ပါသည္။

 

 

160 px Moiré Fringes.

 

 

160 px Moiré on Parrot Father.

 

 

 

 အုတ္ခ်ပ္ မ်ားစီထားသည့္ ပံု ၊ ေတာက္ပသည့္ သံဇာ ကြက္ၾကီးမ်ား ႏွင့္ Under Water Photography မ်ား ကို ရိုက္ရာ ၌ Subject တစ္ခုတြင္ ထင္ရွား ေတာက္ပ ကာ အၾကိမ္ ၾကိမ္ ထပ္ေနသည့္ ( Strong repetitive pattern ) ပံုစံ ကြက္ မ်ား ရွိေနသည့္ အတြက္ ကင္မရာ Sensor သည္ Pattern ကို မွတ္ရာ တြင္ မွန္ကန္ ေအာင္ မွတ္ နိုင္စြမ္း မရွိျဖစ္တတ္သည္။ ယင္းကို Aliasing ဟု ေခၚပါသည္။ 

 

ယင္းကို Computer တြင္ Process လုပ္သည့္အခ်ိန္တြင္ ထပ္ေပၚလာသည့္ Pattern ႏွင့္ Pattern ျခင္း ထပ္ သြားသည့္ အခ်ိန္ တြင္ အဆိုပါ အလဲြ ႏွစ္ခု သည္ ပို၍ ဆိုးသြား ကာ လွိဳင္း ရိပ္ ပံု Moiré မ်ား ေပၚလာ တတ္ပါသည္။ ယင္းကို ျပန္ ေျဖ ရန္ Optical Low Pass Filter ကို Sensor ေရွ႕ တြင္ တပ္ေပးရသည္။ ဤကဲ့ သို႕ Sensor ေရွ႕ တြင္ Low Pass Filter တပ္ ျခင္း ေၾကာင့္ ပံု ရိပ္၏ ျပတ္သားမွဳ အနည္းငယ္ က် သြား သည္။ 

 

 

ဤ ကဲ့သို႕ Optical Low Pass Filter သည္ Sensor ေရွ႕ မွ တစ္ဆင့္ကာ ၍ ေဆာင္ရြက္ ေပးရာ တြင္  Sensor ေရွ႕ မွ အတားအဆီး တစ္ခု ရွိေနသည့္ အတြက္ ပံု ၏ ၾကည္လင္ ျပတ္သား မွဳ မွာ အနည္းငယ္ ေလွ်ာ့ သြားပါသည္။ ထိုအခ်ိန္တြင္ ျပတ္သားသည္ကိုဘဲ ယူ မွာ လား ၊ သို႕ မဟုတ္ အေရာင္မွန္မွန္ ႏွင့္ လွိဳင္းရိပ္ Moiré မပါသည္ ကိုဘဲ ယူ မွာ လား ဆိုသည့္ ကိစၥ ေပၚလာပါသည္။ ေၾကာ္ျငာ ဆိုင္း ဘုတ္ ၾကီးၾကီး ရိုက္သူမ်ားက မူ ျပတ္သား မွဳကို လိုလားၾကျပီး အေရာင္ မွန္၊ ပံု သန္႕ လိုသူမ်ားကမူ Optical Low Pass Filter ႏွင့္ စစ္ျပီးသည့္ ပံု ကို လိုလားၾကေၾကာင္းသိရပါသည္။
 

 

ဤဘာသာရပ္သည့္  အျမင့္တန္း အလင္း သိပၼံ နည္း ပညာ ပိုင္း ဆိုင္ရာ ျဖစ္ ေသာေၾကာင့္ ေျခနိုင္ လက္နိုင္ အက်ဥ္း သေဘာမွ် သာ ေဖၚျပ ရျခင္း ျဖစ္ပါသည္။

 

 

An example of extreme Moiré at  Strong Repetitive Pattern.

 

 

 

 

Optical Low Pass Filter  ပါသည့္ ပံု နွင့္ မပါသည့္ ပံု တို႕ ၏ နွိဳင္းယွဥ္ ခ်က္။

 

 ေအာက္ပါပံု ႏွစ္ပံု မွာ Canon 5D Mark III ျဖင့္ ရိုက္ထားျခင္း ျဖစ္ပါသည္။ ပထမ ပံု မွာ Optical Low Pass Filter ခံကာ ရိုက္ထားျပီး ေအာက္ ပံု မွာ Optical Low Pass Filter မခံ ဘဲ ရိုက္ထားျခင္း ျဖစ္ပါသည္။

 

 

 

 

 

 

အခ်ိဳ႕ေသာ Optical Low Pass Filter  ကို မၾကိဳက္ သည့္ ဓါတ္ပံု သမားမ်ားသည္ ၄င္း တို႕ ကသ္မရာ ရွိ Optical Low Pass Filter ကို Camera Service Center မ်ားတြင္ သြားျဖဳတ္ ္ၾကသည္ဟု သိရပါသည္။

 

 

ေအာက္ပါ ပံုမ်ား မွာ Optical Low Pass Filter  ပါသည့္ Nikon D 800 ႏွင့္ Optical Low Pass Filter မပါသည့္ Nikon D 800E တို႕ ရိုက္သည္းသည့္ ပံု မ်ားကို ႏွိဳင္းယွဥ္ ျပထားျခင္း ျဖစ္ပါသည္။

 

ပထမ ဆံုးပံု မွာ  မူရင္း ပံု ျဖစ္ျပီး ဒုတိယ ပံု ကို Optical Low Pass Filter  ပါသည့္ Nikon D 800 ျဖင့္ ရိုက္ ကာ တတိယ ပံု ကိုမူ Optical Low Pass Filter မပါသည့္ Nokon D 800 E ျဖင့္ ရိုက္ ထားကာ အၾကီး ခ်ဲ႕ ထား ျခင္း ျဖစ္ပါသည္။

 

 

Geisha Comparison

 

 

 

 

Rocks Comparison

 

 

 

Snow Comparison

 

 

 

Trees Comparison

 

 

 

အထက္ပါ ပံု မ်ား တြင္ အေရာင္ ကြာ ျခားမွဳ မ်ားစြာ မသိသာ ေသာ္ လည္း အခ်ိဳ႕ ေသာ ကင္မရာ မ်ား ႏွင့္ စမ္းရာ တြင္ Optical Low Pass Filter   ခံ ထားသည့္ ပံု တြင္ အေအးေရာင္ျဖစ္သည့္ အစိမ္းဘက္ သို႕ လု ကာ Optical Low Pass Filter   မပါဘဲ ရိုက္သည့္ ပံု မ်ားမွာ ပို၍ ျပတ္သားေသာ္လည္း အပူေရာင္ သို႕ အနည္းငယ္ လုေနသည္ ကို ေတြ႕ ရပါသည္။

 

 

Optical Low Pass Filter ကို ထိန္းခ်ဳပ္ ရန္ က်ိဳးပမ္း မွဳ မ်ား။

 

Nikon D 800 E ႏွင့္ D 7100 တို႕ တြင္ Optical Low Pass Filter မပါ ေစကာ မူ IR Filter ခံ ထားေသးသည္ဟု သိရွိရပါသည္။

 

 

 

 

Nikon သည္ ၂၀၁၁ ထည္းက Optical Low Pass Filter ကို အပိတ္ အဖြင့္ လိုသလို လုပ္နိုင္ရန္ (Mechanical ON/OFF solution ) ႏွင့္ Optical Low Pass Filter ကို Sensor ေရွ႕ တြင္ တဲြ မထားဘဲ Lens အတြင္း ထည့္ရန္ စီစဥ္ ခဲ့ေစကာမူ အထ မေျမာက္ခဲ့ ဟု သိရပါသည္။

 

 

 ေအာက္ေဖၚျပပါ အခ်ိဳ႕ ေသာ ကင္မရာ မ်ား မွာ မူ Optical Low Pass Filter ထည့္ ထားျခင္း မရွိပါ။

 

 

45x30mm sensor  ေပၚတြင္ Optical low-pass filter  မပါသည့္ နံမည္ၾကီး Leica S2 ကင္မရာ။

 

 

 

 

Fujifilm မၾကာျမင့္မွီကမွ ထုတ္လုပ္ထား ေသာ X-Trans CMOS Sensor ေရွ႕ ၌ Optical Low Pass Filter မပါသည့္ X-Pro 1 ကင္မရာ။

 

 Fujifilm ကထုတ္သည့္ X-Pro1 သည္ သမားရိုးက် Bayer Pattern Sensor ကဲ့သို႕ သီးျခား Optical Low Pass Filter ခံကာ Moire ကို မေလွ်ာ့ ဘဲ Random Pixel Arrangement ကို သံုးထားေၾကာင္း သိရပါသည္။

 

OLPF  မပါေစကာမူ IR Filter ကိုေတာ့ ထည့္ ထားရသည္။။

ကင္မရာ မ်ား တြင္ Optical Low Pass Filter ( Anti-Aliasing filter ) မခံ ထားဟု ဆိုေစကာမူ  ကင္မရာ ထုတ္လုပ္ သူမ်ားသည္ သမားရိုးက် Anti-Aliasing Properties မ်ား မပါ ဘဲ Infra Red ကို သာတားဆီးေပးေသာ Non Low pass Filter အသစ္ တစ္မ်ိဳးကို ထပ္ဆင္ ေပးရသည္။ IR Filter ဟုလည္း ေခၚသည္။ Infra Red ေရာင္ခ်ည္ မ်ား Sensor ေပၚသို႕ မေရာက္ေအာင္ တားဆီး ေပးသည့္ Filter ျဖစ္ပါသည္။ IR Filter မခံ ထားပါက ပံုမ်ား တြင္ Red, Green ,Blue အေရာင္မ်ား ေနရာတြင္  Infra Red အေရာင္ ျဖစ္သည့္ နီက်င့္က်င့္ အေရာင္ မ်ားကသာ လႊမ္း မိုး သြား ပါ လိမ့္မည္။

  

 

 

 

ဤ ကဲ့ သို႕  သမားရိုးက် Sensor ေရွ႕ တြင္  Optical Low Pass Filter ခံ ထား ျခင္း မွ လမ္း ခဲြကာ IR Filter ခံေပးရျခင္း ျဖင့္ ကင္မရာ တန္ဘိုး လည္း ျမင့္ လာပါသည္။ ထို႕ ေၾကာင့္  အဆိုပါ Filter အသစ္ ထည့္ ထားသည့္ Nikon D 800 E, Pentax K-5 II,  စသည့္ ကင္မရာ မ်ား ေစ်းၾကီး ရျခင္း ျဖစ္ပါသည္။

 

Optical Low Pass Filter ၏ အနာဂါတ္။

 

ေစ်းကြက္ တြင္ မည္သို႕ ေၾကာ္ျငာ ေနၾက ေစကာမူ Optical low-pass filter   ပါတာ ေကာင္းသေလာ၊ မပါတာ ေကာင္းသေလာ ဆိုသည့္ ကိစၥ မွာ မည္သည့္ ဘက္က  မွ် အနိုင္ အရွံဳး မရွိေသးပါ။ ကင္မရာ ထုတ္လုပ္သူမ်ား သည္ ပံု ၏ ျပတ္သားမွဳ ကို မထိခိုက္ ေစမည့္ မည္ကဲ့ သို႕ ဆန္းသစ္ သည့္ နည္းပညာ မ်ား ကို ထပ္မံ တည္ထြင္ ကာ Low Pass Filter ကို ဖယ္ရွားမည္ကို ေစာင့္ ၾကည့္ ရဦးမည္ ျဖစ္ပါသည္။

 

အထက္ပါမွတ္စု မွာ ကၽြန္ေတာ္ စုေဆာင္း ဖတ္မွတ္ ထားသည့္ မ်ားကို သေဘာ ေပါက္ သမွ် ျပန္ လည္ေရးသားရျခင္း ျဖစ္သျဖင့္ ျပီး ျပည့္စံု သည္ ဟု မဆုိုနိုင္ပါ။ အလင္း သိပၼံ ပညာကို တတ္ကၽြမ္း နားလည္ ၾကသူမ်ား အေနနွင့္ လိုသည္ ကိုျဖည့္ ၍လည္းေကာင္း ပို သည္ကိို ေလွ်ာ့ ၍ လည္း ေကာင္း  “ လို တိုး ပို ေလွ်ာ့ “ သေဘာ ျဖင့္ ဖတ္ၾက ပါရန္ ေမတၱာ ရပ္ခံ အပ္ပါသည္။

 

________________________________________________