{"id":1400,"date":"2019-08-23T12:50:53","date_gmt":"2019-08-23T12:50:53","guid":{"rendered":"https:\/\/www.optowiki.info\/de\/?post_type=encyclopedia&#038;p=1400"},"modified":"2019-08-23T14:50:32","modified_gmt":"2019-08-23T14:50:32","slug":"shannonsches-abtasttheorem","status":"publish","type":"encyclopedia","link":"https:\/\/www.optowiki.info\/de\/glossar\/shannonsches-abtasttheorem\/","title":{"rendered":"Shannon&#8217;sches Abtasttheorem"},"content":{"rendered":"<p>F&uuml;r die Abtastung und die Bearbeitung von abgetasteten Signalen mit digitalen Systemen gelten einige Voraussetzungen. Diese sind:<\/p>\n<ul>\n<li>Das Signal muss bandbegrenzt sein, d.h. oberhalb einer Grenzfrequenz m&uuml;ssen alle Frequenzanteile Null sein.<\/li>\n<li>Die Abtastfrequenz muss mindestens doppelt so hoch sein wie die Grenzfrequenz des Signals<\/li>\n<\/ul>\n<p>Diese Regeln werden &bdquo;Shannonsches Abtasttheorem&ldquo; genannt.<\/p>\n<div class=\"warning\">Wird es nicht eingehalten, d.h. ist die Abtastrate ist nicht mindestens doppelt so gro&szlig; wie die Grenzfrequenz eines Signals, treten Frequenzanteile im Spektrum auf, die im Signal eigentlich nicht enthalten sind.<\/div>\n<div class=\"example\">L&ouml;st ein Objektiv zu gut auf ( ja, Objektive k&ouml;nnen zu gut sein) , so kann es zum Beispiel zu Color-Moiree effekten kommen, siehe etwa <a href=\"https:\/\/www.optowiki.info\/de\/faq\/faq-auflosung\/warum-kann-man-bei-farbkameras-ein-objektiv-geringerer-auflosung-verwenden-als-bei-monochromkameras\/?noredirect=de_DE\">https:\/\/www.optowiki.info\/faq\/why-can-color-cameras-use-lower-resolution-lenses-than-monochrome-cameras\/<\/a>\n<\/div>\n<p>Dieser Effekt wird &bdquo;Aliasing&ldquo; genannt und entsteht durch Spiegelung von Frequenzen oberhalb der Grenzfrequenz in den Bereich unter der Grenzfrequenz.<\/p>\n<div class=\"tip\">\n<p>Diese Grenzfrequenz wird &bdquo;<a href=\"https:\/\/www.optowiki.info\/de\/glossar\/nyquist-frequenz\/\" target=\"_self\" title=\"siehe&nbsp;Shannon'sches Abtasttheorem\" class=\"encyclopedia\">Nyquist-Frequenz<\/a>&ldquo; genannt.In der Optik entspricht die <a href=\"https:\/\/www.optowiki.info\/de\/glossar\/nyquist-frequenz\/\" target=\"_self\" title=\"siehe&nbsp;Shannon'sches Abtasttheorem\" class=\"encyclopedia\">Nyquist-Frequenz<\/a> eine Linie pro Pixel, oder einem halben Linienpaar pro Pixel.<\/p>\n<\/div>\n<div class=\"tip\">Bei der <a href=\"https:\/\/www.optowiki.info\/de\/glossar\/nyquist-frequenz\/\" target=\"_self\" title=\"siehe&nbsp;Shannon'sches Abtasttheorem\" class=\"encyclopedia\">Nyquist-Frequenz<\/a> erreicht die MTF den Wert Null, es liegt also kein <a href=\"https:\/\/www.optowiki.info\/de\/glossar\/kontrast\/\" target=\"_self\" title='Der optische Term \"Kontrast\" eines Bildes entspricht ziemlich genau dem, was wir von unsreem t&auml;glichen Gebrauch des Wortes her erwarten. Wir m&uuml;ssen jedoch den globalen Kontrast ... ... vom lokalen Kontrast unterscheiden: Der globale Kontrast in den beiden Bildern oben ist etwa gleich gro&szlig;, der lokale Kontrast (die Intensit&auml;ts&auml;nderung von Pixel zu Pixel) ist jedoch&hellip;' class=\"encyclopedia\">Kontrast<\/a> mehr vor.<\/div>\n<p>Die Grenzfrequenz h&auml;ngt von der <a href=\"https:\/\/www.optowiki.info\/de\/glossar\/blendenzahl\/\" target=\"_self\" title=\"[latexpage] Zahl, die die Lichtst&auml;rke eines Objektive charakterisiert Je kleiner die Zahl, desto lichtempfindlicher ist ein Objektiv, desto heller das Bild, desto kleiner aber die Tiefensch&auml;rfe. Je gr&ouml;sser die Zahl,desto dunkler ist das Bild, allerdings ist i.a. die Tiefensch&auml;rfe h&ouml;her. Gleichzeitig verliert man an Aufl&ouml;sung, siehe Rayleigh-Kriterium) Die Blendenzahl gibt das Verh&auml;ltnis aus Brennweite zu&hellip;\" class=\"encyclopedia\">Blendenzahl<\/a> und der Wellenl&auml;nge ab.<\/p>\n<div class=\"detail\">\n<p>Es gilt :Grenzfrequenz = 2 \/ Airyscheibchen-Durchmesser = 1 \/ Airyscheibchenradius = 1 \/ (1.22 * Wellenl&auml;nge * F#)<\/p>\n<\/div>\n<p>Man kann 70% der <a href=\"https:\/\/www.optowiki.info\/de\/glossar\/nyquist-frequenz\/\" target=\"_self\" title=\"siehe&nbsp;Shannon'sches Abtasttheorem\" class=\"encyclopedia\">Nyquist-Frequenz<\/a> aufl&ouml;sen, also 0.7 * <a href=\"https:\/\/www.optowiki.info\/de\/glossar\/nyquist-frequenz\/\" target=\"_self\" title=\"siehe&nbsp;Shannon'sches Abtasttheorem\" class=\"encyclopedia\">Nyquist-Frequenz<\/a> = Nyquist Frequenz \/ 1.41.<\/p>\n<p>Dividiert man sogar durch 2, erh&auml;lt man ca. 50% <a href=\"https:\/\/www.optowiki.info\/de\/glossar\/kontrast\/\" target=\"_self\" title='Der optische Term \"Kontrast\" eines Bildes entspricht ziemlich genau dem, was wir von unsreem t&auml;glichen Gebrauch des Wortes her erwarten. Wir m&uuml;ssen jedoch den globalen Kontrast ... ... vom lokalen Kontrast unterscheiden: Der globale Kontrast in den beiden Bildern oben ist etwa gleich gro&szlig;, der lokale Kontrast (die Intensit&auml;ts&auml;nderung von Pixel zu Pixel) ist jedoch&hellip;' class=\"encyclopedia\">Kontrast<\/a>, der dann &uuml;ber 4 Pixel erreicht wird.<\/p>\n<div class=\"example\">Ein Sensor habe 2.2um Pixel.<br>\nDann ist die <a href=\"https:\/\/www.optowiki.info\/de\/glossar\/nyquist-frequenz\/\" target=\"_self\" title=\"siehe&nbsp;Shannon'sches Abtasttheorem\" class=\"encyclopedia\">Nyquist-Frequenz<\/a> 1\/2 line pairs pro Pixel = = 1lp \/ 2pixel.Es gehen 1000\/2.2um =&nbsp; &nbsp;454pixel auf einen Millimeter.Die <a href=\"https:\/\/www.optowiki.info\/de\/glossar\/nyquist-frequenz\/\" target=\"_self\" title=\"siehe&nbsp;Shannon'sches Abtasttheorem\" class=\"encyclopedia\">Nyquist-Frequenz<\/a> ist also&nbsp; &nbsp; 0.5lp \/ pixel = (454\/2) lp\/mm = 227lp\/mm.\n<p>Dort haben wir 0% <a href=\"https:\/\/www.optowiki.info\/de\/glossar\/kontrast\/\" target=\"_self\" title='Der optische Term \"Kontrast\" eines Bildes entspricht ziemlich genau dem, was wir von unsreem t&auml;glichen Gebrauch des Wortes her erwarten. Wir m&uuml;ssen jedoch den globalen Kontrast ... ... vom lokalen Kontrast unterscheiden: Der globale Kontrast in den beiden Bildern oben ist etwa gleich gro&szlig;, der lokale Kontrast (die Intensit&auml;ts&auml;nderung von Pixel zu Pixel) ist jedoch&hellip;' class=\"encyclopedia\">Kontrast<\/a>.<br>\nWollen wir eine Chance auf 50% <a href=\"https:\/\/www.optowiki.info\/de\/glossar\/kontrast\/\" target=\"_self\" title='Der optische Term \"Kontrast\" eines Bildes entspricht ziemlich genau dem, was wir von unsreem t&auml;glichen Gebrauch des Wortes her erwarten. Wir m&uuml;ssen jedoch den globalen Kontrast ... ... vom lokalen Kontrast unterscheiden: Der globale Kontrast in den beiden Bildern oben ist etwa gleich gro&szlig;, der lokale Kontrast (die Intensit&auml;ts&auml;nderung von Pixel zu Pixel) ist jedoch&hellip;' class=\"encyclopedia\">Kontrast<\/a> haben, m&uuml;ssen wir diesen Wert durch 2 dividieren, erhalten also&nbsp; &nbsp;(227\/2) lp\/mm = 113.5 lp\/mm.<\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>F\u00fcr die Abtastung und die Bearbeitung von abgetasteten Signalen mit digitalen Systemen gelten einige Voraussetzungen. Diese sind: Das Signal muss bandbegrenzt sein, d.h. oberhalb einer Grenzfrequenz m\u00fcssen alle Frequenzanteile Null sein. Die Abtastfrequenz muss mindestens doppelt so hoch sein wie die Grenzfrequenz des Signals Diese Regeln werden \u201eShannonsches Abtasttheorem\u201c genannt. Wird es nicht eingehalten, d.h. 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