照片中的摩爾紋是怎麼產生的?

作者 | 發布日期 2015 年 10 月 25 日 12:00 | 分類 手機 , 零組件 , 電子娛樂 follow us in feedly
雷鋒網配圖

我們在拍攝一些比較密集的物體例如:建築裝飾、紡織物、顯示螢幕等,都會看到有一些莫名的彩色條紋嚴重影響了樣張的成像效果,這種在這些有著密集而重複細節的樣張上出現的彩色條紋,就是所謂的摩爾紋,那麼這個摩爾紋是怎麼產生的呢?又應該怎樣才能在樣張中避免這些摩爾紋出現呢?讓我們走進科學。



摩爾紋比較常見的解釋就是在一些數位相機、掃描器等設備的感光元件上,在拍攝、掃描的過程中受到高頻干擾,而在圖片上出現了彩色和形狀不規律的條紋。原理就是在兩個頻率接近的兩個頻率接近的等幅正弦波疊加,合成信號的幅度將按照兩個頻率之差發生變化。如果在感光元件裡面畫素的空間頻率與影像中條紋的空間頻率接近,就很容易會產生摩爾紋。如果想要在硬體層面上避免這些摩爾紋,就應該要使用鏡頭解析度遠小於感光元件的空間頻率,即可避免摩爾紋的產生。

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但並不是市面上所有相機都有這麼大的單位畫素面積啊,所以一些採用拜耳陣列感測器的中低階相機,往往都會選擇在感測器前加入一塊低通濾鏡,來減弱摩爾紋的產生。不過有利有弊,低通濾鏡加入會影響細節成像,雖然在單眼上的影響並不是相當嚴重,但重視畫質使用者就是會不爽啊。

非拜耳陣列就沒有影響

除此之外,也有部份相機生產商也在開發一些可以避免這種摩爾紋產生的感光元件,例如 Sigma 的 X3 和富士的 X-Trans 感測器。

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Sigma 的 X3 感測器與傳統拜耳陣列感測器結構完全不同,傳統的拜耳陣列感測器為一層的 RGBG 濾片設計,而 Sigma 的 X3 則是與膠捲的三層結構設計類似,在感測器上方鋪滿 BGR 三層畫素疊加而成,就像是膠捲上面的三層乳劑一樣,只不過膠捲是沒有畫素點這種東西的。

X3 感光元件的每一個畫素都能夠感應到 RGB 三種色彩,從而在同一個畫素上就完成了色彩的配對資料,而且不再需要像拜耳陣列一樣使用了「猜色」(反馬賽克運算) 技術才能填上臨近畫素的色彩。由於直接省略了「猜色」的過程,所以 Sigma X3 對於畫素色彩之間干擾就等於沒有了,而且對於色彩的還原準確性來說會更好一些。

然而也因為使用了三塊畫素濾片疊加的原因,對於光線的衰減也是一個問題,特別是在最底層的紅色畫素濾片會比較吃虧,不過從眾網友拍攝出的色彩來說好像問題也並不大,而且很多人在拍攝之後會選擇後期處理,色彩的調校就看你自己的喜好了。

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另一種就是富士開發的 X – Trans 感測器,它與基於傳統的拜耳陣列感測器上革新的感測器,傳統拜耳感測器為 2 × 2 的 RGBG 排列,而 X-Trans 感測器則是以 6 × 6 的畫素排列。其中 X-Trans 感測器的 RGB 畫素濾片排列順序,是從膠片的銀鹽顆粒無序性上得到的啟發,對感測器的色彩濾鏡陣列進行修改,添加了模擬的無序性排列。

說是無序性,其實還是不能看出一定的規則順序的,只不過 6 × 6 這種大間隔有規則方向排列的重複頻率,相比起拜耳陣列確實要小得多,所以這種陣列方式也能夠在很大程度上減輕了摩爾紋的產生。而 X-Trans 感測器當中綠色的濾片會比較多,官方說法是人眼對綠色最敏感,所以增加多點綠色,讓色彩更真實一些(就是更豔麗,更貼合人眼觀感)。

上面介紹的兩種新型感測器都直接取消了低通濾鏡,使得樣張的細節表現更加銳利,由於新技術的應用也可以減輕甚至消除摩爾紋的產生。

雷鋒網配圖
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以 Canon 70D 為例,就算加入了低通濾鏡,當拍攝螢幕的時候還是會有比較明顯的摩爾紋的,那是因為螢幕上面的 RGB 背光畫素點更加統一重複和密集。要解決也是可以的,就是稍微的脫焦,讓焦點稍微不那麼準確的對在畫素點上,就可以減輕這種摩爾紋情況,當然情況就是樣張細節不夠清晰了,不過從觀感而言會稍微比滿整個螢幕都是摩爾紋要好一點點。而這個技巧不限於相機,對於手機來說也是有效的,特別是支持手動對焦的手機會更好用一些。

除了這麼折騰的方式之外,另外還可以透過改變相機的角度、傾斜相機來減輕摩爾紋。還有改變一下相機的位置,多換幾個位置觀察摩爾紋,哪個位置摩爾紋少而又能接受這個取景構圖的就可以拍下來。

另外有錢的,還是直接考慮選擇無低通濾鏡的新型相機或者全畫幅相機,來減輕摩爾紋的產生吧。

(本文由 雷鋒網 授權轉載) 

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