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低通濾鏡一詞，相當(dāng)一部分用戶對(duì)它是很陌生的，原因在于數(shù)碼相機(jī)一直以來(lái)都標(biāo)配低通濾鏡，沒(méi)有廠商會(huì)以低通濾鏡作文章，但是最近取消低通濾鏡的技術(shù)手法日漸盛行，沒(méi)有低通濾鏡的相機(jī)反而成為了賣(mài)點(diǎn)，讓低通濾鏡一詞重回人們的視線。那么低通濾鏡究竟是作什么用的？有和無(wú)差別大嗎？這些問(wèn)題是本文要討論的重點(diǎn)。

 

　　

圖1：CMOS傳感器低通濾鏡

　　

溫故而知新，我們首先還是來(lái)說(shuō)說(shuō)低通濾鏡是干嘛用的，低通濾鏡是安裝在傳感器前面的一個(gè)特殊濾鏡，我們平常用的可換鏡頭相機(jī)，拆掉鏡頭后露出傳感器就可以看到它，不過(guò)即使看到了也認(rèn)不出。因?yàn)榈屯V鏡和傳感器是做成一個(gè)模塊，兩者幾乎分不出，除此以外，CMOS傳感器前面還有紅外阻隔濾鏡、紫外阻隔濾鏡、色彩濾鏡等，所以我們平時(shí)看到的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止是CMOS傳感器本身，而是一個(gè)綜合體。

　　

　　

說(shuō)到低通濾鏡的功能，其主要功能是用于消除摩爾紋，摩爾紋是感光元件上容易出現(xiàn)的一種高頻干擾，會(huì)使圖片出現(xiàn)彩色的高頻率條紋。這種現(xiàn)象在拍攝規(guī)律排列的物體時(shí)尤為明顯，比如說(shuō)是織物上的紋理，平行線或是網(wǎng)狀構(gòu)造特別容易出現(xiàn)彩色水波紋。并且不規(guī)則出現(xiàn)。

 

　　

圖2：高密度規(guī)律物體容易出現(xiàn)摩爾紋

　　

說(shuō)起來(lái)太復(fù)雜，看圖大家都明白了，就是圖像中規(guī)律排列的位置會(huì)出現(xiàn)一些彩色或者是與畫(huà)面顏色接近的水波紋或者條紋。統(tǒng)稱(chēng)是摩爾紋。這并非是拍攝物體本身的樣子，是對(duì)照片的一種干擾。當(dāng)然有時(shí)候我們?cè)陲@示器上看照片會(huì)發(fā)現(xiàn)有摩爾紋，放大圖片后就消失了，這不是照片拍攝時(shí)產(chǎn)生的摩爾紋，而是液晶屏像素點(diǎn)與照片高密度規(guī)律物體在特定大小顯示時(shí)產(chǎn)生的摩爾紋。所以如何消除拍攝時(shí)的摩爾紋，過(guò)去用的是低通濾鏡，低通濾鏡所起的效果是通低頻阻高頻，消除畫(huà)面中的高頻部分，就能減少摩爾紋的產(chǎn)生。摩爾紋產(chǎn)生的原因，我們可以從下面的圖片來(lái)解釋。

 

　　

圖3：不同空間頻率物體疊加后的摩爾紋現(xiàn)象

　　

不同空間頻率的規(guī)律物體疊加會(huì)產(chǎn)生摩爾紋效果，而數(shù)碼相機(jī)上出現(xiàn)摩爾紋的情況，則是感光元件像素的空間頻率與影像中條紋的空間頻率接近時(shí)出現(xiàn)。這是鏡頭分辨率與傳感器像素密度間接近時(shí)出現(xiàn)的情況，想要消除摩爾紋就要加大這兩者之間的空間頻率差，當(dāng)鏡頭分辨率遠(yuǎn)小于感光元件的空間頻率時(shí)，就可以完全消除摩爾紋。

　　

所以很明顯，以目前數(shù)碼相機(jī)傳感器矩陣式的像素點(diǎn)陣排列，數(shù)碼照片摩爾紋的產(chǎn)生，是由于鏡頭分辨率和傳感器像素空間頻率較為接近，遇到圖像中的規(guī)律物體就容易產(chǎn)生摩爾紋。膠片相機(jī)之所以不會(huì)有摩爾紋，是因?yàn)槟z片的銀鹽顆粒分布不均勻，沒(méi)規(guī)律可言，就沒(méi)有頻率干擾的問(wèn)題。

　　

所以去除摩爾紋的方法也有很多，減少拍攝密集的規(guī)律物體就是一個(gè)好辦法，但如果必須要拍這些的話，就比較難避免了。鏡頭分辨率與感光元件的像素空間頻率較為接近所以造成摩爾紋的產(chǎn)生，低通濾鏡的存在意義就是拉大這兩種頻率的差距，從而消除畫(huà)面中的高頻部分。

　　

　　

低通濾鏡是用于增大鏡頭分辨率與感光元件像素空間頻率之間的差異，也就是人為把鏡頭分辨率降低少許，使得這兩個(gè)頻率差變大，讓拍攝畫(huà)面中的密集物體時(shí)降低摩爾紋出現(xiàn)的幾率。這也是為什么我們說(shuō)低通濾鏡會(huì)降低成像的銳度，因?yàn)楸举|(zhì)上它就是用來(lái)降低鏡頭分辨率的。在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間里面，數(shù)碼相機(jī)的鏡頭與傳感器的發(fā)展速度都相當(dāng)，這使得低通濾鏡是消除摩爾紋簡(jiǎn)單有效的好方法。

 

　　

圖4：鏡頭素質(zhì)提升難度大，使得廠商開(kāi)始在低通濾鏡上作文章

 

為此，雖然低通濾鏡一直在使用，但廠商是知道去除低通濾鏡的好處的。相比較高成本地投入鏡頭技術(shù)的開(kāi)發(fā)，去除低通濾鏡獲得的畫(huà)質(zhì)提升成本要低得多，但問(wèn)題是如何控制去除低通濾鏡后的摩爾紋。

　　

今天我們看到很多相機(jī)產(chǎn)品都提及無(wú)低通濾鏡傳感器，這都始源于富士2012年發(fā)布的一款無(wú)反相機(jī)X-Pro1，這是一號(hào)稱(chēng)成像銳度比擬全畫(huà)幅相機(jī)的新品。X-Pro1用的是特殊像素排列的X-Trans CMOS傳感器，用以減少摩爾紋的產(chǎn)生，事實(shí)上X-Pro1也讓其他廠商也看到去除低通濾鏡后的銳度大幅度提升。

 

 

傳統(tǒng)的拜耳陣列傳感器，R/G/B三色的點(diǎn)陣距離相同，因此在拍攝特定密度的規(guī)律物體時(shí)，就容易產(chǎn)生摩爾紋。富士的X-Trans CMOS采用了全新色彩濾鏡陣列，降低了傳感器像素間的規(guī)律性，使得像素點(diǎn)本身有類(lèi)似膠片銀鹽顆粒的不規(guī)則排列效果，從而降低摩爾紋的產(chǎn)生。

 

　　

圖5：尼康D7100無(wú)低通濾鏡傳感器

　　

去除低通濾鏡傳感器的相機(jī)新品越來(lái)越多，但也有很多不像富士那樣使用特殊陣列傳感器的廠商，這里相信廠商都會(huì)在算法上進(jìn)行優(yōu)化。不過(guò)另一方面，廠商也發(fā)現(xiàn)，隨著數(shù)碼相機(jī)像素的提升，鏡頭分辨率與傳感器空間頻率之間的差距在拉大，即使不使用低通濾鏡進(jìn)行高頻消除，拍攝較密集的物體時(shí)，也不容易產(chǎn)生摩爾紋了。

　　

無(wú)低通濾鏡的相機(jī)新品突然爆發(fā)性地發(fā)展，并且大多數(shù)無(wú)低通濾鏡的相機(jī)，像素都超過(guò)了2000萬(wàn)，也可以看出這一點(diǎn)，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，像素會(huì)變得更高，低通濾鏡就更沒(méi)有存在的必要了，但是像素提升并不代表摩爾紋就不會(huì)產(chǎn)生，當(dāng)拍攝間距更小的規(guī)律物體時(shí)，仍會(huì)有摩爾紋的出現(xiàn)。

 

　　

正如上面所說(shuō)的，使用高像素傳感器的相機(jī)，對(duì)低通濾鏡的依賴(lài)更小，所以2012年尼康發(fā)布的3630萬(wàn)像素的單反相機(jī)D800與去低通效果的D800E兩款相機(jī)后，今年又推出了無(wú)低通濾鏡的尼康D810，同樣為3630萬(wàn)像素，但是是真正去除了低通濾鏡的版本，有低通濾鏡與無(wú)低通濾鏡的D800和D810在畫(huà)質(zhì)上究竟會(huì)差距多少。我們直接看兩臺(tái)相機(jī)分別拍攝的樣張來(lái)對(duì)比一下。

 

 

 

 

 

低通濾鏡的有無(wú)，在尼康中端全畫(huà)幅單反相機(jī)上實(shí)際并沒(méi)有太多的不同，或者說(shuō)3630萬(wàn)像素相對(duì)于現(xiàn)時(shí)的鏡頭來(lái)說(shuō)，像素已經(jīng)過(guò)高有些把持不住了，低通濾鏡的那一丁點(diǎn)畫(huà)質(zhì)影像，幾乎被鏡頭分辨率與高像素之間的不匹配所消化。而兩者記錄建筑規(guī)律細(xì)節(jié)均沒(méi)有出現(xiàn)明顯的摩爾紋，說(shuō)明在高像素下，摩爾紋并不會(huì)很容易產(chǎn)生。而有低通濾鏡的尼康D800，整體反差表現(xiàn)略微遜色一些。

　　

去低通濾鏡會(huì)成為未來(lái)數(shù)碼相機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置，不久之后相信大家又會(huì)遺忘低通濾鏡這個(gè)名詞，不過(guò)在目前來(lái)看，這是廠商追求高畫(huà)質(zhì)的一個(gè)捷徑，一段時(shí)間內(nèi)都是一個(gè)火爆的"新"技術(shù)。