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摩爾紋的原理與產(chǎn)生條件

 玉壘山人 2006-10-02
數(shù)碼相機拍攝景物中,如果有密紋的紋理,常常會出現(xiàn)莫名其妙的水波樣條紋。這就是摩爾紋。最近關(guān)于摩爾紋討論比較多,本文就摩爾紋的原理及其產(chǎn)生條件作一些分析。

    簡單的說,摩爾紋是差拍原理的一種表現(xiàn)。從數(shù)學(xué)上講,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變化。差拍原理廣泛應(yīng)用到廣播電視和通信中,用來變頻、調(diào)制等。

    同樣,差拍原理也適用于空間頻率??臻g頻率略有差異的條紋疊加,由于條紋間隔的差異、重合位置會逐漸偏移,也會形成差拍。

    圖1是兩個空間頻率略有差異的條紋,它們左端黑線位置相同,由于間隔不同,向右邊逐漸線條就不能重合了。

圖1


    圖2是這兩個條紋重疊的結(jié)果,左邊由于黑線重合,所以可以看到白線。而右邊逐步錯位、白線對著黑線,重疊結(jié)果變得全黑。有白線和全黑的變化,組成了摩爾紋。為了讓大家看到摩爾紋產(chǎn)生過程,兩組條紋沒有完全重合,上下各有一段獨立。

圖2


圖3的兩個條紋的空間頻率相差較大,結(jié)果在畫面中出現(xiàn)了四次重合-錯位過程,形成的摩爾紋空間頻率提高了4倍!

圖3


圖4:將圖3的兩組條紋完全重合、后退幾步去掉眼鏡,就可以看到典型的摩爾紋了!

圖4


圖5、圖6:如果空間頻率相差很大,理論上將形成很密的摩爾紋。而實際上由于每個周期所占的像素減少、反而不明顯了!

圖5


圖6


    從上面分析可以看出:如果感光元件CCD(CMOS)像素的空間頻率與影像中條紋的空間頻率接近,就會產(chǎn)生摩爾紋。一個很不幸的結(jié)論就是:要想消除摩爾紋,應(yīng)當(dāng)使鏡頭分辨率遠(yuǎn)小于感光元件的空間頻率!當(dāng)這個條件滿足時,影像中不可能出現(xiàn)與感光元件相近的條紋,也就不會產(chǎn)生摩爾紋了!據(jù)說數(shù)碼相機中為了減弱摩爾紋,安裝有低通濾波器濾除影像中較高空間頻率部分,這當(dāng)然會降低圖像的銳度。將來的數(shù)碼相機如果像素密度能夠大大提高、遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鏡頭分辨率,也就不會出現(xiàn)討厭的摩爾紋了!

    很明顯,膠片記錄影像的過程中不存在規(guī)律分布的像素,也就沒有固定的空間頻率,所以也不會出現(xiàn)摩爾紋!

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