cpi濾鏡和uv濾鏡（低通濾鏡與摩爾紋）

2023-05-04 17:04:31 1

這裡是溢圖科技（原「相機筆記」）

低通濾鏡即「光學低通濾波器」（Optical Low-Pass Filter，簡稱OLPF）。它出現在絕大多傳感器上，主要作用是過濾高頻細節，從而達到減輕甚至消除摩爾紋和偽色的作用。

▲ 中間建築物外牆上的條紋就是「摩爾紋」

常見的拜耳濾鏡傳感器，每個像素只能記錄一種色彩信息，需要經過反拜耳插值運算才能變成我們最終看到的影像。這就涉及到一個知識點：當傳感器採樣頻率高於鏡頭捕捉信號空間頻率的兩倍時，可以還原正確圖像；反之，插值運算就會出現誤碼，其結果就是摩爾紋或偽色。

▲拜耳傳感器示意圖（來自網絡）

除了示例圖片的磚牆外，摩爾紋還常出現在服裝、織物上（這裡不包括屏幕因為掃描頻率出現的條紋）。而低通濾鏡就是通過消除高頻細節，降低鏡頭捕捉信號的空間頻率，來減輕摩爾紋的。低通濾鏡強度越高，摩爾紋的出現概率越低，但畫面細節的損失也越多。

我們花大價錢購買高素質鏡頭，目的就是得到豐富的畫面細節。但又因為細節太「高」了會帶來了影響畫面觀感的摩爾紋和偽色，使我們不得不在傳感器上加一個「模糊濾鏡」 —— 這合理麼？

適馬sd、dp系列數位相機的解決方法是使用Foveon X3傳感器。因為每個像素位置都能記錄R、G、B全彩色信息，不需要插值就能得到最終畫面。富士的解決方案則是引入新的濾鏡排列方式（即X-Trans CMOS），官方解釋從2×2陣列修改為6×6陣列後，通過增大無序性來避免產生摩爾紋和偽色。

▲ 適馬Foveon X3傳感器結構示意圖

▲ 富士X-Trans結構論文

不過，更簡單粗暴的做法則是提高傳感器的的空間採樣頻率，也就是提高像素密度。目前，全畫幅超過3600萬像素、APS-C畫幅超過2000萬像素，以及絕大部分4/3型、1型傳感器相機都取消了低通濾鏡。

對了，傳感器表面保護鏡、IR截止濾鏡、低通濾鏡是不同元件。無低通濾鏡並不意味著傳感器更脆弱，也不代表它在天文、紅外等領域具有更好地拍攝效果。

▲ 尼康D800/D800E低通濾鏡相關說明

賓得/理光活用機身防抖組件，通過讓傳感器在曝光過程中產生微小移動，達到了模擬低通濾鏡的效果。這樣在畫面中出現無法迴避的摩爾紋時，我們也能有應對和改善辦法。此項功能最早出現在PENTAX數碼單反上，後來也被引入到GR3系列便攜相機上（但沒有得到更多廠商的支持）。

▲ 賓得/理光通過機身防抖來模擬低通濾鏡模擬功能

索尼為RX1RII配置了光學可調節低通濾鏡。它基於液晶原理，可通過電壓控制低通效果（關/標準/強）。這應該是目前針對低通濾鏡的最完美解決方案，無論照片、視頻都適用。缺點大概是成本高，所以並沒有應用在更多產品上。

▲ 索尼RX1RII的光學可調節低通濾鏡

既然談到視頻，這裡也要提醒大家：絕大多數高像素相機在拍攝1080P視頻時都是隔行採樣的。這意味著傳感器採樣頻率大幅降低，比拍攝照片更容易出現摩爾紋和偽色 —— 考慮到高像素相機能超採1080P的產品寥寥無幾，建議還是先拍攝4K視頻再進行後期轉碼。

附：常見的無低通濾鏡的相機

索尼：

7R、7R2、7R3、7R4、A1

RX1R、RX1RII

尼康：

Z 50、Z fc、Z 7系列、Z 9

D5300、D5500、D5600、D7100、D7200、D7500、D500、D810、D850

COOLPIX A

松下：

S5、S1、S1R

GX7、GX85、GX9、G100、G95、G9、GH6

富士：

X-Trans CMOS都沒有低通濾鏡（絕大部分X系列相機）

理光：

GR1/2/3，K70、KP、K-5IIs、K-3系列、K-1系列

徠卡：

Q系列，M240、M10、M11，SL系列

適馬：

dp系列，sd系列，fp

* 作為過渡期產品，尼康D800E、佳能5DS R仍然具有低通硬體，但通過調整裝配來消除了低通效果。

（完）

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