CMOS傳感器低通濾鏡的功能及其有無的區別
發布時間:2014-12-24 責任編輯:xueqi
【導讀】zuijinquxiaoditonglvjingdejishushoufarijianshengxing,meiyouditonglvjingdexiangjifanerchengweilemaidian。nameditonglvjingjiujingyoushenmegongneng?youditonglvjingyuwuditonglvjing傳感器的區別大嗎?
低(di)通(tong)濾(lv)鏡(jing)一(yi)詞(ci),相(xiang)當(dang)一(yi)部(bu)分(fen)用(yong)戶(hu)對(dui)它(ta)是(shi)很(hen)陌(mo)生(sheng)的(de),原(yuan)因(yin)在(zai)於(yu)數(shu)碼(ma)相(xiang)機(ji)一(yi)直(zhi)以(yi)來(lai)都(dou)標(biao)配(pei)低(di)通(tong)濾(lv)鏡(jing),沒(mei)有(you)廠(chang)商(shang)會(hui)以(yi)低(di)通(tong)濾(lv)鏡(jing)作(zuo)文(wen)章(zhang),但(dan)是(shi)最(zui)近(jin)取(qu)消(xiao)低(di)通(tong)濾(lv)鏡(jing)的(de)技(ji)術(shu)手(shou)法(fa)日(ri)漸(jian)盛(sheng)行(xing),沒(mei)有(you)低(di)通(tong)濾(lv)鏡(jing)的(de)相(xiang)機(ji)反(fan)而(er)成(cheng)為(wei)了(le)賣(mai)點(dian),讓(rang)低(di)通(tong)濾(lv)鏡(jing)一(yi)詞(ci)重(zhong)回(hui)人(ren)們(men)的(de)視(shi)線(xian)。那(na)麼(me)低(di)通(tong)濾(lv)鏡(jing)究(jiu)竟(jing)是(shi)作(zuo)什(shen)麼(me)用(yong)的(de)?有(you)和(he)無(wu)差(cha)別(bie)大(da)嗎(ma)?這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti)是(shi)本(ben)文(wen)要(yao)討(tao)論(lun)的(de)重(zhong)點(dian)。
圖1:CMOS傳感器低通濾鏡
溫wen故gu而er知zhi新xin,我wo們men首shou先xian還hai是shi來lai說shuo說shuo低di通tong濾lv鏡jing是shi幹gan嘛ma用yong的de,低di通tong濾lv鏡jing是shi安an裝zhuang在zai傳chuan感gan器qi前qian麵mian的de一yi個ge特te殊shu濾lv鏡jing,我wo們men平ping常chang用yong的de可ke換huan鏡jing頭tou相xiang機ji,拆chai掉diao鏡jing頭tou後hou露lu出chu傳chuan感gan器qi就jiu可ke以yi看kan到dao它ta,不bu過guo即ji使shi看kan到dao了le也ye認ren不bu出chu。因yin為wei低di通tong濾lv鏡jing和he傳chuan感gan器qi是shi做zuo成cheng一yi個ge模mo塊kuai,兩liang者zhe幾ji乎hu分fen不bu出chu,除chu此ci以yi外wai,CMOS傳感器前麵還有紅外阻隔濾鏡、紫外阻隔濾鏡、色彩濾鏡等,所以我們平時看到的遠遠不止是CMOS傳感器本身,而是一個綜合體。
低通濾鏡的功能
說shuo到dao低di通tong濾lv鏡jing的de功gong能neng,其qi主zhu要yao功gong能neng是shi用yong於yu消xiao除chu摩mo爾er紋wen,摩mo爾er紋wen是shi感gan光guang元yuan件jian上shang容rong易yi出chu現xian的de一yi種zhong高gao頻pin幹gan擾rao,會hui使shi圖tu片pian出chu現xian彩cai色se的de高gao頻pin率lv條tiao紋wen。這zhe種zhong現xian象xiang在zai拍pai攝she規gui律lv排pai列lie的de物wu體ti時shi尤you為wei明ming顯xian,比bi如ru說shuo是shi織zhi物wu上shang的de紋wen理li,平ping行xing線xian或huo是shi網wang狀zhuang構gou造zao特te別bie容rong易yi出chu現xian彩cai色se水shui波bo紋wen。並bing且qie不bu規gui則ze出chu現xian。
圖2:高密度規律物體容易出現摩爾紋
說shuo起qi來lai太tai複fu雜za,看kan圖tu大da家jia都dou明ming白bai了le,就jiu是shi圖tu像xiang中zhong規gui律lv排pai列lie的de位wei置zhi會hui出chu現xian一yi些xie彩cai色se或huo者zhe是shi與yu畫hua麵mian顏yan色se接jie近jin的de水shui波bo紋wen或huo者zhe條tiao紋wen。統tong稱cheng是shi摩mo爾er紋wen。這zhe並bing非fei是shi拍pai攝she物wu體ti本ben身shen的de樣yang子zi,是shi對dui照zhao片pian的de一yi種zhong幹gan擾rao。當dang然ran有you時shi候hou我wo們men在zai顯xian示shi器qi上shang看kan照zhao片pian會hui發fa現xian有you摩mo爾er紋wen,放fang大da圖tu片pian後hou就jiu消xiao失shi了le,這zhe不bu是shi照zhao片pian拍pai攝she時shi產chan生sheng的de摩mo爾er紋wen,而er是shi液ye晶jing屏ping像xiang素su點dian與yu照zhao片pian高gao密mi度du規gui律lv物wu體ti在zai特te定ding大da小xiao顯xian示shi時shi產chan生sheng的de摩mo爾er紋wen。所suo以yi如ru何he消xiao除chu拍pai攝she時shi的de摩mo爾er紋wen,過guo去qu用yong的de是shi低di通tong濾lv鏡jing,低di通tong濾lv鏡jing所suo起qi的de效xiao果guo是shi通tong低di頻pin阻zu高gao頻pin,消xiao除chu畫hua麵mian中zhong的de高gao頻pin部bu分fen,就jiu能neng減jian少shao摩mo爾er紋wen的de產chan生sheng。摩mo爾er紋wen產chan生sheng的de原yuan因yin,我wo們men可ke以yi從cong下xia麵mian的de圖tu片pian來lai解jie釋shi。
圖3:不同空間頻率物體疊加後的摩爾紋現象
不bu同tong空kong間jian頻pin率lv的de規gui律lv物wu體ti疊die加jia會hui產chan生sheng摩mo爾er紋wen效xiao果guo,而er數shu碼ma相xiang機ji上shang出chu現xian摩mo爾er紋wen的de情qing況kuang,則ze是shi感gan光guang元yuan件jian像xiang素su的de空kong間jian頻pin率lv與yu影ying像xiang中zhong條tiao紋wen的de空kong間jian頻pin率lv接jie近jin時shi出chu現xian。這zhe是shi鏡jing頭tou分fen辨bian率lv與yu傳chuan感gan器qi像xiang素su密mi度du間jian接jie近jin時shi出chu現xian的de情qing況kuang,想xiang要yao消xiao除chu摩mo爾er紋wen就jiu要yao加jia大da這zhe兩liang者zhe之zhi間jian的de空kong間jian頻pin率lv差cha,當dang鏡jing頭tou分fen辨bian率lv遠yuan小xiao於yu感gan光guang元yuan件jian的de空kong間jian頻pin率lv時shi,就jiu可ke以yi完wan全quan消xiao除chu摩mo爾er紋wen。
所(suo)以(yi)很(hen)明(ming)顯(xian),以(yi)目(mu)前(qian)數(shu)碼(ma)相(xiang)機(ji)傳(chuan)感(gan)器(qi)矩(ju)陣(zhen)式(shi)的(de)像(xiang)素(su)點(dian)陣(zhen)排(pai)列(lie),數(shu)碼(ma)照(zhao)片(pian)摩(mo)爾(er)紋(wen)的(de)產(chan)生(sheng),是(shi)由(you)於(yu)鏡(jing)頭(tou)分(fen)辨(bian)率(lv)和(he)傳(chuan)感(gan)器(qi)像(xiang)素(su)空(kong)間(jian)頻(pin)率(lv)較(jiao)為(wei)接(jie)近(jin),遇(yu)到(dao)圖(tu)像(xiang)中(zhong)的(de)規(gui)律(lv)物(wu)體(ti)就(jiu)容(rong)易(yi)產(chan)生(sheng)摩(mo)爾(er)紋(wen)。膠(jiao)片(pian)相(xiang)機(ji)之(zhi)所(suo)以(yi)不(bu)會(hui)有(you)摩(mo)爾(er)紋(wen),是(shi)因(yin)為(wei)膠(jiao)片(pian)的(de)銀(yin)鹽(yan)顆(ke)粒(li)分(fen)布(bu)不(bu)均(jun)勻(yun),沒(mei)規(gui)律(lv)可(ke)言(yan),就(jiu)沒(mei)有(you)頻(pin)率(lv)幹(gan)擾(rao)的(de)問(wen)題(ti)。
suoyiquchumoerwendefangfayeyouhenduo,jianshaopaishemijideguilvwutijiushiyigehaobanfa,danruguobixuyaopaizhexiedehua,jiubijiaonanbimianle。jingtoufenbianlvyuganguangyuanjiandexiangsukongjianpinlvjiaoweijiejinsuoyizaochengmoerwendechansheng,ditonglvjingdecunzaiyiyijiushiladazheliangzhongpinlvdechaju,congerxiaochuhuamianzhongdegaopinbufen。
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去除低通濾鏡的意義
ditonglvjingshiyongyuzengdajingtoufenbianlvyuganguangyuanjianxiangsukongjianpinlvzhijiandechayi,yejiushirenweibajingtoufenbianlvjiangdishaoxu,shidezhelianggepinlvchabianda,rangpaishehuamianzhongdemijiwutishijiangdimoerwenchuxiandejilv。zheyeshiweishenmewomenshuoditonglvjinghuijiangdichengxiangderuidu,yinweibenzhishangtajiushiyonglaijiangdijingtoufenbianlvde。zaiguoquhenchangyiduanshijianlimian,shumaxiangjidejingtouyuchuanganqidefazhansududouxiangdang,zheshideditonglvjingshixiaochumoerwenjiandanyouxiaodehaofangfa。
圖4:鏡頭素質提升難度大,使得廠商開始在低通濾鏡上作文章
為wei此ci,雖sui然ran低di通tong濾lv鏡jing一yi直zhi在zai使shi用yong,但dan廠chang商shang是shi知zhi道dao去qu除chu低di通tong濾lv鏡jing的de好hao處chu的de。相xiang比bi較jiao高gao成cheng本ben地di投tou入ru鏡jing頭tou技ji術shu的de開kai發fa,去qu除chu低di通tong濾lv鏡jing獲huo得de的de畫hua質zhi提ti升sheng成cheng本ben要yao低di得de多duo,但dan問wen題ti是shi如ru何he控kong製zhi去qu除chu低di通tong濾lv鏡jing後hou的de摩mo爾er紋wen。
今天我們看到很多相機產品都提及無低通濾鏡傳感器,這都始源於富士2012年發布的一款無反相機X-Pro1,這是一號稱成像銳度比擬全畫幅相機的新品。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生,事實上X-Pro1也讓其他廠商也看到去除低通濾鏡後的銳度大幅度提升。

傳統的拜耳陣列傳感器,R/G/B三色的點陣距離相同,因此在拍攝特定密度的規律物體時,就容易產生摩爾紋。富士的X-Trans CMOScaiyonglequanxinsecailvjingzhenlie,jiangdilechuanganqixiangsujiandeguilvxing,shidexiangsudianbenshenyouleisijiaopianyinyankelidebuguizepailiexiaoguo,congerjiangdimoerwendechansheng。
圖5:尼康D7100無低通濾鏡傳感器
去qu除chu低di通tong濾lv鏡jing傳chuan感gan器qi的de相xiang機ji新xin品pin越yue來lai越yue多duo,但dan也ye有you很hen多duo不bu像xiang富fu士shi那na樣yang使shi用yong特te殊shu陣zhen列lie傳chuan感gan器qi的de廠chang商shang,這zhe裏li相xiang信xin廠chang商shang都dou會hui在zai算suan法fa上shang進jin行xing優you化hua。不bu過guo另ling一yi方fang麵mian,廠chang商shang也ye發fa現xian,隨sui著zhe數shu碼ma相xiang機ji像xiang素su的de提ti升sheng,鏡jing頭tou分fen辨bian率lv與yu傳chuan感gan器qi空kong間jian頻pin率lv之zhi間jian的de差cha距ju在zai拉la大da,即ji使shi不bu使shi用yong低di通tong濾lv鏡jing進jin行xing高gao頻pin消xiao除chu,拍pai攝she較jiao密mi集ji的de物wu體ti時shi,也ye不bu容rong易yi產chan生sheng摩mo爾er紋wen了le。
無低通濾鏡的相機新品突然爆發性地發展,並且大多數無低通濾鏡的相機,像素都超過了2000wan,yekeyikanchuzheyidian,weilaidefazhanqushi,xiangsuhuibiandegenggao,ditonglvjingjiugengmeiyoucunzaidebiyaole,danshixiangsutishengbingbudaibiaomoerwenjiubuhuichansheng,dangpaishejianjugengxiaodeguilvwutishi,renghuiyoumoerwendechuxian。
有低通濾鏡與無低通濾鏡傳感器的畫質區別
正如上麵所說的,使用高像素傳感器的相機,對低通濾鏡的依賴更小,所以2012年尼康發布的3630萬像素的單反相機D800與去低通效果的D800E兩款相機後,今年又推出了無低通濾鏡的尼康D810,同樣為3630萬像素,但是是真正去除了低通濾鏡的版本,有低通濾鏡與無低通濾鏡的D800和D810在畫質上究竟會差距多少。我們直接看兩台相機分別拍攝的樣張來對比一下。




低通濾鏡的有無,在尼康中端全畫幅單反相機上實際並沒有太多的不同,或者說3630wanxiangsuxiangduiyuxianshidejingtoulaishuo,xiangsuyijingguogaoyouxiebachibuzhule,ditonglvjingdenayidingdianhuazhiyingxiang,jihubeijingtoufenbianlvyugaoxiangsuzhijiandebupipeisuoxiaohua。erliangzhejilujianzhuguilvxijiejunmeiyouchuxianmingxiandemoerwen,shuomingzaigaoxiangsuxia,moerwenbingbuhuihenrongyichansheng。eryouditonglvjingdenikangD800,整體反差表現略微遜色一些。
去(qu)低(di)通(tong)濾(lv)鏡(jing)會(hui)成(cheng)為(wei)未(wei)來(lai)數(shu)碼(ma)相(xiang)機(ji)的(de)標(biao)準(zhun)配(pei)置(zhi),不(bu)久(jiu)之(zhi)後(hou)相(xiang)信(xin)大(da)家(jia)又(you)會(hui)遺(yi)忘(wang)低(di)通(tong)濾(lv)鏡(jing)這(zhe)個(ge)名(ming)詞(ci),不(bu)過(guo)在(zai)目(mu)前(qian)來(lai)看(kan),這(zhe)是(shi)廠(chang)商(shang)追(zhui)求(qiu)高(gao)畫(hua)質(zhi)的(de)一(yi)個(ge)捷(jie)徑(jing),一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)內(nei)都(dou)是(shi)一(yi)個(ge)火(huo)爆(bao)的(de)"新"技術。
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