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http://www./edigi/ 2013年03月25日10：00 来源：eNet硅谷动力 作者:赵连琦
【文章摘要】就在一个月前，尼康宣布推出专业DX格式数码单反D7100。D7100是尼康继800E之后另一款无低通滤镜的产品，这也将“低通滤镜”一词再一次搬了出来。如果是摄影老鸟，这种名词当然不必多言，但对于一些摄影新手而言，“低通滤镜”这一名词，仍需稍作解释。本文将为大家尽述“无低通滤镜”的前世今生，谨献给那些对此感兴趣的摄影爱好者们。 就在一个月前，尼康宣布推出专业DX格式数码单反D7100。D7100是尼康继800E之后另一款无低通滤镜的产品，这也将“低通滤镜”一词再一次搬了出来。如果是摄影老鸟，这种名词当然不必多言，但对于一些摄影新手而言，“低通滤镜”这一名词，仍需稍作解释。本文将为大家尽述“无低通滤镜”的前世今生，谨献给那些对此感兴趣的摄影爱好者们。  概念科普--低通与Qualcomm无关要想了解什么是低通滤镜，就一定要知道什么是摩尔纹。摩尔纹是数码照相机或者扫描仪等设备上的感光元件出现的高频干扰，会使图片出现彩色的高频率条纹，几乎每一个人都见过摩尔纹，只是不知道它就叫摩尔纹罢了，上两张带有摩尔纹的照片，大家就会恍然大悟。 高密度纤维衣物产生的摩尔纹  显示屏产生的摩尔纹 摩尔纹是差拍原理的一种表现。从数学上讲，两个频率接近的等幅正弦波叠加，合成信号的幅度将按照两个频率之差变化。差拍原理广泛应用到广播电视和通信中，用来变频、调制等。同样，差拍原理也适用于空间频率。空间频率略有差异的条纹叠加，由于条纹间隔的差异、重合位置会逐渐偏移，也会形成差拍。简单来说，如果感光元件CCD（CMOS）像素的空间频率与影像中条纹的空间频率接近，就会产生摩尔纹。由于摩尔纹是不规则的，所以并没有明显的形状规律。 换句话说，倘若感光元件像素的空间频率远高于影像中条纹的空间频率，则不会产生摩尔纹，但这种想法的现实意义并不大，以目前的技术水平要想达到还困难重重，因此才引入了低通滤镜。 低通滤镜是放置在感光元件前面的一块滤镜，通过滤去高频的光，从而使进入到感官元件的影像频率小于感官元件像素的空间频率，达到有效抑制摩尔纹的作用，使数码相机照出的相片不受任何干扰。 既然低通滤镜这么有用，但为什么近两年来为什么多个相机厂商分别推出了无低通滤镜的相机产品，难道使用低通滤镜有什么副作用么，难道各大厂商研究出了新的办法来抑制摩尔纹？ 答案是肯定的，采用低通滤镜虽然会抑制摩尔纹的产生，但却使得照片的成像锐度大大降低，从而影响到画质，而富士、尼康、适马等厂商也已有自己独特的办法来解决摩尔纹的问题了。 后文将为大家回顾各大厂商取消低通滤镜的产品发展史。 探索中突破--徕卡2006年9月14日，经历了10年风雨的徕卡M系列的第一台数码相机M8发布了，然而这款带来惊喜的产品上市不久，接踵而至的就是一次全球性的召回，这也是徕卡历史上唯一一次大规模的召回事件。  第一批交付用户使用的徕卡M8被发现画面中黑色人造纤维材料呈现出奇怪的洋紫红色，而在低照度条件下，设定了高感光度之后成像会在光源两侧出现异常条纹。 究其缘由，归根结底就是因为徕卡在M8设计过程中大胆的取消掉了M8 CCD前面的低通滤镜，以提高影像细节，然而却没有想到在失去了低通滤镜的过滤后，CCD直接“感受”到了所有的光谱中的光线，每个CCD像素前方的红，蓝，绿微型透镜“感受”到了可见光，红外线，紫外线，甚至包括人类目前还没分析出光谱的光线，可是CCD的每个像素方格还没那么发达，它只能一定范围内辨认颜色，在红外线的干扰下，它对可见光的辨认就会不可避免的会出现一些偏差。而条纹现象则就是前面提到的摩尔纹。 虽然徕卡这次失败了，但也正是因为有了M8的冒险探索与大胆尝试，才有了对于后来众厂商对低通滤镜的探索研究。而作为开路者的徕卡并没有放弃，时隔三年之后，徕卡再次推出了M8的继承者徕卡M9。  徕卡M9同样没有使用低通滤镜，而是在CCD前搭载了一块改进后的红/紫外滤镜，而摩尔纹的消除则是通过相机对信号的处理，而也是从此，无低通滤镜的设计才得以实现。 完美消除摩尔纹--适马 适马在消除摩尔纹方面可谓是奇葩，由于其相机内置传感器的特殊性，适马从一开始就没有低通滤镜的设计，所以在适马看来取消低通滤镜神马的设计都弱爆了，在这方面适马才是王者。 说到这里，就不得不提起适马的杀手锏--Foveon X3传感器。适马Foveon X3传感器的研发灵感来自于胶片原理，不同于其他CCD、CMOS影像传感器，适马FOVEON X3实现了将完整的三原色信息记录于单个像素上。三层硅结构感光体，每一层都仅仅对一种色彩的光线进行记录。  Foveon X3的胶片原理  传统的传感器上面每个像素均有一个颜色的滤镜，每个像素需要连同旁边的两个不同颜色的像素信息，混合而成一个彩色信号。  适马Foveon X3传感器，则是拥有R/G/B三层结构，每一层都是一个单色，而当混合彩色数据时是通过上下三层的叠加产生的。由于每个像素都可算是独立完成彩色信号的采集生成，所以也不会有什么像素频率而言，而由于频率相近产生的干涉也自然没有，摩尔纹当然也是不存在的。又因为Foveon X3传感器完整的红绿蓝三层感光，所以他不需要去担心接收到过多的不可见光，也不会产生偏色的现象。 适马Foveon X3的设计无疑是成功的，但遗憾的是，由于专利和技术的问题不会得到广泛普及，其成本高、产量少也使其发展受到了局限。 X-Trans CMOS的开创--富士作为同样有取消低通滤镜想法的富士也在传感器上下功夫，从成像技术上根本的消除摩尔纹，创新研发出了X-Trans CMOS传感器，代表产品X-Pro 1、X-E1。  在传统的马赛克传感器结构中，RGB像素的排列方式很有规律，都是R(红)、G(绿)、G、B(蓝)四个像素组成一个2?2的正方形单元，然后计算这四个像素的色彩，每个单元中RGB滤镜的位置都是一样的，就是传说中的拜耳阵列，传感器的空间频率和影像频率接近时，摩尔纹非常容易产生。而X-Trans CMOS传感器的阵列使得传感器的频率和影像的频率接近的概率非常之小，所以即使取消掉低通滤镜，摩尔纹也是很难产生的。  拜耳阵列及X-Trans CMOS阵列  X-Trans CMOS传感器解释 富士X-Trans CMOS传感器的诞生是对传统马赛克传感器的一次革命，打破常规的拜耳阵列，虽然富士X-Trans CMOS在技术层次上显得没有适马FOVEON X3那样高，但是一层传感器的成本却也大大的低于三层，在生产上显得更具有意义。 名为取消实为抵消--尼康尼康在取消低通滤镜方面也有自己的风格尼康D800和D800E是尼康去年推出的两款全画幅单反相机，而二者的区别则在于D800E“取消”了低通滤镜。但说是取消，实质上却不是如此。  D800E与D800光路对比 从上图可以看出D800E并没有真正取消掉低通滤镜，而是通过第二块低通滤镜让原先过滤掉的高频光线重新和低频光线汇聚成一条没有损失的光线。虽然没有取消低通滤镜但是最终达到的效果和取消了低通滤镜是一样的。 而这就让人有些迷惑了，为什么要用第二块滤镜将原光线还原，而不是直接拆掉低通滤镜呢。据了解，由于D800E机身设计与D800完全相同，如果随意拆掉一片滤镜，由于折射原因，光路会发生改变，而影响成像质量，所以这样一等一的替代，就不会出现这种问题了。 对于摩尔纹的干扰，D800E并没有硬件上的任何防范措施，而是仅仅利用了其内置的Capture NX2软件来进行轻微的处理，也并不能完全消除摩尔纹。后来出的D7100也只是单纯的取消掉了低通滤镜，而并没有硬件技术上的补偿，尼康的这种做法也是十分有勇气的。 像这样简单粗暴的方式谁都喜欢，宾得的K5IIs的无低通设计也正是如此。 小结看完了各大厂商对于取消低通滤镜的想法与做法，不禁让人有些感慨：人们创造了低通滤镜，现在却要三番五次、绞尽脑汁的甩掉它，多少显得有些残忍。但是，时代在进步、科技在发展，一些在革新中起到衔接作用的产品难免会被历史的车轮所碾碎，而它们带给世界的却是无可替代的宝贵财富，没有它们也将不会有产品的更新换代。 至于低通滤镜，目前看来，或许在很长的一段时间内都不会被彻底取代。现在的无低通滤镜产品多数都是APS-C或者全画幅级别的专业相机，且并不能彻底消除摩尔纹的干扰，其研发道路仍然漫漫而修远。尽管这样，人们对于相机画质的追求却从未停歇，而取消低通滤镜也将成为未来相机的发展趋势。 附：http://t.qq.com/dz0755 |
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