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成因和表现： 传统普通的图像传感器，无论是CCD还是CMOS，每个像素原本都只能感应光线的强度，而不能感应光线的色彩。通过在每个像素上面覆盖不同颜色的滤光镜，可以让像素感应到相应颜色的光线的强度，一般来说滤光镜会以上图的方式排列，蓝色、红色各占25%，绿色占50%，因为人眼对可见光谱中的绿色部分最为敏感。 现在只能让每个像素感应到三原色的其中一种色彩的强度，如何才能让一个像素形成彩色信号？可以通过某一像素联合旁边两种不同颜色的像素，混合三个像素的三原色信号来形成一个像素的彩色信号。 
摩尔纹的产生是因为采用传统拜尔阵列方式，每四个像素（2 x 2）阵列被重复，也就是说每隔一行（列）相同颜色的像素重复出现。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。所以如果拍摄画面里面有线条形状是隔一个像素重复出现的话，摩尔纹就容易产生。而且摩尔纹是不规则的，所以并没有明显的形状规律。 提高像素密度：传统的克服摩尔纹的方法： 低通滤镜(LPF)：低通滤镜有两种一种是与芯片内并在一起的内建低通滤镜，一种是外置在镜头前或者如马赛克VAF低通滤镜那样放置在传感器前方。拜尔阵列的传感器会用低通滤镜把高于传感器空间频率的信号过滤掉，其副作用就是成像锐利度减少，而且低通滤镜无法杜绝摩尔纹的产生。 数码过滤：有些相机是通过芯片计算或者软件方式减少摩尔纹，例如徕卡M9和D800E等，但是这个技术难度大而且复杂，对于一些场景，可能会出现处理错误。同样不能有效杜绝摩尔纹。 像素合并：像素合并技术是指将一组像素“合并”为单一像素。例如2×2合并，即将4个像素合为1个，以此来减少总像素数，从而减少画面噪点。由于像素合并的原理等同于将传感器上的RGB阵列合并放大，所以对信号起到分散作用，从而对摩尔纹也起到一定的抑制作用。 下面是图例解析。如果一个拜耳阵列传感器进行像素合并，比如把图中的R11、G11、G12、B11四个合成为一个像素，很显然这个新像素的位置就是相当于400万像素的R1位置，这样原来的红色像素信号只保留一个，同样原理，蓝色信号也只保留一个，绿色信号从八个减少到一个。整体效果就是把单个RGBG阵列放大，信息量大大减少，所以像素合并在带来摩尔纹和噪点减少的同时，解析度也呈现倍数降低。 
提高像素密度能提升传感器的信息容纳能力，当像素密度能够大大提高，远远超过镜头分辨率的时候，当个像素遇到高频干扰的几率大大降低，也就不会产生摩尔纹。 按照奈奎斯特定理来说，APS-C传感器需要达到4000万像素，super35要超过5000万，全画幅要8000万，这虽然技术难度已经突破。（佳能成功研发出1亿像素的APS-H传感器，只是从未投入生产）但是提高像素相应带来更大的技术问题，由于像素数量越多分辨率就越高，而成像器件尺寸不变时像素数量越多每个像素的面积就越小，灵敏度和宽容度越低，因此分辨率与灵敏度、宽容度是矛盾的。此外，如此大像素值，处理器读取的能力要非常强，另一方面还要具备降噪能力，这个工程量可想而知，更别说每秒至少24帧的视频。现有电脑处理能力对于处理如此庞大的数据信息也有难度，硬盘现在的读取能力也遭遇瓶颈，所以修编图片什么的会成为噩梦。摄影摄像业都暂时无法承受巨大像素，因此通过提高像素密度可以消除摩尔纹，现实意义不大~而且困难丛丛，还难以降低成本。想凭借高像素来消除摩尔纹的想法太奢侈了！ 克服摄像机或者相机产生的摩尔纹一直是传感器生产商的一大头疼问题。由于拜尔方式的RGB阵列是产生摩尔纹的根本原因，所以改变传感器上的RGB的排列方式是杜绝摩尔纹的另一个方法。 以下是几款新型传感器针对传统RGB阵列的改良结构： 首先是富士X-pro1的X-Trans CMOS 
富士开发的新型色彩滤镜阵列设计的灵感来自于传统的银盐胶片上的银盐颗粒的排列，在阵列中的每个6X6的像素单元中，RGB像素都被不规则（随机）的排列，使摩尔纹和伪色不再那么容易发生，因而光学低通滤镜的取消也变得水到渠成。另外，水平和垂直方向的每一列像素都有R,G,B像素的分布的设计能够将伪色降低到最低限度，从而获得更高质量的色彩还原。 
虽然不能杜绝摩尔纹，因为这个新的列阵方式是利用绿色信号来起到分散作用，一定程度上降低高频干扰，但遇到频率更高的图形时，它也会束手无策。不过X-Trans CMOS成功地摆脱了低通滤镜，获得更高锐度（经测试，比同像素级别的传感器要高20%）和色彩，同时摩尔纹比传统传感器少，这是一场胜利。 索尼F65 8K摄影机 
F65也是采用新的像素排列方式。看下图 F65的8K CMOS成像器件Q67滤色片与4K拜尔滤色片像素排列的比较，从图中可以看到，新的成像器件滤色片排列方式与拜尔滤色片的最大差别是图形旋转了45度，全部像素排列由正交变为斜交，但G像素的排列由拜尔滤色片的斜交变成了正交，R和B像素排列则变成了斜交。由此带来的变化是提高了成像器件表面的利用率，其利用率由拜尔滤色片的33.3%提高到了67%，用两倍像素密度实现了拜尔滤色片四倍像素密度才能达到的分辨率，这也是Q67滤色片名称的由来。 数码相机和数字摄影机的单片成像器件大都使用拜尔滤色片（Bayer Pattern）分色，R和B的像素数量分别是水平和垂直方向像素数量的一半，正交排列，G像素斜交排列，把相邻行和列像素合并计算时G像素数量与水平和垂直方向像素数量相同，对角线方向减半。 
但是Q67滤色片的方式也不能杜绝摩尔纹，因为这个新的列阵方式是利用旋转整列的方式来起到分散作用，但遇到频率更高的图形时，它依然会束手无策。 而且像Q67这类滤色片还会牺牲像素，对于F65这类电影机来说，更大的问题还是在于处理像素和宽容度。 看到这里好像没有看到摩尔纹的完美解决方案~但实际上是有的！而且已经成功了！ 它是什么？ 它就是多层滤色传感器！成功案例是适马的 Foveon X3！ Foveon X3 适马SD系列相机所采用的FOVEON X3传感器，从上到下叠加了三层传感器，以SD1为例，每层各自拥有完整的1536万像素，每层像素所覆盖的滤光镜是相同颜色的，三层像素从上到下分别覆盖蓝色、绿色、红色滤光镜。每个像素要形成彩色信号，是通过叠加上下三层三原色信号而成。如果从传感器正前方观看，可以认为每个像素在相同位置，即可形成彩色信号，而无需依靠旁边的像素信号。 
 FOVEON X3的成像原理，从根本上杜绝了摩尔纹的情况，因为每个像素都可算是独立完成彩色信号的采集生成，可以不用叠加低通滤镜，画质细节自然更好，每个像素所包含的信息量也更多更完整。 但目前FOVEON传感器存在的问题是成本高，产量少，所以价格昂贵，加上适马的单反技术不够高，目前不提供任何摄像功能。所以FOVEON X3传感器的优势目前还只能禁锢于摄影方面，这对摄像工作者来说是巨大的遗憾！ 那么有没有别的生产商要来模仿FOVEON X3呢？ 答案是肯定的~好东西大家都想要学！ 现在在研发类FOVEON传感器的有三家：佳能，索尼和松下，但是佳能目前专利信息很少，发展缓慢，传感器技术近今年几乎没有改进；松下则陷入巨额亏损，估计高端技术的投资遇到点困难。 根据目前有效信息，索尼针对这项技术从09年开始至今已经申请至少3个专利了~至于没有投入生产和使用，原因是索尼正在改良，貌似有一步到位的打算。 以下是专利的报道： 索尼一项有机/无机混合式传感器技术专利现已公布，特许公开号2012-49289。该专利内容是一种结合了有机与无机材料优点的混合式影像元件。这种传感器无需使用低通滤镜，因此可获得极佳的分辨率。此外，有机光电转换层能够实现超高的感光度，同时利用无机层进行电荷传送，弥补了有机层无法高速读取数据的缺陷。   “为了得到高感光度，这里提出一种以铜为基础的化合物半导体，例如采用具有高吸光性的CuInGaSe2做光电转换单元。此外，再提出一种‘层叠类型’，将对不同色光起反应的光电转换元件在垂直方向上层叠排列，代替原先的并排排列。在‘层叠类型’中，每个像素并非只感应单一色光，而是吸收所有光线。因此感光层感光效率能够有所提高。” |
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