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】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)。那(na)麼(me)低(di)通(tong)濾(lv)鏡(jing)究(jiu)竟(jing)有(you)什(shen)麼(me)功(gong)能(neng)?有(you)低(di)通(tong)濾(lv)鏡(jing)與(yu)無(wu)低(di)通(tong)濾(lv)鏡(jing)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
shuoqilaitaifuza,kantudajiadoumingbaile,jiushituxiangzhongguilvpailiedeweizhihuichuxianyixiecaisehuozheshiyuhuamianyansejiejindeshuibowenhuozhetiaowen。tongchengshimoerwen。zhebingfeishipaishewutibenshendeyangzi,shiduizhaopiandeyizhongganrao。dangranyoushihouwomenzaixianshiqishangkanzhaopianhuifaxianyoumoerwen,fangdatupianhoujiuxiaoshile,zhebushizhaopianpaisheshichanshengdemoerwen,ershiyejingpingxiangsudianyuzhaopiangaomiduguilvwutizaitedingdaxiaoxianshishichanshengdemoerwen。suoyiruhexiaochupaisheshidemoerwen,guoquyongdeshiditonglvjing,ditonglvjingsuoqidexiaoguoshitongdipinzugaopin,xiaochuhuamianzhongdegaopinbufen,jiunengjianshaomoerwendechansheng。moerwenchanshengdeyuanyin,womenkeyicongxiamiandetupianlaijieshi。
圖3:不同空間頻率物體疊加後的摩爾紋現象
butongkongjianpinlvdeguilvwutidiejiahuichanshengmoerwenxiaoguo,ershumaxiangjishangchuxianmoerwendeqingkuang,zeshiganguangyuanjianxiangsudekongjianpinlvyuyingxiangzhongtiaowendekongjianpinlvjiejinshichuxian。zheshijingtoufenbianlvyuchuanganqixiangsumidujianjiejinshichuxiandeqingkuang,xiangyaoxiaochumoerwenjiuyaojiadazheliangzhezhijiandekongjianpinlvcha,dangjingtoufenbianlvyuanxiaoyuganguangyuanjiandekongjianpinlvshi,jiukeyiwanquanxiaochumoerwen。
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
低(di)通(tong)濾(lv)鏡(jing)是(shi)用(yong)於(yu)增(zeng)大(da)鏡(jing)頭(tou)分(fen)辨(bian)率(lv)與(yu)感(gan)光(guang)元(yuan)件(jian)像(xiang)素(su)空(kong)間(jian)頻(pin)率(lv)之(zhi)間(jian)的(de)差(cha)異(yi),也(ye)就(jiu)是(shi)人(ren)為(wei)把(ba)鏡(jing)頭(tou)分(fen)辨(bian)率(lv)降(jiang)低(di)少(shao)許(xu),使(shi)得(de)這(zhe)兩(liang)個(ge)頻(pin)率(lv)差(cha)變(bian)大(da),讓(rang)拍(pai)攝(she)畫(hua)麵(mian)中(zhong)的(de)密(mi)集(ji)物(wu)體(ti)時(shi)降(jiang)低(di)摩(mo)爾(er)紋(wen)出(chu)現(xian)的(de)幾(ji)率(lv)。這(zhe)也(ye)是(shi)為(wei)什(shen)麼(me)我(wo)們(men)說(shuo)低(di)通(tong)濾(lv)鏡(jing)會(hui)降(jiang)低(di)成(cheng)像(xiang)的(de)銳(rui)度(du),因(yin)為(wei)本(ben)質(zhi)上(shang)它(ta)就(jiu)是(shi)用(yong)來(lai)降(jiang)低(di)鏡(jing)頭(tou)分(fen)辨(bian)率(lv)的(de)。在(zai)過(guo)去(qu)很(hen)長(chang)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)裏(li)麵(mian),數(shu)碼(ma)相(xiang)機(ji)的(de)鏡(jing)頭(tou)與(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)發(fa)展(zhan)速(su)度(du)都(dou)相(xiang)當(dang),這(zhe)使(shi)得(de)低(di)通(tong)濾(lv)鏡(jing)是(shi)消(xiao)除(chu)摩(mo)爾(er)紋(wen)簡(jian)單(dan)有(you)效(xiao)的(de)好(hao)方(fang)法(fa)。
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
weici,suiranditonglvjingyizhizaishiyong,danchangshangshizhidaoquchuditonglvjingdehaochude。xiangbijiaogaochengbenditourujingtoujishudekaifa,quchuditonglvjinghuodedehuazhitishengchengbenyaodideduo,danwentishiruhekongzhiquchuditonglvjinghoudemoerwen。
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
quchuditonglvjingchuanganqidexiangjixinpinyuelaiyueduo,danyeyouhenduobuxiangfushinayangshiyongteshuzhenliechuanganqidechangshang,zhelixiangxinchangshangdouhuizaisuanfashangjinxingyouhua。buguolingyifangmian,changshangyefaxian,suizheshumaxiangjixiangsudetisheng,jingtoufenbianlvyuchuanganqikongjianpinlvzhijiandechajuzailada,jishibushiyongditonglvjingjinxinggaopinxiaochu,paishejiaomijidewutishi,yeburongyichanshengmoerwenle。
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2000萬wan,也ye可ke以yi看kan出chu這zhe一yi點dian,未wei來lai的de發fa展zhan趨qu勢shi,像xiang素su會hui變bian得de更geng高gao,低di通tong濾lv鏡jing就jiu更geng沒mei有you存cun在zai的de必bi要yao了le,但dan是shi像xiang素su提ti升sheng並bing不bu代dai表biao摩mo爾er紋wen就jiu不bu會hui產chan生sheng,當dang拍pai攝she間jian距ju更geng小xiao的de規gui律lv物wu體ti時shi,仍reng會hui有you摩mo爾er紋wen的de出chu現xian。
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3630萬wan像xiang素su相xiang對dui於yu現xian時shi的de鏡jing頭tou來lai說shuo,像xiang素su已yi經jing過guo高gao有you些xie把ba持chi不bu住zhu了le,低di通tong濾lv鏡jing的de那na一yi丁ding點dian畫hua質zhi影ying像xiang,幾ji乎hu被bei鏡jing頭tou分fen辨bian率lv與yu高gao像xiang素su之zhi間jian的de不bu匹pi配pei所suo消xiao化hua。而er兩liang者zhe記ji錄lu建jian築zhu規gui律lv細xi節jie均jun沒mei有you出chu現xian明ming顯xian的de摩mo爾er紋wen,說shuo明ming在zai高gao像xiang素su下xia,摩mo爾er紋wen並bing不bu會hui很hen容rong易yi產chan生sheng。而er有you低di通tong濾lv鏡jing的de尼ni康kangD800,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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