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摩爾紋

會使圖片出現彩色的高頻率不規則的條紋

摩爾紋是一種在數碼照相機或者掃描儀等設備上,感光元件出現的高頻干擾的條紋,是一種會使圖片出現彩色的高頻率不規則的條紋。

摩爾紋因為是不規則的,所以並沒有明顯的形狀規律。

簡介


當感光元件像素的空間頻率與影像中條紋的空間頻率接近時,可能產生一種新的波浪形的干擾圖案,即所謂的摩爾紋。感測器的網格狀紋理構成了一個這樣的圖案。當圖案中的細條狀結構與感測器的結構以小角度交叉時,這種效應也會在圖像中產生明顯的干擾。這種現象在一些細密紋理情況下,比如時尚攝影中的布料上,非常普遍。這種摩爾紋可能通過亮度也可能通過顏色來展現。消除這種干擾的措施匝是在感測器前使用抗混疊濾鏡(也稱為低通濾鏡)。然而這種濾鏡會降低鏡頭的解析度。因此,在這個問題上,必須要在摩爾紋以及解析度之間做出取捨與妥協,不同型號相機的問題嚴重性不一,選擇也不一樣。
對於相機來說,如果設計時在鏡頭上安裝低通濾波器會有很好效果,但會影響照片銳度;對於掃描儀來說,並無很好的方法解決。對於CRT顯示器來說,指畫面中出現波紋形色彩干擾的現象。主要在文字焦點突出時發生,是由於CRT顯示器中電子束與熒光體碰撞時電子束的殘留值影響周圍熒光體引起干擾所致。通過改變焦點值可以解決這種問題。不過CRT摩爾紋是蔭罩柵陰極射線管本身所固有的、內在的特質,無法完全消除,只能在一定限度內抑制減輕(如通過顯示器的OSD菜單中MOIRE消除選項)。

產生摩爾紋的原理


簡單的說,摩爾紋是差拍原理的一種表現。從數學上講,兩個頻率接近的等幅正弦波疊加,合成信號的幅度將按照兩個頻率之差變化。差拍原理廣泛應用到廣播電視和通信中,用來變頻、調製等。
同樣,差拍原理也適用於空間頻率。空間頻率略有差異的條紋疊加,由於條紋間隔的差異、重合位置會逐漸偏移,也會形成差拍。
如果感光元件CCD(CMOS)像素的空間頻率與影像中條紋的空間頻率接近,就會產生摩爾紋。要想消除摩爾紋,應當使鏡頭解析度遠小於感光元件的空間頻率。當這個條件滿足時,影像中不可能出現與感光元件相近的條紋,也就不會產生摩爾紋了。有些數碼相機中為了減弱摩爾紋,安裝有低通濾波器濾除影像中較高空間頻率部分,這當然會降低圖像的銳度。將來的數碼相機如果像素密度能夠大大提高、遠遠超過鏡頭解析度,也不會出現摩爾紋。

減輕和消除摩爾紋影響


摩爾紋( Moire pattern)是18世紀法國研究人員摩爾首先發現的一種光學現象。從技術角度上講,摩爾條紋是兩條線或兩個物體之間以恆定的角度和頻率發生干涉的視覺結果,當人眼無法分辨這兩條線或兩個物體時,只能看到干涉的花紋,這種光學現象就是摩爾條紋。在裸眼3D顯示中,顯示面板上的黑矩陣條紋與視差擋板或者柱透鏡光柵的條紋重疊,就會產生摩爾條紋,嚴重影響觀看效果。
摩爾條紋的形成可以用右圖說明,包括間距為a的一組條紋和間距為b的組條紋,以為夾角進行重貼,它們將產生一系列的交點,如果這些交點之間距離較短,人眼無法分辨,連接起來就會形成比較明顯的摩爾條紋。
沿不同方向將交點連接起來,就可以得到不同方向的摩爾條紋寬度為:
其中,n為自然數。
只有使摩爾條紋的寬度小於人眼能夠識別的最小寬度,使人眼無法察覺,或者使摩爾條紋的寬度大於觀看者的一般活動範圍,使觀看者無法看到,才能一定程度減弱摩爾條紋的不良影響。
在實際產品製作中,摩爾條紋是一項非常複雜的課題,並非只與a、b和日相關,顯示面板上黑矩陣的形狀、視差擋板的節距、條紋的寬度和位置精度等都會影響摩爾條紋。但是在實際生產中往往只能通過調節傾斜角度θ來控制摩爾條紋。

顯示器摩爾紋


摩爾效應(Moireeffect)指兩個重疊的線條形態所產生的干擾中生成的一種波紋團。它是來自光罩形狀和視頻信號之間的干擾;掃描波紋則來自於水平線條與蔭罩形態之間的干擾。波紋在屏幕上是以波形的狀態顯示出來的,當顯示器的解析度增加時,這一現象會更為明顯。
由於視頻信號一直在變,視頻波紋的問題很難解決。掃描波紋視水平掃描頻率而定,只要選擇適當的頻率,就能減少這種情況的發生。不過,由於自動掃描顯示器掃描頻率範圍很寬,在某些顯示模式下,可能會出現波紋效應。目前,有一些高檔顯示器設計了先進的消除波紋失真功能。對於沒有此功能的顯示器,可以通過調整解析度來減輕波紋的效應。
顯示器出現異響很可能是高壓包打火等硬體問題,一般是因為灰尖太多、環境潮濕等引起。