莫列波纹

✍ dations ◷ 2024-12-23 13:39:55 #印刷,物理光学,几何学

摩尔纹,或称莫列波纹是一种在数码照相机或者扫描仪等设备上,感光元件出现的高频干扰的条纹,是一种会使图片出现彩色的高频率不规则的条纹。摩尔纹因为是不规则的,所以并没有明显的形状规律。

当感光元件像素的空间频率与影像中条纹的空间频率接近时,可能产生一种新的波浪形的干扰图案,即所谓的莫列波纹。传感器的网格状纹理构成了一个这样的图案。当图案中的细条状结构与传感器的结构以小角度交叉时,这种效应也会在图像中产生明显的干扰。这种现象在一些细密纹理情况下,比如时尚摄影中的布料上,非常普遍。这种莫列波纹可能通过亮度也可能通过颜色来展现。消除这种干扰的措施匝是在传感器前使用抗混叠滤镜(也称为低通滤镜),然而这种滤镜会降低镜头的分辨率。因此,在这个问题上,必须要在莫列波纹以及分辨率之间做出取舍与妥协,不同型号相机的问题严重性不一,选择也不一样。

对于相机来说,如果设计时在镜头上安装低通滤波器会有很好效果,但会影响照片锐度;对于扫描仪来说,并无很好的方法解决。对于CRT显示器来说,指画面中出现波纹形色彩干扰的现象。主要在文字焦点突出时发生,是由于CRT显示器中电子束与荧光体碰撞时电子束的残留值影响周围荧光体引起干扰所致。通过改变焦点值可以解决这种问题。不过CRT莫列波纹是荫罩栅阴极射线管本身所固有的、内在的特质,无法完全消除,只能在一定限度内抑制减轻(如通过显示器的OSD菜单中MOIRE消除选项)。

简单地说,莫列波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。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,就会产生莫列波纹。要想消除莫列波纹,应当使镜头分辨率远小于感光元件的空间频率。当这个条件满足时,影像中不可能出现与感光元件相近的条纹,也就不会产生莫列波纹了。有些数码相机中为了减弱莫列波纹,安装有低通滤波器滤除影像中较高空间频率部分,这当然会降低图像的锐度。将来的数码相机如果像素密度能够大大提高、远远超过镜头分辨率,也不会出现莫列波纹。

莫列波纹来自法语:moiré,是一种纺织品,它的纹路类似于水波。最早这种纺织品是由丝作成,后来也用棉线或人造纤维来呈现相同的效果。

考虑两组由平行且等距之线构成的图样。第一个图样线距为 p {\displaystyle p}

两暗区(同时也是两亮区)之间距离

由此公式,易见:线距愈大,亮区与暗区之间距离越大。线距之差 δ p {\displaystyle \delta p}

从远处看,

α {\displaystyle \alpha } 极小 ( α < π 6 {\displaystyle \alpha <{\frac {\pi }{6}}} ), 可做以下近似:

于是

可见, α {\displaystyle \alpha } 愈小,亮纹愈远;当两图样平行时( α = 0 {\displaystyle \alpha =0} ),亮纹间距离为 "无限" (无亮纹)。

另外有给出 α {\displaystyle \alpha } 的两个方法:

如果选择测量角度,最终的误差正比于测量误差。选择测量空间关系,误差正比于空间关系的倒数。因此,对于小角度,测量空间较为理想。

于图像艺术与印前,打印全彩图像需借助半色调萤幕的重叠。有些无法避免的莫列波纹是可接受的,因其十分"紧致";即,其空间频率高到难以察觉。有些印前作业借由选定角度与半色调频率来避免。莫列波纹的可见性不易预测,相同的萤幕对不同影像,成效不同。

于制造业中,波纹被用来研究材料的微观形变。


当电视中人物穿戴有特定图样或纹路的服装时会产生莫列波纹。移动时莫列波纹十分易见。也是因为如此,主播或其他相关从业人员皆会注意,避免穿着造成效应的服装。

用数码相机拍摄电视萤幕也经常有莫列波纹。电视萤幕与数码相机皆用水平扫描线捕捉影像,因此导致莫列效应。 将数码相机对电视做30度倾斜可避免效应。

莫列效应也经常用于海岸警示 (通常有关管线或缆线). 莫列效应会产生指向危险的箭头,当指示器经过危险处时,警示的箭头在转换方向前会先呈垂直带状。(50°51′21.63″N 1°19′44.77″W / 50.8560083°N 1.3291028°W / 50.8560083; -1.3291028).

许多纸钞采用波浪或螺线设计,以利用数位扫描仪产生莫列图样的倾向防止伪造。

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