無(wú)可避免的數(shù)碼相機(jī)缺陷
許多傳統(tǒng)攝影師一直抗拒影像被數(shù)碼科技所取代，這種類似在音響世界里喜愛真空管放大器產(chǎn)生溫暖滑潤(rùn)的聲音，而從心底層面排斥生冷的晶體管設(shè)備一樣的情緒，其實(shí)也反映在人們 從習(xí)慣傳統(tǒng)銀鹽底片色調(diào)，轉(zhuǎn)換應(yīng)用僵硬的數(shù) 位影像之心理抗拒一般。面對(duì)數(shù)碼影像除了純心理上的反感之外，更糟糕的是它們確實(shí)存在著無(wú)可避免的瑕疵，而使得傳統(tǒng)影像的堅(jiān)持者更為義正嚴(yán)詞！
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數(shù)碼相機(jī) CCD 的細(xì)部結(jié)構(gòu)示意圖，藉由馬賽克色塊的分布推算出每一個(gè)像素的色彩含量
摩爾紋 Moiré effects
在這些瑕疵之中，使用者最常遇到的就是利用數(shù)碼相機(jī)拍攝的過(guò)程中，如果有密布的紋理出現(xiàn)在畫面中（下圖），例如：牛仔或卡其布面等；拍照后審視數(shù)碼照片會(huì)出現(xiàn)原先肉眼所沒發(fā)現(xiàn)的水波樣條紋，這就是『摩爾紋』！除此之外，摩爾紋也會(huì)出現(xiàn)在密布欄桿、屋頂波浪板以及其它同等重復(fù)密度的物體景物中。
由于摩爾紋可以說(shuō)是只有數(shù)碼相機(jī)才有特有瑕疵，因此有必要徹底了解摩爾紋產(chǎn)生的原因。為何摩爾紋會(huì)出現(xiàn)在數(shù)碼影像，卻不會(huì)出現(xiàn)在底片上，就必須先從認(rèn)識(shí)底片與CCD基本構(gòu)造不同開始。簡(jiǎn)單的說(shuō)，由于底片上密布了隨機(jī)數(shù)分布之均勻感光粒子，因此可以將其視為一個(gè)完整的感光平面；CCD和CMOS 則全然不同、那是一個(gè)完整地、排列整齊的電子感光原件『矩陣』。同學(xué)也可以這樣想象，妳無(wú)法確定每一張底片上究竟有多少感光粒子，可能有一千萬(wàn)、也可以是一千一百萬(wàn)，大體是維持在這樣的平均數(shù)之中；但對(duì)于CCD來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)的三百萬(wàn)畫素就是 2048X1536 個(gè)『Pixel』，妳每一次按下快門拍照，絕不可能多一個(gè)或少一個(gè)像素。
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很多同學(xué)問 Mr.OH! 究竟『Moiré 』摩爾是何許人也？這個(gè)現(xiàn)象是為了紀(jì)念他而命名的嗎？這其實(shí)是一個(gè)誤解，Moiré 原出自法文，1570 年前后被用來(lái)描述安哥拉山地羊毛特殊的織布，也有引伸為規(guī)則紋路的意思、一直到 1823 年這個(gè)字被用來(lái)說(shuō)明規(guī)則『波紋』的形容詞。因此，當(dāng)我們使用『摩爾紋』這個(gè)字時(shí)，其實(shí)就是講『波浪紋』的意思。時(shí)至今日，摩爾紋已經(jīng)可以精確地利用數(shù)學(xué)公式加以推算出來(lái)（見上圖）；而除了布料之外，計(jì)算機(jī)屏幕或電視在顯示密集條紋也會(huì)出現(xiàn)摩爾紋、甚至如果你將數(shù)碼相機(jī)對(duì)準(zhǔn)電視屏幕以非垂直的角度拍攝，你也會(huì)發(fā)現(xiàn)摩爾紋的存在。
假色與偽色（False Color）
Moiré effects 通常用來(lái)描述單色（黑白）照片所出現(xiàn)波浪紋現(xiàn)象；這個(gè)現(xiàn)象當(dāng)然也會(huì)出現(xiàn)在彩色照片之中，特別是在密度相對(duì)較高或是空間對(duì)比很大的地方，這會(huì)使得原本應(yīng)該是色調(diào)相同之處，卻會(huì)在數(shù)碼相機(jī)拍照之后，出現(xiàn)奇怪、非自然的顏色（見下圖），例如：人的眼睫毛或是牛仔布料上、也是日本攝影界常稱的『假色』或『偽色』的現(xiàn)象。
『偽色』的形成除了 摩爾效應(yīng)之外，感光器的三原色RGB色塊排列也要付很大一部分責(zé)任。這是因?yàn)樵陬伾拥耐瑫r(shí)，因?yàn)榭臻g差而沒有取樣到的顏色，數(shù)碼相機(jī)中的影響處理引擎仍會(huì)按照 CCD 色塊的順序排列（RGB），試圖為每一個(gè)畫素去分配應(yīng)有的顏色。這種情況在大量色塊均勻分布時(shí)是正確的處理程序?？墒怯龅酵怀霾炕蛭⒓?xì)構(gòu)造時(shí)，這樣的顏色換算往往會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤而產(chǎn)生偽色。
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數(shù)碼相機(jī)的影像處理引擎，必須額外算出50%的Green+75%的Blue+75%的Red,這些依靠計(jì)算得
來(lái)的顏色，依統(tǒng)計(jì)學(xué)來(lái)說(shuō)大至與自然分布相同，卻也有例外的時(shí)候，這時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生『偽色』。
為什么不用『摩爾色』而用『偽色』或『假色』呢？因?yàn)檫@個(gè)現(xiàn)象除了，摩爾效應(yīng)、CCD 設(shè)計(jì)之外，也有可能是鏡頭的像差所造成的。相機(jī)的設(shè)計(jì)者很難單從發(fā)生在畫像周邊的偽色現(xiàn)象推斷出究竟是從鏡頭到CCD中哪一個(gè)環(huán)節(jié)出了問題，再檢查這一類問題時(shí)必須重復(fù)考慮因?yàn)殓R片組合中折射率的不同，而發(fā)生在焦點(diǎn)光軸上的色散現(xiàn)象、高低空間頻率所發(fā)生的誤差、甚至是影像感光器中可能的電荷泄漏發(fā)生等、各種各樣的原因。
消除摩爾紋
摩爾紋可以消除嗎？答案是肯定，最簡(jiǎn)單的方法就是使數(shù)碼相機(jī)的解像力小于感光對(duì)象的空間頻率，使其成為『灰階』化即可。這個(gè)方法可以透過(guò)『軟件』與『硬件』兩種方法做到?！很浖坏牟糠种饕抢糜跋窈笾茷橹?；硬件的部分，則可以使用鏡前濾光鏡（見下圖左）專門消除 Moiré effects，這種濾鏡共有四個(gè)等級(jí) 4.0、5.6、8.0 與 11.0 級(jí)數(shù)越高者，可以呈現(xiàn)出更銳利的影像。
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另一種方式就是將這片濾光鏡直接安裝在 CCD 的前面，使其曝光條件滿足空間頻率，影像中就不會(huì)出現(xiàn)摩爾紋。大量的數(shù)碼相機(jī)與 DSLR 的 CCD 前安裝有低信道過(guò)濾器，Canon EOS 30D 甚至安裝了三組低信道濾片（因其 CMOS 開口率較大故需要更佳的濾除效果）。透過(guò)這種方式，徹底過(guò)濾影像中高空間頻率部分，減少摩爾紋發(fā)生的機(jī)會(huì)，但這也會(huì)同步降低影像的銳利度。
『紫邊問題』- Purple Fringe
為什么 Mr.OH! 稱：『紫邊問題（Purple Fringe）』，而不是『紫邊效應(yīng)』呢？這是因?yàn)檫@個(gè)問題的發(fā)生，擁有好幾種說(shuō)法，目前比較廣為接受的就是『鏡頭色散』與『CCD顏色插值』運(yùn)算之問題。這個(gè)問題的發(fā)生在于拍攝高反差的景物時(shí)，例如：背光環(huán)境（下圖），在明暗交界的邊緣部分會(huì)出現(xiàn)異常的紫色。
這個(gè)問題，同樣也會(huì)發(fā)生在當(dāng)你使用內(nèi)建閃光燈在室內(nèi)拍攝鍍鉻或鏡面物體時(shí)強(qiáng)烈反光中，也可以看到這樣的問題。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，紫邊實(shí)際上是洋紅色（Magenta），這給了主張紫邊問題的產(chǎn)生，取決于數(shù)碼相機(jī)CCD在色彩插值運(yùn)算過(guò)程中，因藍(lán)B、R紅兩色混合誤差而產(chǎn)生有力的證據(jù)。另一派色散（Chromatic aberration）的說(shuō)法，則舉出固有鏡片會(huì)對(duì)不同波長(zhǎng)光波產(chǎn)生色散的例子來(lái)說(shuō)明，紫邊的問題（見下圖）。這個(gè)說(shuō)法最大的矛盾，在于傳統(tǒng)底片時(shí)代同樣的鏡頭卻鮮少發(fā)生紫邊問題。因此，很多解釋通常會(huì)給鏡頭和CCD 各打五十大扳！
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假色與偽色（False Color）
Moiré effects 通常用來(lái)描述單色（黑白）照片所出現(xiàn)波浪紋現(xiàn)象；這個(gè)現(xiàn)象當(dāng)然也會(huì)出現(xiàn)在彩色照片之中，特別是在密度相對(duì)較高或是空間對(duì)比很大的地方，這會(huì)使得原本應(yīng)該是色調(diào)相同之處，卻會(huì)在數(shù)碼相機(jī)拍照之后，出現(xiàn)奇怪、非自然的顏色（見下圖），例如：人的眼睫毛或是牛仔布料上、也是日本攝影界常稱的『假色』或『偽色』的現(xiàn)象。
『偽色』的形成除了 摩爾效應(yīng)之外，感光器的三原色RGB色塊排列也要付很大一部分責(zé)任。這是因?yàn)樵陬伾拥耐瑫r(shí)，因?yàn)榭臻g差而沒有取樣到的顏色，數(shù)碼相機(jī)中的影響處理引擎仍會(huì)按照 CCD 色塊的順序排列（RGB），試圖為每一個(gè)畫素去分配應(yīng)有的顏色。這種情況在大量色塊均勻分布時(shí)是正確的處理程序?？墒怯龅酵怀霾炕蛭⒓?xì)構(gòu)造時(shí)，這樣的顏色換算往往會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤而產(chǎn)生偽色。
數(shù)碼相機(jī)的影像處理引擎，必須額外算出50%的Green+75%的Blue+75%的Red,這些依靠計(jì)算得
來(lái)的顏色，依統(tǒng)計(jì)學(xué)來(lái)說(shuō)大至與自然分布相同，卻也有例外的時(shí)候，這時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生『偽色』。
為什么不用『摩爾色』而用『偽色』或『假色』呢？因?yàn)檫@個(gè)現(xiàn)象除了，摩爾效應(yīng)、CCD 設(shè)計(jì)之外，也有可能是鏡頭的像差所造成的。相機(jī)的設(shè)計(jì)者很難單從發(fā)生在畫像周邊的偽色現(xiàn)象推斷出究竟是從鏡頭到CCD中哪一個(gè)環(huán)節(jié)出了問題，再檢查這一類問題時(shí)必須重復(fù)考慮因?yàn)殓R片組合中折射率的不同，而發(fā)生在焦點(diǎn)光軸上的色散現(xiàn)象、高低空間頻率所發(fā)生的誤差、甚至是影像感光器中可能的電荷泄漏發(fā)生等、各種各樣的原因。
消除摩爾紋
摩爾紋可以消除嗎？答案是肯定，最簡(jiǎn)單的方法就是使數(shù)碼相機(jī)的解像力小于感光對(duì)象的空間頻率，使其成為『灰階』化即可。這個(gè)方法可以透過(guò)『軟件』與『硬件』兩種方法做到?！很浖坏牟糠种饕抢糜跋窈笾茷橹?；硬件的部分，則可以使用鏡前濾光鏡（見下圖左）專門消除 Moiré effects，這種濾鏡共有四個(gè)等級(jí) 4.0、5.6、8.0 與 11.0 級(jí)數(shù)越高者，可以呈現(xiàn)出更銳利的影像。
另一種方式就是將這片濾光鏡直接安裝在 CCD 的前面，使其曝光條件滿足空間頻率，影像中就不會(huì)出現(xiàn)摩爾紋。大量的數(shù)碼相機(jī)與 DSLR 的 CCD 前安裝有低信道過(guò)濾器，Canon EOS 30D 甚至安裝了三組低信道濾片（因其 CMOS 開口率較大故需要更佳的濾除效果）。透過(guò)這種方式，徹底過(guò)濾影像中高空間頻率部分，減少摩爾紋發(fā)生的機(jī)會(huì)，但這也會(huì)同步降低影像的銳利度。
『紫邊問題』- Purple Fringe
為什么 Mr.OH! 稱：『紫邊問題（Purple Fringe）』，而不是『紫邊效應(yīng)』呢？這是因?yàn)檫@個(gè)問題的發(fā)生，擁有好幾種說(shuō)法，目前比較廣為接受的就是『鏡頭色散』與『CCD顏色插值』運(yùn)算之問題。這個(gè)問題的發(fā)生在于拍攝高反差的景物時(shí)，例如：背光環(huán)境（下圖），在明暗交界的邊緣部分會(huì)出現(xiàn)異常的紫色。
這個(gè)問題，同樣也會(huì)發(fā)生在當(dāng)你使用內(nèi)建閃光燈在室內(nèi)拍攝鍍鉻或鏡面物體時(shí)強(qiáng)烈反光中，也可以看到這樣的問題。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，紫邊實(shí)際上是洋紅色（Magenta），這給了主張紫邊問題的產(chǎn)生，取決于數(shù)碼相機(jī)CCD在色彩插值運(yùn)算過(guò)程中，因藍(lán)B、R紅兩色混合誤差而產(chǎn)生有力的證據(jù)。另一派色散（Chromatic aberration）的說(shuō)法，則舉出固有鏡片會(huì)對(duì)不同波長(zhǎng)光波產(chǎn)生色散的例子來(lái)說(shuō)明，紫邊的問題（見下圖）。這個(gè)說(shuō)法最大的矛盾，在于傳統(tǒng)底片時(shí)代同樣的鏡頭卻鮮少發(fā)生紫邊問題。因此，很多解釋通常會(huì)給鏡頭和CCD 各打五十大扳！
針對(duì)紫邊問題的成因說(shuō)法：
鏡頭：色散 Chromatic aberration
CCD 錯(cuò)誤 Sensor effects: Chromatic aberration in each CCD cell (microlenses)
數(shù)碼影像噪聲 Digital noise in dark areas
色彩插值運(yùn)算問題 Image processing and interpolation artifacts (SIGMA 3CCD SA 系列DSLR 除外)
環(huán)境紫外線影響 Stray ultraviolet light
環(huán)境紅外線影響 Stray infrared light
邊緣過(guò)度曝光影響Image bloom from overexposure
CCD電荷外泄 Voltage leaks between cells of the CCD
轉(zhuǎn)載
