在2012年出现了一个非常奇怪的现象,那就是无低通特别版相机的出现以及无低通滤镜产品的兴起,从年初的尼康D800e,再到年中的宾得K-5 IIs,以及大量本身就不配备低通滤镜的产品都纷纷打出极高分辨率极高锐度的招牌。归根到底还是因为在像素拼命提升以及功能不断完善的今天相机需要更多的卖点去支撑他的存在,所以才会有相机去低通这一现象的出现。
你去我也去 找卖点也是找出路
2012年对于影像行业来说是复苏的一年,不过同样也是被手机和平板电脑拼命冲击的一年,在这一年当中我们不仅能看到相当数量的新品,同时也能看到很多新品采用和以往不同的姿态、策略出现。无低通相机其实并没有诸如安卓智能相机、超迷你相机、运动式相机这些产品抢眼,不过因为他是从画质入手而不是从应用入手,也获得了一部分高端用户的青睐。
事实上早期的数码相机都是没有低通的,而且在进入成熟期之后也有大量无低通产品出现,不过D800/D800E可以说是世界上首台同时提供有/无低通滤镜的产品,这样一款产品的出现不仅让低通滤镜成为了关注的焦点,也让我们可以更好的了解低通滤镜的影响。
不过笔者今天的文章不是给你解释详细的效果差别,在之前D800E的文章当中,笔者也给大家详细的解释了去掉低通滤镜带来的影响。这篇文章主要是给大家介绍一下去低通带来的种种优劣之处以及相关的解决办法,希望大家能够喜欢。
结构是软肋 可以没但是必须有
首先来讲讲为什么要有低通滤镜,低通滤镜实际上是伴随着一种东西产生的,那就是采用Bayer Pattern色彩滤镜的传感器(以下简称拜耳传感器),根本原因就是因为绝大多数传感器只能按照设计好的光谱特性去感受亮度,所以就需要通过色彩滤镜来感知光线。
拜耳传感器规则排列的色彩滤镜就是摩尔纹和伪色产生的根源
拜耳传感器有一个很明显的特点,那就是对于不同色彩的感知具备极强的规律性,我们从上边的一张图可以看到绿色旁边一定是红色或者蓝色,而红色或者蓝色旁边就一定会是绿色。这种结构每个像素点的颜色必须依靠旁边的颜色计算出来,而且这种结构也会会遇到一个问题,那就是如果某些高反差的物体恰好与他的滤镜尺寸成某种关系的话,那么效果会是什么样子呢?
也许这个问题很难理解,笔者给大家举个最极端的例子,如果你要拍摄的是一个恰好对应像素一列条纹或者对应一个白色像素点,那么你只能得到一个彩色条纹和一个红/绿/蓝当中某个颜色的纯色点,这样岂不是很悲剧。事实上即使不面对这种极限情况,只要有条纹出现就有可能出现猜色错误,结果就是出现了我们经常看到的摩尔纹或者伪色。
保留看着好 像素提升源此止步
在上一页中我们提到了拜耳传感器天生容易产生这种错误,那么我们应该怎么处理呢?很简单,不让传感器看到这种非常细密的条纹就好了。而生活在人类社会的我们,小至纸张、衣服,大到墙壁、楼房无一不存在着非常标准的条纹,既然不可以回避,那就只能让他在传递到传感器的过程中消失,这里边所使用的方法就是模糊。
从这张图我们可以清楚的看到低通滤镜所造成的模糊(左侧)
想要让像素模糊自然需要一些设备,这个设备就是我们所说的低通滤镜,低通滤镜的原理笔者就不做过多解释了,他的作用很简单,通俗的来讲就是就是让小于某种尺寸的细节变模糊。虽然这样可以非常有效的抑制摩尔纹的出现,但是对于画质的影响是毫无疑问的。
而且提升像素的根本目的就是为了提高细节,而且如此高的像素继续提升下去本身就会产生明显的边界效应,再加上为了抑制摩尔纹而特意加入的低通滤镜。在已经很高的像素基础上继续提升那带来的一丁点好处可能就低通滤镜彻底毁灭了。
方法有很多 单点全色一次解决
那么话说回来,有没有什么办法是不安装低通滤镜又能保证彻底没有摩尔纹呢?实际上是有可能的,而且方法是多种多样的,简单来说这些方法分为三类,那就是“单点多层”、“片上合成”、“超采后合”。
适马的产品采用了3层设计 在某个角度上的画质可是超群的 但是实用性显然目前还不高
首先来说说单点多层,这种结构最常见的产品就是适马的X3传感器,这种传感器采用了3层设计,每一层分别接收红、绿、蓝以及附近区域的光谱。这种设计由于每个像素点都拥有完整的红、绿、蓝,所以不需要猜色。不过这种设计问题也是很严重的,那就是我们无法很好的解决每层间非线性光的衰减,以及为了保证3层结构必须要求每层都很薄。所以我们可以看到采用这种设计的适马相机只有在低感光度下效果较好,高感则是彻彻底底的惨不忍睹。
然后就是片上合成,这种设计其实已经很久没有出现了,不过随着佳能C300的出现,这一方法又被重新提了出来。如果从简单点来说,就是从4个点读取红、绿、蓝,然后将他们合成到1个点上。这样不仅不会出现摩尔纹,而且信噪比和灵敏度也会得到大幅度的提升。而且由于合成是在传感器上实现的,对于处理器来说没有什么太多的压力。但是这种设计毫无疑问会浪费大量的像素(4变1),而且如此多的像素对于细节可以说没什么帮助,所以只有在处理器性能受限的情况下才会采用。
其实更改滤镜排列就可以很好的去除摩尔纹,富士X-Pro1以及X-E1就是个很好的例子,他们采用了所谓的不规则排列来避免摩尔纹,事实上这种排列除非遇到规则的绿色间隔条纹(几乎不可能出现)几乎不会出现摩尔纹。不过富士这种排列的猜色算法很大程度上决定了画面的锐度,目前第三方RAW软件纷纷在X-Pro1上倒霉也证明这种排列并不是那么容易掌握的,总之这的确算是一个相对不错的办法,只是想要达到优秀的效果,还需要时间。
方法有很多 稍加浪费一切完好
之前介绍的前两种方法都属于比较原始的方法,虽然实现形式各不相同,但是目的都是一样的,也就是让每个像素点都具备真正完全的色彩信息,这样虽然不会产生摩尔纹,但是显然效果并不足以让我们满意。所以说我们仍然要找寻其他思路才对。
索尼F65采用了8K采样 4K输出 可以保证100%没有摩尔纹
在这些思路里超采合成算是最为成熟的想法了,也就是采样更多的像素,然后交由处理器进行合成处理,这种设计与片上合成相比最大的区别就是可以输出所有像素,而缺陷就是会明显提升对处理器的负载。超采样可以说是目前最好的解决办法,以索尼PWM-F3为例,60%的额外像素就可以做到没有彩色摩尔纹,并且进一步的提升画面的锐度和纯净度。
从D800E来看 JPEG文件的机内处理可以更好的去除摩尔纹和伪色
最后就是单纯的靠相机处理器来去除摩尔纹和伪色,但是这也有不少限制,一方面相机的RAW文件由于是灰度形式存储,所以很难很好的处理掉摩尔纹和伪色,另一方面JPEG文件去除摩尔纹和伪色需要相当强大的处理器性能作为基础,这仍然需要时间来发展。
在这四者当中,超采样结构不需要变化,像素浪费较少,对处理器要求比较适中,是目前解决摩尔纹和伪色的几种方法里边本比较实惠的。不过安卓相机的出现也使得相机越来越多的尝试通用化处理器,如果相机也能够顺利引入ARM-A15架构的处理器,在其强大性能的基础下纯粹靠运算来解决摩尔纹相信也不是太遥远的事情。
耐心挡一切 简化处理还需时日
虽然我们刚才说了那么多直接避免去低通负面效应的办法,但是实际上单纯的通过后期处理还是可以非常彻底的去掉摩尔纹和伪色的处理。所以说对于每张都认真处理的摄影师来说,选择没有低通的型号反而是正确的选择。
使用后期处理软件可以很好的处理掉摩尔纹的影响
所以我们可以看到绝大多数中画幅数码相机、徕卡系列的数码相机、富士理光的一些小众产品、乃至于尼康宾得的高端数码单反都使用了无低通滤镜设计。这些相机一方面依靠机内算法来去除一些摩尔纹和伪色,另一方面由于绝大多数用户都会采用精细的状态对待每一张照片,有一点摩尔纹也不会出现太大的问题。
随着相机处理器性能的不断飙升,哪怕是不采用超采样或者其他方法也能非常简单的去掉所有摩尔纹、伪色以及相关的负面影响,我们也可以预期届时绝大多数相机会全面取消低通滤镜,小至平价DV和手机,大至新闻级的135相机都会彻底的去掉低通,画面效果则会再上一个台阶。
完全黑白的徕卡M Monochrom可以说极少受到这方面的困扰 不过黑白的确已经不是现在的审美
不过说真的,想要彻底消除摩尔纹唯一的办法就是将像素提升到极致(或者降低到极致),不过这都不是目前可以实现的。当然了,使用传统单反相机的朋友选择仍然还是只有D800E和K-5 IIs,想要了解更多信息的朋友可以参照笔者之前撰写的这篇文章《无低通是否带来高画质 解析尼康D800E》,毕竟自己拆除低通滤镜仍然是一项充满危险的工作,所以还是让我们一起来期待不需要低通滤镜的时代早日来临吧!
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7尼康D800E详细参数
在早前的红外相机改造项目中,我多次提到将普通数码相机改造成红外相机的关键是去掉传感器前面的低通滤镜,后来在各厂商大肆炒作去低通的时候,我才发现了这个错误。其实传感器前面有两块滤镜,一块是红外阻隔滤镜,一块就是本文详细阐述的低通,不了解的朋友可以仔细看看。
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