为什么手机对屏幕拍照会五光十色?

作者: Frions

来源: 中科院物理所

发布日期: 2024-05-10 11:41:16

文章讨论了手机对屏幕拍照时出现的摩尔纹现象,解释了其产生原理及如何规避,并提及了摩尔纹在包装技术中的应用。

当我们把手机对着线条密集的物体或者电脑屏幕,会出现下面类似的奇怪条纹,就是摩尔纹。根据香农·奈奎斯特采样定理,采样是以固定的间隔在原本连续的信息上进行取点,采样的频率必须至少是信号频率的两倍(蓝色),才能准确表示原信号。如若小于就会使得采样的信号失真(红色),发生混叠。

我们将这个理论反推到图像传感器的空间频率上,一个图象传感器能够分辨的最高空间频率等于它的空间采样频率的一半,而这个频率就称为奈奎斯特极限频率。假如我们拍摄的画面中含有空间频率较高的成分,超过了传感器空间取样频率的1/2(奈奎斯特极限频率),这两种频率信号就会形成混叠,从而形成摩尔纹。

但实际上我们的手机由于镜头、CMOS这种色彩滤镜的本身就会损失一些分辨率,所以可能空间频率还没到相机分辨率就已经模糊不清了。那么我们要如何规避它呢?其实摩尔纹是否会出现,取决于屏幕被拍摄到的空间频率,也就是手机和屏幕之间的距离。通过计算我们可以很好的规避掉容易产生摩尔纹的区间。测量一下自己的电脑屏幕的宽度,然后除以横向像素数,就可以得到点间距。然后测量自己的手机对着屏幕产生摩尔纹的距离。

根据这个基准,之后拍摄其他屏幕的时候,用。和分别是其他屏幕的点间距和产生摩尔纹的距离,只要避开这个距离区间,就可以规避摩尔纹。我们如何利用摩尔纹?随着发展,也出现很多基于摩尔纹的包装技术,比如摩尔纹动画,即用一组平行排列的明暗线组成的光栅,利用人眼的视觉停留特性使静态的图像呈现出动态化的效果。感兴趣的话可以看看参考文献【2】。

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