为什么用摄像头拍电视屏幕会出现条纹?

作者: Frions

来源: 中科院物理所

发布日期: 2017-07-21 11:00:33

文章解释了用摄像头拍摄电视屏幕时出现条纹的原因,即莫尔条纹现象,是由于空间频率相近的两组图案相互干涉产生的。

大家都知道用相机拍摄电视画面会出现令人苦恼的条纹,但你知道怎么减轻这种现象吗?如果想不出来,还可以学学艺术家,他们把它用在了创意设计上。

这就是传说中的莫尔条纹(Moiré Pattern)啦。一言以蔽之,就是空间频率相近的两组图案相互干涉,会有更低频率(更宽间距)的图案显示出来。其中空间频率是指其中特征条纹间距的倒数。

说得这么玄乎,其实道理很简单啦!比如在两张透明塑料纸上分别画一排竖线,上面那张每隔1 mm画一条,下面那张每隔1.1 mm画一条,很容易发现,竖线每隔11 mm就会重叠一次。细线重叠位置附近,露出的间隙较大,显得明亮;而细线不重叠的位置附近,露出的间隙较小,显得灰暗。这样就形成了周期为11 mm的明暗分布来,整体看上去就是一个间距更大的粗条纹,从而很容易被眼睛感受到。

以上只是一维周期图案对应的情况。那么二维情况如何呢?我想你在生活中一定盯着两层相互重叠的窗纱看过吧?或者……美腿丝袜?细心的你一定会发现,在原有细密条纹的基础上隐隐约约有间距更宽的粗条纹出现。当两层窗纱不完全平行或者自身有所起伏时,这些条纹还会弯弯扭扭。

用摄像头拍电视屏幕时也是类似的情形:电脑屏幕上纵横的像素网格相当于第一层窗纱,手机摄像头里的CCD传感器阵列相当于第二层窗纱,甚至手机显示屏相当于第三层窗纱,于是拍摄得到的图案也是有莫尔条纹的啦。再加上角度偏离时的透视、镜头成像时的畸变,以及屏幕本身的微小形变,拍摄到的莫尔条纹同样可以弯弯扭扭。

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