摩爾紋

研究歷史

摩爾紋（Moire pattern）是18世紀(jì)法國研究人員摩爾首先發(fā)現(xiàn)的一種光學(xué)現(xiàn)象。

基本概念

當(dāng)感光元件像素的空間頻率與影像中條紋的空間頻率接近時，可能產(chǎn)生一種新的波浪形的干擾圖案，即所謂的摩爾紋。傳感器的網(wǎng)格狀紋理構(gòu)成了一個這樣的圖案。當(dāng)圖案中的細(xì)條狀結(jié)構(gòu)與傳感器的結(jié)構(gòu)以小角度交叉時，這種效應(yīng)也會在圖像中產(chǎn)生明顯的干擾。這種現(xiàn)象在一些細(xì)密紋理情況下，比如時尚攝影中的布料上，非常普遍。這種摩爾紋可能通過亮度也可能通過顏色來展現(xiàn)。消除這種干擾的措施則是在傳感器前使用抗混疊濾鏡（也稱為低通濾鏡），然而這種濾鏡會降低鏡頭的分辨率。因此，在這個問題上，必須要在摩爾紋以及分辨率之間做出取舍與妥協(xié)，不同型號相機的問題嚴(yán)重性不一，選擇也不一樣。1

對于相機來說，如果設(shè)計時在鏡頭上安裝低通濾波器會有很好效果，但會影響照片銳度；對于掃描儀來說，并無很好的方法解決。對于CRT顯示器來說，指畫面中出現(xiàn)波紋形色彩干擾的現(xiàn)象。主要在文字焦點突出時發(fā)生，是由于CRT顯示器中電子束與熒光體碰撞時電子束的殘留值影響周圍熒光體引起干擾所致。通過改變焦點值可以解決這種問題。不過CRT摩爾紋是蔭罩柵陰極射線管本身所固有的、內(nèi)在的特質(zhì)，無法完全消除，只能在一定限度內(nèi)抑制減輕（如通過顯示器的OSD菜單中MOIRE消除選項）。

產(chǎn)生原理

簡單地說，摩爾紋是差拍原理的一種表現(xiàn)。從數(shù)學(xué)上講，兩個頻率接近的等幅正弦波疊加，合成信號的幅度將按照兩個頻率之差變化。差拍原理廣泛應(yīng)用到廣播電視和通信中，用來變頻、調(diào)制等。

同樣，差拍原理也適用于空間頻率?？臻g頻率略有差異的條紋疊加，由于條紋間隔的差異、重合位置會逐漸偏移，也會形成差拍。

如果感光元件CCD/CMOS像素的空間頻率與影像中條紋的空間頻率接近，就會產(chǎn)生摩爾紋。要想消除摩爾紋，應(yīng)當(dāng)使鏡頭分辨率遠(yuǎn)小于感光元件的空間頻率。當(dāng)這個條件滿足時，影像中不可能出現(xiàn)與感光元件相近的條紋，也就不會產(chǎn)生摩爾紋了。有些數(shù)碼相機中為了減弱摩爾紋，安裝有低通濾波器濾除影像中較高空間頻率部分，這當(dāng)然會降低圖像的銳度。將來的數(shù)碼相機如果像素密度能夠大大提高、遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鏡頭分辨率，也不會出現(xiàn)摩爾紋。

減輕和消除

從技術(shù)角度上講，摩爾條紋是兩條線或兩個物體之間以恒定的角度和頻率發(fā)生干涉的視覺結(jié)果，當(dāng)人眼無法分辨這兩條線或兩個物體時，只能看到干涉的花紋，這種光學(xué)現(xiàn)象就是摩爾條紋。在裸眼3D顯示中，顯示面板上的黑矩陣條紋與視差擋板或者柱透鏡光柵的條紋重疊，就會產(chǎn)生摩爾條紋，嚴(yán)重影響觀看效果。2

摩爾條紋的形成可以用圖3說明，包括間距為a的一組條紋和間距為b的另一組條紋，以為夾角進(jìn)行重疊，它們將產(chǎn)生一系列的交點，如果這些交點之間距離較短，人眼無法分辨，連接起來就會形成比較明顯的摩爾條紋。2

沿不同方向?qū)⒔稽c連接起來，就可以得到不同方向的摩爾條紋寬度為：2

其中，n為自然數(shù)。2

只有使摩爾條紋的寬度小于人眼能夠識別的最小寬度，使人眼無法察覺，或者使摩爾條紋的寬度大于觀看者的一般視覺范圍，使觀看者無法看到，才能一定程度減弱摩爾條紋的不良影響。2

在實際產(chǎn)品制作中，摩爾條紋是一項非常復(fù)雜的課題，并非只與a、b和θ相關(guān)，顯示面板上黑矩陣的形狀、視差擋板的節(jié)距、條紋的寬度和位置精度等都會影響摩爾條紋。但是在實際生產(chǎn)中往往只能通過調(diào)節(jié)傾斜角度θ來控制摩爾條紋。2

顯示器摩爾紋

摩爾效應(yīng)（Moire effect）指兩個重疊的線條形態(tài)所產(chǎn)生的干擾中生成的一種波紋團(tuán)。它是來自光罩形狀和視頻信號之間的干擾；掃描波紋則來自于水平線條與蔭罩形態(tài)之間的干擾。波紋在屏幕上是以波形的狀態(tài)顯示出來的，當(dāng)顯示器的分辨率增加時，這一現(xiàn)象會更為明顯。3

由于視頻信號一直在變，視頻波紋的問題很難解決。掃描波紋視水平掃描頻率而定，只要選擇適當(dāng)?shù)念l率，就能減少這種情況的發(fā)生。不過，由于自動掃描顯示器掃描頻率范圍很寬，在某些顯示模式下，可能會出現(xiàn)波紋效應(yīng)。目前，有一些高檔顯示器設(shè)計了先進(jìn)的消除波紋失真功能。對于沒有此功能的顯示器，可以通過調(diào)整分辨率來減輕波紋的效應(yīng)。33