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為什么用手機拍攝電腦時,屏幕會有“水波紋”?

相信每個人都有這樣的體驗,用手機拍攝電腦屏幕或其他電子屏,照片上經常會有像“水波紋”一樣的圖案,放大或縮小照片,波紋的形狀也會隨之改變,非常影響照片效果。那么,“水波紋”是什么,它是如何產生的?

兩組空間頻率相近的柵線疊加呈現莫爾條紋原理圖(圖片由作者提供)

第一種“水波紋”其實是顯示器上一些亮點或亮線,它是由于手機拍攝的快門頻率高于顯示器刷新頻率而產生的。刷新頻率就是我們常說的物理單位赫茲,比如顯示器的刷新頻率是60赫茲,就是每秒刷新60次的意思。生活中我們用肉眼看到的常亮顯示器,實際上并不是它的“真面目”,它其實是由一張一張的圖片刷新出現的。而且,顯示器刷新并不是整個屏幕一起刷新,而是按照從左到右、從上到下的順序逐步進行,在某個瞬間顯示器只有一個亮點而已。

那為什么我們直接用肉眼看屏幕并不是一個亮點呢?這是因為人眼敏感度比較低,而屏幕的刷新速度非常快,很短時間之內就掃描了整個屏幕。再加上人眼視覺暫留效應,我們就會看到一整幅連續穩定的畫面。但是,用手機拍攝時,由于快門頻率高于顯示器刷新頻率,就會捕捉到一些亮點或亮線,這就是我們看到的“水波紋”。

第二種“水波紋”的學名叫做莫爾條紋,是由空間頻率相近的兩組或多組線條相互干涉、重疊后產生的。下面,我們舉一個簡單的例子來解釋莫爾條紋的產生。比如在兩張透明塑料紙上分別畫一排豎線,上面那張每隔1mm畫一條,下面那張每隔1.1mm畫一條,然后將兩張紙重疊在一起。很容易發現,兩排豎線每隔11mm就會重合一次,形成與原豎線粗細相同的豎線,而其他豎線由于是部分重疊,將不同程度地變粗。細線重疊位置附近,露出的間隙較大,顯得明亮,而其他位置露出的間隙較小,顯得灰暗。這樣整張紙就形成了周期為11mm的明暗分布,明亮的部分更容易被眼睛感知到,從而形成條紋。當兩排條紋有一定夾角時,條紋傾斜,就會產生彎曲的“波紋”。

再回到我們的顯示屏幕問題上來,這時的莫爾條紋就是電腦顯示屏幕、手機攝像頭和手機顯示屏三者互相干涉的結果。當用攝像頭拍屏幕時,電腦屏幕上縱橫的像素網格相當于第一層線條網,手機攝像頭里的傳感器陣列相當于第二層線條網,手機顯示屏相當于第三層線條網,這三層網格大多數情況下并不會完全重合,所以拍攝到的圖案就有莫爾條紋了,即“水波紋”。

那么,有什么辦法可以淡化“水波紋”呢?有些手機會有“減少閃爍”的選項,可以把手機頻率調慢,或者調整攝像頭與顯示器之間的角度和距離,找到合適的位置,盡量避免或減弱莫爾條紋的影響,或者嘗試用截屏的方式獲得照片,這樣照片就會更清晰了。

本文由北京郵電大學計算機科學與技術研究專業副教授張忠寶進行科學性把關。

責任編輯:高原

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