CCD或CMOS图像传感器的低通效应
不知道您是否发现,在我们拍摄的对象中有较细横竖条时,例如拍摄身穿带有细条纹服装对象时,视频图像中总会出现或粗或细的条纹, 并且这些条文随着被拍摄物体的远近或移动,也相应的不断变化。此现象越是低档的机器越严重,高清机也不例外。这对这个问题, 最近查阅一些资料,发现这是由于图像传感器一种特殊的“低通效应”所致。为了让大家也理解这一问题的究竟,特摘录整理一段对该问题有关解释,供大家参考。
(图源网络,侵删)
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式中,τs为取样脉冲宽度,即一个感光单元的宽度;Ts为取样周期,即一个像素的宽度(含两侧的不感光部分)。当n=Ts/ts时,谱线包络达到第一个零点, 这是孔径光阑效应的表现。 若高频信号幅度下降,可适当选择τs,使在fs/2处的频谱幅度下降得小一些,使频谱混叠部分减小。τs越小,频谱幅度下降越缓慢,混叠部分增大。ts增大,频谱幅度下降加快,频 谱混叠部分减小。由此可见,在家用小型摄像机中感光单元的宽度和像素宽度有个最佳比例,即像素的尺寸和像素的密度以及像素的数量都是决定摄 像机分辨率的主要因素。在图象上反映出来的频谱混叠会引起低频干扰条纹,它对摄像机所拍摄的图象水平方向的清晰度有很大影响。
由于在电子电路上用电子低通滤波器难以滤出这种包括在有用视频图像在一起的干扰,因此,最常用光学镜头采用予处理前置滤波技术, 降低摄像机光敏面上光学图象的频带宽度,以减少频谱混淆,即采用光学低通滤波器。
光学低通滤波器(Optical Low Pass Filter,简称OLPF)实际是一低通滤波的石英作的晶片。1988年日本富士公司与东芝公司合作推出第一 台数位静态相机(Digital Still Camera,简称DSC)起,才将OLPF带入这发展迅速的数位世界中。
随着科技进步,数位影象技术应用的领域也日益宽广,从数码相机(DSC)、数位摄像机(DVC)到影象电话(Video Phone)以及未来的第三代行动电话(G3)等 ,所有和影象有关的产品都要使用OLPF来消除上述的杂讯干扰。