再見，低通濾鏡

東星

電力淘汰了蒸汽動力，

數(shù)字存儲淘汰了膠片，

微信淘汰了短信……

時代在進步，科技在發(fā)展，曾經(jīng)的革新遲早會被歷史的車輪碾碎。

如今，相機廠商們正在絞盡腦汁想淘汰曾經(jīng)創(chuàng)造的低通濾鏡。

要想知道為何要淘汰低通濾鏡，就要先了解低通濾鏡是什么。

要想了解低通濾鏡是什么，首先就需要知道什么是摩爾紋（Moire Patten）。

摩爾紋是數(shù)碼照相機或者掃描儀等設(shè)備上的感光元件出現(xiàn)的高頻干擾，會使圖片出現(xiàn)彩色的高頻率條紋。

為什么會產(chǎn)生摩爾紋呢？摩爾紋是差拍原理的一種表現(xiàn)。從數(shù)學上講，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、重合位置逐漸偏移，也會形成差拍。如果感光元件CCD或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。簡單地說，當畫面有重復性條紋時，而且這些條紋被投影到感光元件上與感光元件像素間條紋尺寸相近或小于時，感光元件會錯讀這些條紋信號而輸出錯誤信號。摩爾紋通常出現(xiàn)在拍攝重復出現(xiàn)非常豐富細節(jié)的畫面，比如衣服上的布紋，建筑上的窗口或柵格等。

基于這樣的原理，就相機本身而言，要想消除摩爾紋，從硬件到軟件，也有好幾種解決方案：一、使鏡頭分辨率遠小于感光元件的空間頻率。當這個條件滿足時，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；二、改變感光元件的排列，降低像素的空間頻率與影像中條紋的空間頻率接近的幾率，這樣也不會產(chǎn)生摩爾紋；三、在感光元件前加裝高波過濾器，即低通濾鏡，把高于傳感器分辨率的信號過濾掉，僅讓低頻信號通過，因此畫面里的條紋不會被傳感器看到，杜絕摩爾紋的產(chǎn)生；四、相機影像處理器內(nèi)置摩爾紋消除程序，“軟”消除摩爾紋。

盡管采用低通濾鏡后高分辨率信息會有所丟失，畫面會缺乏些細節(jié)而模糊，但綜合來看，加裝低通濾鏡是數(shù)碼相機發(fā)展過程中，對付摩爾紋最有效的方式：成本比研發(fā)高分辨率感光元件或改變感光元件的排列來得要低，效果卻比利用機內(nèi)影像處理器“軟”清除好很多。于是，在數(shù)碼相機感光元件前加裝低通濾鏡成為業(yè)內(nèi)行規(guī)，而消費者也接受了“魚與熊掌不可兼得”的現(xiàn)實。

然而，當時間來到2012年的時候，尼康推出3600萬超高像素的D800E，一下子把大家的關(guān)注點拉回到了是否還繼續(xù)需要低通濾鏡的討論上。其實，D800E不是取消或不使用低通濾鏡的第一款135數(shù)碼相機：柯達當年推出的35mm全畫幅數(shù)碼DCS Pro14n及其升級產(chǎn)品都沒采用低通濾鏡（不得不再次感嘆當年的黃色巨人在技術(shù)實力上的強大，如今柯達的沒落實在太可惜了）；徠卡2006年就開始在M8相機上嘗試取消了低通濾鏡；適馬旗下所有使用X3感光傳感器的相機也沒有低通濾鏡；比D800E早一個月發(fā)布的富士X-Pro1因采用了X-Trans CMOS也取消了低通濾鏡。不過，因為挾135數(shù)碼相機最高像素的巨大影響力，D800E成為聚光燈的焦點，而低通濾鏡的問題也趁熱打鐵，火了起來。

如果說，加裝低通濾鏡能夠帶來減少或消除摩爾紋的好處，那么，去掉這塊濾鏡又有怎樣的好處呢？分辨率的提升！隨著印刷、顯示屏等技術(shù)的發(fā)展，對高分辨率攝影作品的需求越來越高，一些職業(yè)攝影師對相機擁有高分辨率的要求越來越迫切。在目前的狀況下，取消低通濾鏡有可能是提升分辨率最快捷最方便的途徑。

目前，大多數(shù)廠商都圍繞著如何取消低通濾鏡，如何提升畫面分辨率在不斷努力。經(jīng)過一年多的普及和推廣，如今市場上取消了低通濾鏡的數(shù)碼相機越來越多，盡管各家有各家的手段，但終極目標都是一樣的。

直接了當—徠卡

自從柯達35mm全畫幅數(shù)碼相機淡出江湖之后，很長一段時間都再沒有廠商在低通濾鏡的問題上大做文章，直到2006年9月，徠卡推出了M8旁軸相機，為了獲得更好的畫質(zhì)效果，設(shè)計師取消了低通濾鏡，讓感光器直接獲取到所有的光線。而摩爾紋是通過相機對信號進行處理消除。然而相機CCD上過于稀薄的IR過濾膜對紅外線極其敏感，在拍攝的畫面中出現(xiàn)了紅色調(diào)過高、帶狀條紋等問題，于是第一批使用者手中的M8被全球性召回，徠卡提供在鏡頭前安裝旋鈕式IR/UV過濾片來解決這個問題。

徠卡的大膽嘗試，并未到此結(jié)束，三年后，徠卡推出了全畫幅旁軸數(shù)碼相機M9。徠卡M9和M8一樣使用了柯達特制的CCD圖像傳感器，同樣沒有低通濾鏡，但同時搭載了一塊改進后的紅外/紫外濾鏡，以避免出現(xiàn)M8當時出現(xiàn)過的尷尬。徠卡從此開始了自己的“去低通”之路。M9之后，徠卡開始改用CMOS感光元件，推出M-monochrome、M、M-E三款35mm全畫幅旁軸數(shù)碼相機，也都取消了低通濾鏡。

相比較市場上的其它產(chǎn)品，徠卡取消低通濾鏡的方式是最為直接的，這與徠卡在設(shè)計之初就考慮到了要取消低通濾鏡密切相關(guān)。M8作為第一款徠卡M系列數(shù)碼相機的開山鼻祖，一開始就確立了徹底取消低通濾鏡的設(shè)計思路，雖然遇到過一些小挫折，但都無礙大局，后來的產(chǎn)品越發(fā)成熟，整個系列產(chǎn)品的“去低通化”也就水到渠成。

全面開花—尼康

尼康絕對是引領(lǐng)這次去低通濾鏡大潮的“頭號潮人”，旗下取消低通濾鏡的產(chǎn)品線也最為豐富。

D800E，“取消低通濾鏡”的3600萬像素全畫幅數(shù)碼單反相機，這是數(shù)碼相機發(fā)展史上絕對不能遺忘的機型。其實，就D800E而言，與其說是“取消低通濾鏡”不如說是“抵消低通濾鏡效果”。D800E的傳感器并不是比D800減少了低通濾鏡，是在原有基礎(chǔ)上對低通濾鏡進行改造，通過第二塊低通濾鏡讓原先過濾掉的高頻光線重新和低頻光線匯聚成一條沒有損失的光線。這樣做的效果就是，雖然沒有取消低通濾鏡，但是最終達到了同取消低通濾鏡一樣的效果。那為什么要用第二塊濾鏡將原光線還原，而不是直接拆掉低通濾鏡呢？據(jù)了解，由于D800E機身設(shè)計與D800完全相同，如果隨意拆掉一片濾鏡，由于折射原因，光路會發(fā)生改變，而影響成像質(zhì)量，所以采取這種“正負抵消”的方式，就不會出現(xiàn)這種問題了。

雖然正負抵消的方法看起來很不錯，但尼康并不滿足于此，畢竟這樣增加濾鏡的方式會帶來成本的增加，于是尼康采取了更為干脆利落的解決方案—直接去掉低通濾鏡！而DX格式（APS-C畫幅）數(shù)碼單反相機D7100就成為了第一個吃螃蟹的尼康相機！隨后的1系列J3和S1無反相機、大底相機Coolpix A也都以無低通濾鏡作為產(chǎn)品的一大亮點和賣點。

從全畫幅數(shù)碼單反相機到APS-C畫幅數(shù)碼單反相機，從無反相機到不可換鏡頭相機，尼康將逐步成熟的取消低通濾鏡技術(shù)幾乎在全產(chǎn)品線都進行了運用，這也表了尼康在提升相機畫質(zhì)方面的決心和勇氣，也正是這份堅持，讓消費者有了更多更好的選擇。

完美替代—賓得

賓得K-5IIs與K-5II之間的關(guān)系和尼康D800E與D800E一樣，K-5IIs是K-5II “去低通濾鏡”后的增強版本，除此之外，兩者在其他方面幾乎沒有任何差別。

前代產(chǎn)品K-5，在2011年法國DxOMark實驗室的評測中獲得APS-C類相機中的最高得分，廣受好評。作為繼任機型，K-5 II和K-5IIs依舊保持了賓得 K系列最新的旗艦級型號應(yīng)有的素質(zhì)，在性能和功能上均得到提升：約1628萬有效像素的CMOS感光元件搭配PRIME II影像處理引擎、全新的SAFOX X自動對焦模塊、具備Air-gapless技術(shù)的約92萬像素的3.0英寸廣視角LCD顯示屏、相當于約100%視野率和大約0.92倍放大倍率的玻璃五棱鏡取景器……后來者也確實沒有讓大家失望，2012年法國DxOMark實驗室的評測數(shù)據(jù)中，K-5IIs和K-5 II分別成為APS-C類相機中得分第一和第二的機型。

與D800E采用“正負抵消”的方式實現(xiàn)“去低通濾鏡”的方法不同。K-5IIs并沒有在K-5II感光元件原有的設(shè)計上增加一塊還原濾鏡，而是使用光學玻璃代替低通濾鏡：K-5II傳感器前的附加鏡片是低通濾鏡1、低通濾鏡2和紅外、紫外截止鏡片壓合的第二組鏡片，K5IIs傳感器前的附加鏡片則為光學玻璃、紅外紫外截止濾鏡，這兩片附加鏡片與K-5II都不同，是專門設(shè)計制造的，產(chǎn)量少成本更高，這也回答了大家的一個疑問：為何在上市之初，少一塊濾鏡的K-5IIs比不少濾鏡的K-5II還貴。

小眾之選—理光

理光是一個絕對小眾的相機品牌，在膠片時代，理光憑借GR系列口袋機獨步江湖，進入數(shù)碼時代，理光先后推出了四代GRD相機，體積小，操控便捷，鏡頭好，畫質(zhì)優(yōu)秀使其在消費者中保持著極大的關(guān)注度。然而，隨著大底相機的全面盛行，曾經(jīng)的口袋機王者因其CCD尺寸過小，面臨著被淘汰的命運，于是，在收購賓得之后，理光推出了最重量級的產(chǎn)品，采用了APS-C畫幅的大尺寸CMOS傳感器的第五代GRD相機—GR。

其實，GR之所以受到大家的關(guān)注，并非是因為它采用了去低通濾鏡設(shè)計的大尺寸CMOS傳感器。GR面市之時，大底相機已是市場上的熱門，去低通濾鏡也仿佛是大勢所趨，就硬件配置而言，除了打破由尼康Coolpix A剛剛創(chuàng)下的“體積最小的APS-C數(shù)碼相機”紀錄之外，沒有更多亮點。人們對GR的喜愛很大一部分原因是來自日本攝影師森山大道及其作品的影響。森山最愛使用理光GR21旁軸以及GXR、GRD等相機，在城市的街頭巷尾拍攝了大量作品。GR繼承了GRD系列“口袋機王”的特質(zhì)，體積小，畫質(zhì)好，反應(yīng)速度快，便于單手操作，特別適合“掃街”，也受到一票森山粉絲的極度寵愛。

傳統(tǒng)的感光元件采用拜耳陣列，R（紅）、G（綠）、G（綠）、B（藍）四個像素組成一個2×2的正方形單元，然后計算這四個像素的色彩，每個單元中RGB濾鏡的位置都是一樣的，這樣的感光元件又被稱為“馬賽克傳感器”。正是這種高頻率重復循環(huán)的陣列，導致了高頻信號干擾，在畫面上出現(xiàn)彩色的高頻率條紋，這便是摩爾紋。其實不難看出，從感光元件入手，是能夠比較徹底解決摩爾紋的方法?？裳邪l(fā)制造全新的感光元件不是每個相機廠商都能做和敢做的。于是，當別的廠商都圍繞著低通濾鏡這塊小玻璃本身做文章時，適馬和富士卻從另一個角度入手，在感光元件上下功夫，走上了“非主流”之路。

釜底抽薪—適馬

嚴格說來，只有Foveon X3傳感器才能真正意義上杜絕摩爾紋的產(chǎn)生。

2002年，美國Foveon公司正式公布了Foveon X3技術(shù)。這是一種用單像素提供三原色的CMOS圖像感光元件技術(shù)。與傳統(tǒng)的單像素提供單原色的CCD/CMOS感光器技術(shù)不同，X3技術(shù)的感光器與銀鹽彩色膠片相似，由三層感光元素垂直疊在一起。Foveon聲稱同等像素的X3圖像感光元件比傳統(tǒng)感光元件銳利兩倍，提供更豐富的彩色還原度，更為重要的是能夠真正避免采用拜爾陣列所帶來的色彩干擾—摩爾紋。就在Foveon X3技術(shù)正式公布的同時，適馬公司宣布推出了世界上第一臺采用Foveon X3傳感器的數(shù)碼單反相機—SD9。事實證明，當時只有343萬像素的Foveon X3傳感器，在600多萬像素的同類產(chǎn)品面前，確實給SD9帶來了更高的清晰度和更鮮艷的色彩。

一年多之后，適馬公司宣布推出采用了改進的Foveon X3感光元件的SD10，替代原來SD9。2004年，雖然寶麗來公司也曾推出過采用1/1.8英寸Foveon X3傳感器的Polaroid x530數(shù)碼相機，不過很快就停產(chǎn)了。不可否認，適馬公司是Foveon X3技術(shù)最為忠實的擁躉。間隔三年之后，在Photokina 2006展會上，適馬SD10的后繼版本SD14正式發(fā)布，與其同時亮相的還有DP1—大底數(shù)碼相機的先驅(qū)者之一。兩款相機都采用了擁有1400萬有效像素的新Foveon X3 傳感器，適馬和Foveon X3這對好搭檔再次成為業(yè)界關(guān)注的焦點。

2008年，美國金融危機爆發(fā)，適馬公司作出了一個“趁火打劫”的決定—100%收購美國Foveon公司。被收購后的Foveon公司繼續(xù)進行其傳感器研發(fā)工作，在為高質(zhì)的數(shù)碼相機研發(fā)更好的感光元件同時，還需要協(xié)調(diào)適馬相機與鏡頭，進一步改進相機和X3傳感器之間的搭配問題，更好地滿足攝影師的需求。

合二為一的最大好處就在于高效，2009年開始，適馬保持著一年至少發(fā)布一款新機的速度：2009年，DP2、DP1s發(fā)布；2010年，DP2s、DP1x、SD15上市；2011年，SD1上市；2012年，SD1m、DP1m、DP2m、DP3m上市。然而，合二為一也帶來了另一個不可忽視的問題：Foveon X3傳感器成為適馬相機的獨家專享。一款好的數(shù)碼相機，不僅僅是感光元件，F(xiàn)oveon X3傳感器的創(chuàng)新也對相機的其它重要組成部分提出了很高要求。目前看來，僅僅依靠適馬一家的努力還不能完全解決這些技術(shù)難點，多么希望有一天，適馬能夠開放Foveon X3傳感器，成就整個市場的輝煌。

劍走偏鋒—富士

作為老牌的膠片企業(yè)，富士本身又有開發(fā)傳感器的技術(shù)能力，富士從傳統(tǒng)膠片的銀鹽顆粒排列中得到靈感，模擬銀鹽顆粒排列的無序性，研發(fā)出具有革命性突破的X-Trans CMOS：對彩色濾鏡的排列做了改動，由36個像素組成一個6×6的單元。由這樣的單元組成陣列，重復頻率比拜耳陣列小得多，從而在不使用低通濾鏡的情況下最大限度避免摩爾紋形成。

X-Pro1是首款采用了X-Trans CMOS傳感器的相機。很多人片面地認為X-Pro1只是依靠拉風的復古造型贏得了大家的認可，殊不知，富士在無反相機市場全力打造的X-Pro1，依托創(chuàng)新的傳感器帶來了令人滿意的畫質(zhì)和分辨率，再加上特有的混合取景器在同類產(chǎn)品中出類拔萃。隨后，富士又推出了功能略微簡化的X-E1，雖然電子取景器取代了混合取景器，但X-E1繼承了X-Pro1的核心—X-Trans CMOS傳感器，繼承了X系列無反相機所擁有的優(yōu)秀畫質(zhì)，甚至在對焦速度上比X-Pro1更讓人滿意，價格也更親民，讓更多人能夠體會到X-Trans CMOS傳感器的優(yōu)秀。

說到普及X-Trans CMOS傳感器，恐怕還得需要X20和 X100s來幫忙：一個面向消費級數(shù)碼相機市場，一個主打目前最為火熱的大底相機市場。同時，富士還在無反相機市場推出了更為簡化、更為時尚的X-M1。三款無反相機，兩款不可換鏡頭相機，富士在高中低端三個市場都推出了搭載X-Trans CMOS傳感器產(chǎn)品，市場戰(zhàn)略極為清晰。

與適馬Foveon X3傳感器徹底的顛覆不同，富士的X-Trans CMOS傳感器，雖然摒棄了常見的2×2像素排列，采用特殊的6×6像素陣列，但究其本質(zhì)還是一塊“馬賽克傳感器”。這樣的好處在于技術(shù)相對成熟，成本也便于控制。不過，與適馬一樣，富士目前還沒有開放X-Trans CMOS傳感器的意向，而其他廠商暫無開發(fā)新感光元件的計劃，不知何時，普通消費者才能夠真正享受到徹底告別低通濾鏡這塊小玻璃的快感。

值得期待—索尼

2012年，數(shù)碼相機市場最火熱的概念是“35mm全畫幅”，而在去年眾多的35mm全畫幅數(shù)碼相機產(chǎn)品中，索尼RX1肯定是最耀眼的明星之一。一年不到，索尼就推出了新的35mm全畫幅不可換鏡頭數(shù)碼相機—RX1R。其實要說新，RX1R和RX1相比，索尼官方所宣傳的最大的改進也就是“取消了低通濾鏡”。按照索尼官方網(wǎng)站的介紹，RX1R是實實在在地取消了低通濾鏡，可RX1R畢竟不是像徠卡M8那樣從最開始就是無低通濾鏡的設(shè)計，這讓人充滿了疑惑。那么，到底是直接去掉，還是采用尼康的正負抵消，抑或賓得的替代式解決方案，目前都還不可得知。

不管RX1R究竟是怎樣實現(xiàn)去低通濾鏡化的，其實我們對索尼還有更高的期望：索尼具有超強的CMOS研發(fā)和制造能力，能不能再在感光元件上有更大的突破呢？要知道，索尼在數(shù)碼相機市場一直是以“不破不立”的形象出現(xiàn)，這樣的期盼應(yīng)該不會是種奢望吧？

在這場轟轟烈烈的“去低通濾鏡”運動中，徠卡、尼康、富士、適馬表現(xiàn)得極為踴躍，索尼、賓得、理光也根據(jù)產(chǎn)品現(xiàn)狀，針對不同用戶需求推出了取消低通濾鏡的產(chǎn)品。而奧林巴斯的M4/3相機，雖然沒有采取直接的去低通濾鏡設(shè)計，但都采用了超薄低通濾鏡，最大限度的消除低通濾鏡對分辨率的影響。倒是“感動常在”的佳能似乎對此還無動于衷，加上普及機型的CMOS在1800萬像素前已經(jīng)停滯多年，無反相機、大底相機市場上的反應(yīng)遲緩，昔日的行業(yè)領(lǐng)導者在將更多精力轉(zhuǎn)向利潤更為豐厚的行業(yè)市場以后，似乎無暇顧及民用消費市場。

最后，不得不提的是，除了適馬相機因為采用Foveon X3傳感器，即使沒有低通濾鏡也能夠徹底消除摩爾紋的出現(xiàn)之外，其他廠商的解決方案都不能稱之完美，即便是富士創(chuàng)新性的X-Tran CMOS傳感器都不能完全杜絕摩爾紋，取消低通濾鏡只是在擁有高分辨率和出現(xiàn)摩爾紋之間做出的一個“非左即右”的選擇。大部分廠商是通過相機內(nèi)置圖像處理器，消除摩爾紋。這樣的效果有時候并不是十分明顯，但也無需過分擔心，一方面，現(xiàn)在的數(shù)碼相機的像素值越來越高，單位面積的像素越多，出現(xiàn)摩爾紋的幾率也越來越低。另一方面，借助數(shù)字后期處理的強大功能，摩爾紋已經(jīng)不再是問題。

人們對于相機畫質(zhì)的追求從未停歇，取消低通濾鏡已成為未來相機的發(fā)展趨勢。

再見了，低通濾鏡，感謝你曾經(jīng)給我們帶來的方便。

再見了，低通濾鏡，沒有了你，我們將擁有更好的未來。