上周尼康发布了新款DX格式数码单反中端机型D7100。其看点之一是取消了低通滤镜。D7100不是第一款取消低通滤镜的数码相机，但却是消费级流数码单反相机中第一款采用这种设计的机型。事实上，比较关注数码相机行业动态的朋友，应该会在近年来各家的新品发布中频繁听到这个用语——“取消低通滤镜”。那么到底什么是低通滤镜，取消低通滤镜会对相机成像有哪些影像呢？本文我们就来聊聊这个话题。（文/Brick Yang）
新近发布的尼康D7100采用了无低通CMOS感光元件
『不得不提：Bryce Bayer与拜尔滤镜』
低通滤镜是现代数码相机CCD和CMOS传感器能够拍摄彩色照片的基础之一。说到传感器，就不得不提到前伊士曼·柯达公司科学家，现代彩色数码摄影（云课堂自由职业摄影师）拜耳阵列发明人Bryce Bayer（1929.8.15-2012.11.13）和他发明的拜尔滤镜。
Bryce Bayer
Bryce Bayer所发明的拜耳滤镜被广泛运用于现代数码相机、摄像机和手机摄像头中。该发明于1976年注册专利，是实现CCD或CMOS传感器拍摄彩色图像的主要技术之一。
传感器的像素是光敏元件，可以记录光线的强度信号，但并不能分辨颜色信息。因此，传感器感光层前面有一层微透镜，将光线分割成不同颜色的细小光束，每个光束照射一个像素。换句话说，每个像素可以记录一种颜色的光线。
拜耳滤镜模拟人眼对色彩的敏感程度，采用1红2绿1蓝的排列方式将灰度信息转换成彩色信息。采用这种技术的传感器实际每个像素仅有一种颜色信息（而且只能是红绿蓝中的一种），然后通过反马赛克算法进行插值计算，还原每个像素的“真实”颜色，最终获得一张图像。
拜耳结构RGB滤镜
拜耳滤镜的发明，解决了传感器拍摄彩色照片的问题，是现代数码摄影技术发展史上最重要的发明之一。Bryce Bayer本人也因对数码影像技术发展的杰出贡献于2009年获得皇家摄影学会的进步奖章。
那么拜耳滤镜又和低通滤镜有什么关系呢？事实上，拜耳滤镜有着先天缺陷，那就是容易出现摩尔纹。而低通滤镜的作用就是消除摩尔纹。
『低通滤镜与摩尔纹』
低通滤镜位于传感器前方
低通滤镜安装在传感器前方。入射光线会先经过低通滤镜才达到传感器。简单说来，低通滤镜的主要作用是消除摩尔纹。
数码照片中出现严重的摩尔纹（示意图）
从理论上来说，如果传感器像素的空间频率与影像中条纹的空间频率接近，就会产生摩尔纹。换句话说，当我们拍摄空间频率较高，即存在重复出现的规则细节，如纺织品或百叶窗等物体时，画面上就会出现不应该出现的彩色波纹，干扰正常画面。这种情况显然是不能接受的。
要想消除摩尔纹，应当使镜头分辨率远小于传感器像素的空间频率。即可从根源上消除摩尔纹出现的物理条件。但这种做法显然不是摄影（云课堂自由职业摄影师）光学技术前进的方向。因此，现代数码相机都加装了一块低通滤镜，过滤掉影像中频率较高的部分，起到消除摩尔纹的作用。
但是，低通滤镜在消除摩尔纹的同时，也不可避免地带来了降低图像锐度的问题。换句话说，采用低通滤镜和拜尔滤镜的成像系统，存在着损失锐度的天生缺陷。因此，近年来开始有越来越多的厂家尝试取消低通滤镜，并获得了不错的效果。
『取消低通滤镜所带来的效果』
取消低通滤镜，并非不可能。低通滤镜是因摩尔纹而存在的。只要有其他办法来消除摩尔纹，甚至大胆接受摩尔纹，低通滤镜就不再是“必需品”。
取消低通滤镜的好处是显而易见的——提高图像锐度。以宾得K-5 II（有低通滤镜）与K-5 IIs（无低通滤镜）为例。两款相机的硬件和软件配置是完全相同的，唯一的区别就是取消了低通滤镜。它们在成像锐度上的表现有着明显区别：
上面是DPReview使用宾得K-5II和K-5 IIs在相同环境下拍摄的样张100%截图对比。我们可以清楚地看出K-5 IIs样张的锐度更好，画质有明显改善。
取消低通滤镜的效果如此明显，工程师们难以抵挡显著改善画质的诱惑，一直在努力开发取消低通滤镜的新技术。近年来，我们已经开始看到越来越多的相机正在做出尝试。如果你对这一技术有兴趣，那么有一些相机就是你值得关注的。
『摆脱低通滤镜之路』
世界上第一台取消低通滤镜的数码相机可能比很多人想像得更早。2006年，搭载柯达CCD的徕卡M8就率先做出大胆尝试。不过他们的做法有些过于“彻底”，不仅取消了低通滤镜，连红外滤镜也一起取消了，导致M8出现如对红外线感光、大量带状条纹等问题。应该说M8的尝试并不算成功，但它却让我们看到了新的方向。之后发布的M8.2、M9以及徕卡M等机型都再也没有使用过低通滤镜。
2010年，宾得发布中画幅数码单反相机645D。因为定位问题，这款相机并没有受到主流摄影（云课堂自由职业摄影师）爱好者的太多关注。不过，在日系相机厂商中，宾得确实是采用无低通技术较早的一家。后来的K-5 IIs的诞生就显得顺理成章多了。
2012年春，富士X系列第一台可换镜头相机X-Pro1发布。这台相机正式将X-Trans传感器带入我们的视线。之前的数码相机虽然取消了低通滤镜，但并没有改变传感器拜耳滤镜的排列方式，所以摩尔纹的成因依然存在。它们的做法主要是通过算法来消除摩尔纹，但从结果来说，随着画面锐度的改善，摩尔纹也更加明显了。而富士X-Trans传感器则改变了拜尔滤镜的排列方式，采用一种更加随机的像素排列。因此从根本上改进了形成摩尔纹的物理基础，摆脱了对低通滤镜的依赖。从实际结果来看，X-Trans传感器的成像效果非常优异，分辨率和锐度表现令人印象深刻。目前，富士X-Trans传感器已经有APS-C和2/3英寸两种规格，配备在X-Pro1和X-E1，以及今年1月发布的X100s和X20上。
同一时期，尼康用户在等来了D700的后续机型D800的同时，也迎来了另一款无低通滤镜版本的D800E。严格来说，D800E并没有取消低通滤镜，而是改进了低通滤镜。尼康宣称，D800E使用的低通滤镜可以获得相当于没有使用低通滤镜的效果，即更好的画质（同时摩尔纹也会增加）：
尼康D800与D800E低通滤镜的区别
2012年9月，宾得发布新款单反相机K-5 II，同时也有一台没有低通滤镜的版本K-5 IIs。K-5 II和K-5 IIs也仍然采用传统的拜尔滤镜，主要依靠算法来改善摩尔纹。
另外，采用Foveon X3传感器的适马相机（DP系列和SD系列）与富士X-Trans传感器类似，本身就不需要低通滤镜。
总结
对影像质量孜孜不倦的追求使得科学家和工程师们一直在努力改善现有技术，让我们能够得到更优质的图像。近年来传感器技术发展已经有了比较明显的结果。富士X-Trans就是其中的佼佼者之一。不过，就目前而言，取消低通滤镜的做法仍然是利弊各半的。由于没有完全改变传感器结构，直接取消低通滤镜往往要承担增加摩尔纹的后果。所以尼康和宾得不约而同地选择了同时提供两种版本机型的做法，将选择权交给用户。想要完全摆脱低通滤镜，需要传感器技术的彻底革新。在这方面，适马Foveon X3进行得比较彻底，但富士X-Trans在现阶段则更具有实用性。
因此，作为2013年首先登场的消费级单反新品，D7100直接取消了低通滤镜，而没有常规机型配合，也许暗示着尼康对将无低通滤镜技术应用于大众产品已经有了充分的准备和信心。而我们也注意到，在2013年登场的三款中高端相机产品（富士X100s/X20，尼康D7100）均为无低通滤镜相机。取消低通滤镜，正在成为相机行业新的趋势。
本文来源：网易数码
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王晓易_NE0011
