下午茶|困扰多年的电脑屏幕纹、条纹衣服拍照尴尬,竟是纸币防伪的“黑科技”在“捣鬼”→

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09-09 18:20

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“神秘条纹”并不神秘

不知道你有没有过这样的经历

在电脑电视上看到一个好玩的画面

想要拍照发给小伙伴

可是无论怎么拍

画面上都会出现一些奇怪的明暗条纹

就像下面的图一样↓↓↓

可是当你移开相机

用眼睛直接看屏幕

会发现这些条纹根本不存在

这些莫名冒出的条纹是什么?

有什么办法可以消除它们吗?

今天就来说一说这些“神秘条纹”

“神秘条纹”是啥?

这些奇怪的条纹是“摩尔纹”,它是个音译词,也有把它叫作“莫尔文”,它也称“屏幕纹”。这种条纹是由干涉现象引起的。

简单地说,就是两列频率相近的波在空间上相互叠加产生了新的波。这么说比较抽象,举个最简单的例子:

当有两组平行的竖线相互交叠在一起的时候,线条之间就会出现一些特殊的明暗相间的条纹,这就是摩尔纹。

摩尔纹,图片来源:Wikipedia

这两组平行线就可以看做是两组波,平行线里的亮线和暗线,分别可以视为这些波的波峰和波谷。

如果两组平行线移动起来,产生的新的波(即摩尔纹)也会移动变化,看起来更明显。

移动中的摩尔纹,图片来源:Wikipedia

而且摩尔纹不仅仅会出现在平行的线条上,角度稍有倾斜,或者是其他规则图形,比如两组同心圆组成的图案,也会形成摩尔纹。

两组同心圆形成的摩尔纹,图片来源:Wikipedia

生活中“摩尔纹”也很常见

当然了

不光是简单的线条

在生活中很多规则且透光的物体

都可以产生摩尔纹

比如将两层丝绸之类的材料

压制在一起

就可以制造有摩尔纹的衣料

(法语中的moiré一词最早指的

就是带有这种图案的纺织品)

带有摩尔纹的衣料,图片来源:Wikipedia

另外

如果我们隔着两层纱窗

或者网状结构看对面的景象

也会发现纱窗上出现了摩尔纹

两层透光网产生摩尔纹,图片来源:Wikipedia

在一些动物身上也会出现类似的现象

比如在鸟类身上平行排列

又略有交错的两层羽毛之间

就会出现摩尔纹

鸟类羽毛上的摩尔纹,图片来源:Wikipedia

那接下来问题就来了

电脑或者手机屏幕上的图案

明明不是规则排列的线条

而且用眼睛看也不会出现摩尔纹

为什么拿相机拍摄就出现了摩尔纹?

北极熊明明不是规则的条纹

也出现了摩尔纹

为什么屏幕也会有摩尔纹?

其实,无论你屏幕上呈现的是什么样的图案,用来呈现画面的电子屏幕本身就是由排列整齐的发光点组成的,只不过这些发光点极小,用肉眼几乎无法分辨。

而现在我们用来摄的手机、数码相机,它们负责感光的元件是电荷耦合器件,也就是人们常说的CCD。

CCD上面密布着一排排小小的感光单元(一般是电容),每个电容在接收到光亮之后,可以把光照强度转换成相应的电信号,这样就把外界的画面记录下来了。

所以你看,电子屏幕上一排一排的光点可以看作是一列波,而用来拍照的CCD上排列整齐的感光单元又可以看作是一列波。当这两列波的频率相近的时候,就会在拍出来的照片上呈现出新的有规则的明暗条纹——也就是摩尔纹了。

照片里的魔性花纹

事实上,各种拍摄和显示图像的数码设备普遍都是像素阵列结构。无论电视电脑的屏幕,扫描仪投影仪,还是手机和数码相机里面的传感器,都是由一个个周期性的像素单元组成,它们都可以看成高频率阵列图案。

而当这些“高频率阵列图案”彼此组合,或者再遇上别的什么密密麻麻的细节图像,各种魔性的摩尔纹效果就出现了。

照片中魔性的摩尔纹。

而生活中最烦人的还是

拍摄手机/电脑屏幕时的摩尔纹

它们不止花纹魔性

而且还五彩斑斓

这奇怪的颜色是怎么回事?

要解释它,我们首先要了解一下数码设备上彩色像素的组成。显示屏上的每一个像素,实际都是由相邻的红、绿、蓝三个像素组成,它们通过不同的明暗组合显示色彩。

放大之后,显示屏上的像素看起来是这样的。extremetech.com

这些像素尺寸和间距都很小,人眼并不能把它们区分开。但是,单独排列的三色像素就意味着出现了三个不同的高频率阵列。这样一来,产生的摩尔纹就更加复杂了。

摩尔纹也是艺术

摩尔纹并不总是

丑陋碍事的奇怪条纹

在艺术家与设计师手中

它们其实也有很美的一面

设计师John Leung则通过摩尔纹把静止的图像变成了一群游动的鲤鱼。只要一边移动视角,一边透过带有条纹的玻璃咖啡桌注视下方,就会看到鱼群摆尾的景象。

“Magic carp-pet”, johnleungdesign

意大利设计师Andrea Minini也脑洞大开,使用类似摩尔纹的曲线,为不同动物绘制了一系列抽象肖像“Animals in Moiré”, 表现出了精致细腻的美感。


图中展现的分别是猫头鹰,眼镜蛇,蝙蝠和孔雀。Andrea Minini

原来摩尔纹也可以

那么有艺术感!

你知道如何消除摩尔纹吗?

知道了摩尔纹的产生原理

想要消除摩尔纹就很容易了

比如,假如你使用的拍摄器材不是数码相机,而是胶片相机,就不会拍出摩尔纹。因为胶片相机的感光部件就是一整张胶片,上面没有小的一排排的感光元件。当然了,这个办法不太容易实现,毕竟很少有人家里还有胶片机了。

另一个更简单的操作方法就是改变手机相机的角度,让电子屏幕中的“亮点线条”和CCD中的感光元件线条不再平行。之前网上也流传过这样的操作教程,确实是可行的。

左图,拍摄角度1,带有明显的摩尔纹。右图,将手机旋转一个角度,摩尔纹明显变少。

所以,如果你用手机相机拍摄的时候出现了摩尔纹,最简单的就是把手机相机旋转一个角度了。可要是这一招还不管用,那就只好借助图像处理软件了。

一般专业的图像处理软件

都有自动去摩尔纹的功能

另外还有些在线网站

可以直接一键去除

假如你要求不高

稍微减弱一点摩尔纹就能用

那也可以交给AI

用豆包AI去除摩尔纹,但去除得不是很干净。

摩尔纹有什么用?

其实,摩尔纹除了

给拍照“增添麻烦”之外

它们有一些特殊的应用

用它们在纺织品或者艺术品上

生成云图以及其他类型的图案

自不用说了

还有一个你可能

想不到的领域——防伪

在很多货币上,也都有排列非常密集的条纹图案,这些图案用肉眼看很清楚,但如果想用扫描仪对它们进行扫描,扫描仪上的传感器阵列就会和这些花纹阵列发生干涉产生摩尔纹。这就是纸币上的防伪手段之一。

例如,在电影《无双》里面,也有这样的剧情,制作假币的团伙是直接找画家来画假币的模版,而不是用扫描仪扫描,背后就牵扯到了摩尔纹的防伪原理。

电影《无双》中提及的摩尔纹。

除了纸币,在一些特殊的物品上也可以用摩尔纹来防伪。比如在产品标签上印上防伪标识,这些标识直接用眼睛看没有什么特别的,最多能看到上面有非常细密的条纹。

不仅如此,就连手机拍屏幕时难看的条纹其实也可以“变废为宝”。近来,有研究者巧妙地利用了这种摩尔纹,设计了能够防止被“盗扫”的二维码。我们在使用一部手机拍摄另一部手机屏幕时,摩尔纹常常会出现,并且和拍摄时两部手机的距离和角度都有关系,在研究者所设计的方案中,只有从特定的距离和角度拍摄,拍到的摩尔纹里才能提取出正确的二维码图案,否则无法看到受保护二维码的样子。

所以,只要善加利用

摩尔纹这个原本会给

我们拍照带来麻烦的现象

也可以带来意想不到的应用

(资料来源:科普中国、中国青年报、果壳、数字北京科学中心)

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编辑 黄小菊 审读 郭建华 二审 李怡天 三审 刘思敏

(作者:读特客户端)
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