为什么用手机拍摄电脑时,屏幕会有“水波纹”?

刘晓楠

2019年11月11日08:49  来源:人民网-科普中国
 

相信每个人都有这样的体验,用手机拍摄电脑屏幕或其他电子屏,照片上经常会有像“水波纹”一样的图案,放大或缩小照片,波纹的形状也会随之改变,非常影响照片效果。那么,“水波纹”是什么,它是如何产生的?

两组空间频率相近的栅线叠加呈现莫尔条纹原理图(图片由作者提供)

第一种“水波纹”其实是显示器上一些亮点或亮线,它是由于手机拍摄的快门频率高于显示器刷新频率而产生的。刷新频率就是我们常说的物理单位赫兹,比如显示器的刷新频率是60赫兹,就是每秒刷新60次的意思。生活中我们用肉眼看到的常亮显示器,实际上并不是它的“真面目”,它其实是由一张一张的图片刷新出现的。而且,显示器刷新并不是整个屏幕一起刷新,而是按照从左到右、从上到下的顺序逐步进行,在某个瞬间显示器只有一个亮点而已。

那为什么我们直接用肉眼看屏幕并不是一个亮点呢?这是因为人眼敏感度比较低,而屏幕的刷新速度非常快,很短时间之内就扫描了整个屏幕。再加上人眼视觉暂留效应,我们就会看到一整幅连续稳定的画面。但是,用手机拍摄时,由于快门频率高于显示器刷新频率,就会捕捉到一些亮点或亮线,这就是我们看到的“水波纹”。

第二种“水波纹”的学名叫做莫尔条纹,是由空间频率相近的两组或多组线条相互干涉、重叠后产生的。下面,我们举一个简单的例子来解释莫尔条纹的产生。比如在两张透明塑料纸上分别画一排竖线,上面那张每隔1mm画一条,下面那张每隔1.1mm画一条,然后将两张纸重叠在一起。很容易发现,两排竖线每隔11mm就会重合一次,形成与原竖线粗细相同的竖线,而其他竖线由于是部分重叠,将不同程度地变粗。细线重叠位置附近,露出的间隙较大,显得明亮,而其他位置露出的间隙较小,显得灰暗。这样整张纸就形成了周期为11mm的明暗分布,明亮的部分更容易被眼睛感知到,从而形成条纹。当两排条纹有一定夹角时,条纹倾斜,就会产生弯曲的“波纹”。

再回到我们的显示屏幕问题上来,这时的莫尔条纹就是电脑显示屏幕、手机摄像头和手机显示屏三者互相干涉的结果。当用摄像头拍屏幕时,电脑屏幕上纵横的像素网格相当于第一层线条网,手机摄像头里的传感器阵列相当于第二层线条网,手机显示屏相当于第三层线条网,这三层网格大多数情况下并不会完全重合,所以拍摄到的图案就有莫尔条纹了,即“水波纹”。

那么,有什么办法可以淡化“水波纹”呢?有些手机会有“减少闪烁”的选项,可以把手机频率调慢,或者调整摄像头与显示器之间的角度和距离,找到合适的位置,尽量避免或减弱莫尔条纹的影响,或者尝试用截屏的方式获得照片,这样照片就会更清晰了。

本文由北京邮电大学计算机科学与技术研究专业副教授张忠宝进行科学性把关。

(责编:魏思敏、王燕华)