再见，低通滤镜

东星

电力淘汰了蒸汽动力，

数字存储淘汰了胶片，

微信淘汰了短信……

时代在进步，科技在发展，曾经的革新迟早会被历史的车轮碾碎。

如今，相机厂商们正在绞尽脑汁想淘汰曾经创造的低通滤镜。

要想知道为何要淘汰低通滤镜，就要先了解低通滤镜是什么。

要想了解低通滤镜是什么，首先就需要知道什么是摩尔纹（Moire Patten）。

摩尔纹是数码照相机或者扫描仪等设备上的感光元件出现的高频干扰，会使图片出现彩色的高频率条纹。

为什么会产生摩尔纹呢？摩尔纹是差拍原理的一种表现。从数学上讲，两个频率接近的等幅正弦波叠加，合成信号的幅度将按照两个频率之差变化。差拍原理广泛应用到广播电视和通信中，用来变频、调制等。同样，差拍原理也适用于空间频率。空间频率略有差异的条纹叠加，由于条纹间隔的差异、重合位置逐渐偏移，也会形成差拍。如果感光元件CCD或CMOS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。简单地说，当画面有重复性条纹时，而且这些条纹被投影到感光元件上与感光元件像素间条纹尺寸相近或小于时，感光元件会错读这些条纹信号而输出错误信号。摩尔纹通常出现在拍摄重复出现非常丰富细节的画面，比如衣服上的布纹，建筑上的窗口或栅格等。

基于这样的原理，就相机本身而言，要想消除摩尔纹，从硬件到软件，也有好几种解决方案：一、使镜头分辨率远小于感光元件的空间频率。当这个条件满足时，影像中不可能出现与感光元件相近的条纹，也就不会产生摩尔纹了；二、改变感光元件的排列，降低像素的空间频率与影像中条纹的空间频率接近的几率，这样也不会产生摩尔纹；三、在感光元件前加装高波过滤器，即低通滤镜，把高于传感器分辨率的信号过滤掉，仅让低频信号通过，因此画面里的条纹不会被传感器看到，杜绝摩尔纹的产生；四、相机影像处理器内置摩尔纹消除程序，“软”消除摩尔纹。

尽管采用低通滤镜后高分辨率信息会有所丢失，画面会缺乏些细节而模糊，但综合来看，加装低通滤镜是数码相机发展过程中，对付摩尔纹最有效的方式：成本比研发高分辨率感光元件或改变感光元件的排列来得要低，效果却比利用机内影像处理器“软”清除好很多。于是，在数码相机感光元件前加装低通滤镜成为业内行规，而消费者也接受了“鱼与熊掌不可兼得”的现实。

然而，当时间来到2012年的时候，尼康推出3600万超高像素的D800E，一下子把大家的关注点拉回到了是否还继续需要低通滤镜的讨论上。其实，D800E不是取消或不使用低通滤镜的第一款135数码相机：柯达当年推出的35mm全画幅数码DCS Pro14n及其升级产品都没采用低通滤镜（不得不再次感叹当年的黄色巨人在技术实力上的强大，如今柯达的没落实在太可惜了）；徕卡2006年就开始在M8相机上尝试取消了低通滤镜；适马旗下所有使用X3感光传感器的相机也没有低通滤镜；比D800E早一个月发布的富士X-Pro1因采用了X-Trans CMOS也取消了低通滤镜。不过，因为挟135数码相机最高像素的巨大影响力，D800E成为聚光灯的焦点，而低通滤镜的问题也趁热打铁，火了起来。

如果说，加装低通滤镜能够带来减少或消除摩尔纹的好处，那么，去掉这块滤镜又有怎样的好处呢？分辨率的提升！随着印刷、显示屏等技术的发展，对高分辨率摄影作品的需求越来越高，一些职业摄影师对相机拥有高分辨率的要求越来越迫切。在目前的状况下，取消低通滤镜有可能是提升分辨率最快捷最方便的途径。

目前，大多数厂商都围绕着如何取消低通滤镜，如何提升画面分辨率在不断努力。经过一年多的普及和推广，如今市场上取消了低通滤镜的数码相机越来越多，尽管各家有各家的手段，但终极目标都是一样的。

直接了当—徕卡

自从柯达35mm全画幅数码相机淡出江湖之后，很长一段时间都再没有厂商在低通滤镜的问题上大做文章，直到2006年9月，徕卡推出了M8旁轴相机，为了获得更好的画质效果，设计师取消了低通滤镜，让感光器直接获取到所有的光线。而摩尔纹是通过相机对信号进行处理消除。然而相机CCD上过于稀薄的IR过滤膜对红外线极其敏感，在拍摄的画面中出现了红色调过高、带状条纹等问题，于是第一批使用者手中的M8被全球性召回，徕卡提供在镜头前安装旋钮式IR/UV过滤片来解决这个问题。

徕卡的大胆尝试，并未到此结束，三年后，徕卡推出了全画幅旁轴数码相机M9。徕卡M9和M8一样使用了柯达特制的CCD图像传感器，同样没有低通滤镜，但同时搭载了一块改进后的红外/紫外滤镜，以避免出现M8当时出现过的尴尬。徕卡从此开始了自己的“去低通”之路。M9之后，徕卡开始改用CMOS感光元件，推出M-monochrome、M、M-E三款35mm全画幅旁轴数码相机，也都取消了低通滤镜。

相比较市场上的其它产品，徕卡取消低通滤镜的方式是最为直接的，这与徕卡在设计之初就考虑到了要取消低通滤镜密切相关。M8作为第一款徕卡M系列数码相机的开山鼻祖，一开始就确立了彻底取消低通滤镜的设计思路，虽然遇到过一些小挫折，但都无碍大局，后来的产品越发成熟，整个系列产品的“去低通化”也就水到渠成。

全面开花—尼康

尼康绝对是引领这次去低通滤镜大潮的“头号潮人”，旗下取消低通滤镜的产品线也最为丰富。

D800E，“取消低通滤镜”的3600万像素全画幅数码单反相机，这是数码相机发展史上绝对不能遗忘的机型。其实，就D800E而言，与其说是“取消低通滤镜”不如说是“抵消低通滤镜效果”。D800E的传感器并不是比D800减少了低通滤镜，是在原有基础上对低通滤镜进行改造，通过第二块低通滤镜让原先过滤掉的高频光线重新和低频光线汇聚成一条没有损失的光线。这样做的效果就是，虽然没有取消低通滤镜，但是最终达到了同取消低通滤镜一样的效果。那为什么要用第二块滤镜将原光线还原，而不是直接拆掉低通滤镜呢？据了解，由于D800E机身设计与D800完全相同，如果随意拆掉一片滤镜，由于折射原因，光路会发生改变，而影响成像质量，所以采取这种“正负抵消”的方式，就不会出现这种问题了。

虽然正负抵消的方法看起来很不错，但尼康并不满足于此，毕竟这样增加滤镜的方式会带来成本的增加，于是尼康采取了更为干脆利落的解决方案—直接去掉低通滤镜！而DX格式（APS-C画幅）数码单反相机D7100就成为了第一个吃螃蟹的尼康相机！随后的1系列J3和S1无反相机、大底相机Coolpix A也都以无低通滤镜作为产品的一大亮点和卖点。

从全画幅数码单反相机到APS-C画幅数码单反相机，从无反相机到不可换镜头相机，尼康将逐步成熟的取消低通滤镜技术几乎在全产品线都进行了运用，这也表了尼康在提升相机画质方面的决心和勇气，也正是这份坚持，让消费者有了更多更好的选择。

完美替代—宾得

宾得K-5IIs与K-5II之间的关系和尼康D800E与D800E一样，K-5IIs是K-5II “去低通滤镜”后的增强版本，除此之外，两者在其他方面几乎没有任何差别。

前代产品K-5，在2011年法国DxOMark实验室的评测中获得APS-C类相机中的最高得分，广受好评。作为继任机型，K-5 II和K-5IIs依旧保持了宾得 K系列最新的旗舰级型号应有的素质，在性能和功能上均得到提升：约1628万有效像素的CMOS感光元件搭配PRIME II影像处理引擎、全新的SAFOX X自动对焦模块、具备Air-gapless技术的约92万像素的3.0英寸广视角LCD显示屏、相当于约100%视野率和大约0.92倍放大倍率的玻璃五棱镜取景器……后来者也确实没有让大家失望，2012年法国DxOMark实验室的评测数据中，K-5IIs和K-5 II分别成为APS-C类相机中得分第一和第二的机型。

与D800E采用“正负抵消”的方式实现“去低通滤镜”的方法不同。K-5IIs并没有在K-5II感光元件原有的设计上增加一块还原滤镜，而是使用光学玻璃代替低通滤镜：K-5II传感器前的附加镜片是低通滤镜1、低通滤镜2和红外、紫外截止镜片压合的第二组镜片，K5IIs传感器前的附加镜片则为光学玻璃、红外紫外截止滤镜，这两片附加镜片与K-5II都不同，是专门设计制造的，产量少成本更高，这也回答了大家的一个疑问：为何在上市之初，少一块滤镜的K-5IIs比不少滤镜的K-5II还贵。

小众之选—理光

理光是一个绝对小众的相机品牌，在胶片时代，理光凭借GR系列口袋机独步江湖，进入数码时代，理光先后推出了四代GRD相机，体积小，操控便捷，镜头好，画质优秀使其在消费者中保持着极大的关注度。然而，随着大底相机的全面盛行，曾经的口袋机王者因其CCD尺寸过小，面临着被淘汰的命运，于是，在收购宾得之后，理光推出了最重量级的产品，采用了APS-C画幅的大尺寸CMOS传感器的第五代GRD相机—GR。

其实，GR之所以受到大家的关注，并非是因为它采用了去低通滤镜设计的大尺寸CMOS传感器。GR面市之时，大底相机已是市场上的热门，去低通滤镜也仿佛是大势所趋，就硬件配置而言，除了打破由尼康Coolpix A刚刚创下的“体积最小的APS-C数码相机”纪录之外，没有更多亮点。人们对GR的喜爱很大一部分原因是来自日本摄影师森山大道及其作品的影响。森山最爱使用理光GR21旁轴以及GXR、GRD等相机，在城市的街头巷尾拍摄了大量作品。GR继承了GRD系列“口袋机王”的特质，体积小，画质好，反应速度快，便于单手操作，特别适合“扫街”，也受到一票森山粉丝的极度宠爱。

传统的感光元件采用拜耳阵列，R（红）、G（绿）、G（绿）、B（蓝）四个像素组成一个2×2的正方形单元，然后计算这四个像素的色彩，每个单元中RGB滤镜的位置都是一样的，这样的感光元件又被称为“马赛克传感器”。正是这种高频率重复循环的阵列，导致了高频信号干扰，在画面上出现彩色的高频率条纹，这便是摩尔纹。其实不难看出，从感光元件入手，是能够比较彻底解决摩尔纹的方法。可研发制造全新的感光元件不是每个相机厂商都能做和敢做的。于是，当别的厂商都围绕着低通滤镜这块小玻璃本身做文章时，适马和富士却从另一个角度入手，在感光元件上下功夫，走上了“非主流”之路。

釜底抽薪—适马

严格说来，只有Foveon X3传感器才能真正意义上杜绝摩尔纹的产生。

2002年，美国Foveon公司正式公布了Foveon X3技术。这是一种用单像素提供三原色的CMOS图像感光元件技术。与传统的单像素提供单原色的CCD/CMOS感光器技术不同，X3技术的感光器与银盐彩色胶片相似，由三层感光元素垂直叠在一起。Foveon声称同等像素的X3图像感光元件比传统感光元件锐利两倍，提供更丰富的彩色还原度，更为重要的是能够真正避免采用拜尔阵列所带来的色彩干扰—摩尔纹。就在Foveon X3技术正式公布的同时，适马公司宣布推出了世界上第一台采用Foveon X3传感器的数码单反相机—SD9。事实证明，当时只有343万像素的Foveon X3传感器，在600多万像素的同类产品面前，确实给SD9带来了更高的清晰度和更鲜艳的色彩。

一年多之后，适马公司宣布推出采用了改进的Foveon X3感光元件的SD10，替代原来SD9。2004年，虽然宝丽来公司也曾推出过采用1/1.8英寸Foveon X3传感器的Polaroid x530数码相机，不过很快就停产了。不可否认，适马公司是Foveon X3技术最为忠实的拥趸。间隔三年之后，在Photokina 2006展会上，适马SD10的后继版本SD14正式发布，与其同时亮相的还有DP1—大底数码相机的先驱者之一。两款相机都采用了拥有1400万有效像素的新Foveon X3 传感器，适马和Foveon X3这对好搭档再次成为业界关注的焦点。

2008年，美国金融危机爆发，适马公司作出了一个“趁火打劫”的决定—100%收购美国Foveon公司。被收购后的Foveon公司继续进行其传感器研发工作，在为高质的数码相机研发更好的感光元件同时，还需要协调适马相机与镜头，进一步改进相机和X3传感器之间的搭配问题，更好地满足摄影师的需求。

合二为一的最大好处就在于高效，2009年开始，适马保持着一年至少发布一款新机的速度：2009年，DP2、DP1s发布；2010年，DP2s、DP1x、SD15上市；2011年，SD1上市；2012年，SD1m、DP1m、DP2m、DP3m上市。然而，合二为一也带来了另一个不可忽视的问题：Foveon X3传感器成为适马相机的独家专享。一款好的数码相机，不仅仅是感光元件，Foveon X3传感器的创新也对相机的其它重要组成部分提出了很高要求。目前看来，仅仅依靠适马一家的努力还不能完全解决这些技术难点，多么希望有一天，适马能够开放Foveon X3传感器，成就整个市场的辉煌。

剑走偏锋—富士

作为老牌的胶片企业，富士本身又有开发传感器的技术能力，富士从传统胶片的银盐颗粒排列中得到灵感，模拟银盐颗粒排列的无序性，研发出具有革命性突破的X-Trans CMOS：对彩色滤镜的排列做了改动，由36个像素组成一个6×6的单元。由这样的单元组成阵列，重复频率比拜耳阵列小得多，从而在不使用低通滤镜的情况下最大限度避免摩尔纹形成。

X-Pro1是首款采用了X-Trans CMOS传感器的相机。很多人片面地认为X-Pro1只是依靠拉风的复古造型赢得了大家的认可，殊不知，富士在无反相机市场全力打造的X-Pro1，依托创新的传感器带来了令人满意的画质和分辨率，再加上特有的混合取景器在同类产品中出类拔萃。随后，富士又推出了功能略微简化的X-E1，虽然电子取景器取代了混合取景器，但X-E1继承了X-Pro1的核心—X-Trans CMOS传感器，继承了X系列无反相机所拥有的优秀画质，甚至在对焦速度上比X-Pro1更让人满意，价格也更亲民，让更多人能够体会到X-Trans CMOS传感器的优秀。

说到普及X-Trans CMOS传感器，恐怕还得需要X20和 X100s来帮忙：一个面向消费级数码相机市场，一个主打目前最为火热的大底相机市场。同时，富士还在无反相机市场推出了更为简化、更为时尚的X-M1。三款无反相机，两款不可换镜头相机，富士在高中低端三个市场都推出了搭载X-Trans CMOS传感器产品，市场战略极为清晰。

与适马Foveon X3传感器彻底的颠覆不同，富士的X-Trans CMOS传感器，虽然摒弃了常见的2×2像素排列，采用特殊的6×6像素阵列，但究其本质还是一块“马赛克传感器”。这样的好处在于技术相对成熟，成本也便于控制。不过，与适马一样，富士目前还没有开放X-Trans CMOS传感器的意向，而其他厂商暂无开发新感光元件的计划，不知何时，普通消费者才能够真正享受到彻底告别低通滤镜这块小玻璃的快感。

值得期待—索尼

2012年，数码相机市场最火热的概念是“35mm全画幅”，而在去年众多的35mm全画幅数码相机产品中，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全画幅不可换镜头数码相机—RX1R。其实要说新，RX1R和RX1相比，索尼官方所宣传的最大的改进也就是“取消了低通滤镜”。按照索尼官方网站的介绍，RX1R是实实在在地取消了低通滤镜，可RX1R毕竟不是像徕卡M8那样从最开始就是无低通滤镜的设计，这让人充满了疑惑。那么，到底是直接去掉，还是采用尼康的正负抵消，抑或宾得的替代式解决方案，目前都还不可得知。

不管RX1R究竟是怎样实现去低通滤镜化的，其实我们对索尼还有更高的期望：索尼具有超强的CMOS研发和制造能力，能不能再在感光元件上有更大的突破呢？要知道，索尼在数码相机市场一直是以“不破不立”的形象出现，这样的期盼应该不会是种奢望吧？

在这场轰轰烈烈的“去低通滤镜”运动中，徕卡、尼康、富士、适马表现得极为踊跃，索尼、宾得、理光也根据产品现状，针对不同用户需求推出了取消低通滤镜的产品。而奥林巴斯的M4/3相机，虽然没有采取直接的去低通滤镜设计，但都采用了超薄低通滤镜，最大限度的消除低通滤镜对分辨率的影响。倒是“感动常在”的佳能似乎对此还无动于衷，加上普及机型的CMOS在1800万像素前已经停滞多年，无反相机、大底相机市场上的反应迟缓，昔日的行业领导者在将更多精力转向利润更为丰厚的行业市场以后，似乎无暇顾及民用消费市场。

最后，不得不提的是，除了适马相机因为采用Foveon X3传感器，即使没有低通滤镜也能够彻底消除摩尔纹的出现之外，其他厂商的解决方案都不能称之完美，即便是富士创新性的X-Tran CMOS传感器都不能完全杜绝摩尔纹，取消低通滤镜只是在拥有高分辨率和出现摩尔纹之间做出的一个“非左即右”的选择。大部分厂商是通过相机内置图像处理器，消除摩尔纹。这样的效果有时候并不是十分明显，但也无需过分担心，一方面，现在的数码相机的像素值越来越高，单位面积的像素越多，出现摩尔纹的几率也越来越低。另一方面，借助数字后期处理的强大功能，摩尔纹已经不再是问题。

人们对于相机画质的追求从未停歇，取消低通滤镜已成为未来相机的发展趋势。

再见了，低通滤镜，感谢你曾经给我们带来的方便。

再见了，低通滤镜，没有了你，我们将拥有更好的未来。