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相信每個(gè)人都有這樣的體驗(yàn)，用手機(jī)拍攝電腦屏幕或其他電子屏，照片上經(jīng)常會(huì)有像“水波紋”一樣的圖案，放大或縮小照片，波紋的形狀也會(huì)隨之改變，非常影響照片效果。那么，“水波紋”是什么，它是如何產(chǎn)生的？

兩組空間頻率相近的柵線疊加呈現(xiàn)莫爾條紋原理圖（圖片由作者提供）

第一種“水波紋”其實(shí)是顯示器上一些亮點(diǎn)或亮線，它是由于手機(jī)拍攝的快門頻率高于顯示器刷新頻率而產(chǎn)生的。刷新頻率就是我們常說(shuō)的物理單位赫茲，比如顯示器的刷新頻率是60赫茲，就是每秒刷新60次的意思。生活中我們用肉眼看到的常亮顯示器，實(shí)際上并不是它的“真面目”，它其實(shí)是由一張一張的圖片刷新出現(xiàn)的。而且，顯示器刷新并不是整個(gè)屏幕一起刷新，而是按照從左到右、從上到下的順序逐步進(jìn)行，在某個(gè)瞬間顯示器只有一個(gè)或幾個(gè)亮點(diǎn)而已（因?yàn)橐粋€(gè)亮點(diǎn)產(chǎn)生后會(huì)延遲一段時(shí)間才消失，即“余暉”）。

那為什么我們直接用肉眼看屏幕并不是一個(gè)亮點(diǎn)呢？這是因?yàn)槿搜勖舾卸缺容^低，而屏幕的刷新速度非?？欤芏虝r(shí)間之內(nèi)就掃描了整個(gè)屏幕。再加上人眼視覺暫留效應(yīng)，我們就會(huì)看到一整幅連續(xù)穩(wěn)定的畫面。但是，用手機(jī)拍攝時(shí)，由于快門頻率高于顯示器刷新頻率，就會(huì)捕捉到一些亮點(diǎn)或亮線，這就是我們看到的“水波紋”。

第二種“水波紋”的學(xué)名叫做莫爾條紋，是由空間頻率相近的兩組或多組線條相互干涉、重疊后產(chǎn)生的。下面，我們舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)解釋莫爾條紋的產(chǎn)生。比如在兩張透明塑料紙上分別畫一排豎線，上面那張每隔1mm畫一條，下面那張每隔1.1mm畫一條，然后將兩張紙重疊在一起。很容易發(fā)現(xiàn)，兩排豎線每隔11mm就會(huì)重合一次，形成與原豎線粗細(xì)相同的豎線，而其他豎線由于是部分重疊，將不同程度地變粗。細(xì)線重疊位置附近，露出的間隙較大，顯得明亮，而其他位置露出的間隙較小，顯得灰暗。這樣整張紙就形成了周期為11mm的明暗分布，明亮的部分更容易被眼睛感知到，從而形成條紋。當(dāng)兩排條紋有一定夾角時(shí)，條紋傾斜，就會(huì)產(chǎn)生彎曲的“波紋”。

再回到我們的顯示屏幕問題上來(lái)，這時(shí)的莫爾條紋就是電腦顯示屏幕、手機(jī)攝像頭和手機(jī)顯示屏三者互相干涉的結(jié)果。當(dāng)用攝像頭拍屏幕時(shí)，電腦屏幕上縱橫的像素網(wǎng)格相當(dāng)于第一層線條網(wǎng)，手機(jī)攝像頭里的傳感器陣列相當(dāng)于第二層線條網(wǎng)，手機(jī)顯示屏相當(dāng)于第三層線條網(wǎng)，這三層網(wǎng)格大多數(shù)情況下并不會(huì)完全重合，所以拍攝到的圖案就有莫爾條紋了，即“水波紋”。

那么，有什么辦法可以淡化“水波紋”呢？有些手機(jī)會(huì)有“減少閃爍”的選項(xiàng)，可以把手機(jī)頻率調(diào)慢，或者調(diào)整攝像頭與顯示器之間的角度和距離，找到合適的位置，盡量避免或減弱莫爾條紋的影響，或者嘗試用截屏的方式獲得照片，這樣照片就會(huì)更清晰了。

另外，如果采用數(shù)碼相機(jī)來(lái)拍攝屏幕，那么只要將拍攝方式選擇“速度優(yōu)先”，并將快門速度調(diào)到低于屏幕的刷新間隔時(shí)間，而讓相機(jī)根據(jù)感光量而自動(dòng)決定光圈大小，那么拍出的照片就不會(huì)出現(xiàn)“水波紋”了。與數(shù)碼相機(jī)相比，手機(jī)的拍攝功能是比較簡(jiǎn)陋的，它只能根據(jù)被攝對(duì)象的亮度而自動(dòng)增減曝光量。

本文由北京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)研究專業(yè)副教授張忠寶進(jìn)行科學(xué)性把關(guān)。