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无人机航拍镜头中摩尔纹产生的原因及解决方法

时间:2020-06-12 16:10:11|来源:|编辑:|点击:

引言

近几年,随着无人机技术的发展,无人机性能有了突飞猛进的提升,在电视行业中开始从应用逐渐走向普及。无人机航拍,以其彻底解放的视角以及独特的视野带给观众全新的视觉感受,巨大的视觉冲击力和丰富的镜头内容对观众产生强烈的视觉震撼。但是在航拍镜头中经常出现莫名其妙的摩尔纹,这些摩尔纹不但使航拍镜头的表现力大打折扣,而且对摄影师造成极大困惑。下面,我们通过原理分析,找出摩尔纹出现的原因,并分析在实际航拍中如何避免摩尔纹的出现。

1 .摩尔纹产生的原因

摩尔纹(Moir台pattern),又称莫列波纹、叠纹、水状波纹等。摩尔纹是物理中差拍原理所产生的一种现象,也是不同物体之间发生波的干涉而出现的现象。图1是两个不同间隔的黑白竖条纹,最左边黑线严格对齐,到右边逐步出现错位,而且越来越严重,最后便出现有白条和全黑的变化,这种叠加出现的效果就形成了摩尔纹。

 

对于水平条纹来说,只是将垂直条纹旋转90。,也同样会出现摩尔纹,产生的原理是相同的。对于既有水平又有垂直条纹的条纹来说,由于是水平条纹和垂直条纹相互叠加的效果,会出现不规则和不可预期的摩尔纹。如图2所示。

 

 

首先,在这里先明确一个概念:空间频率。通常情况下,空间频率是指细节特征在单位长度上重复的次数。对于横竖交错的条纹其空间频率是固定的。我们平常使用的摄像机、照相机和手机等日常拍摄设备的感光元件都有一个特定的空间频率,我们平常的拍摄对象也同样拥有一个空间分布规律,当感光元件的空间频率与被摄对象的空间分布规律相同或接近时,由于波的干涉,摩尔纹也就出现了。简单来说,当这些设备的感光元件的空间频率与被摄对象的空间频率接近或一致时,就会产生摩尔纹。图3为拍摄时摩尔纹产生示意图。

 

我们在日常生活中经常会拍摄到各种各样的摩尔纹,如图4、图5。

2 消除摩尔纹的理论分析

既然摩尔纹是由不同物体之间发生了波的干涉现象产生的,而波在干涉时受到频率、振幅和方向等因素的影响,那么就为我们消除摩尔纹提供了思路:能不能通过改变拍摄对象和感光元器件的空间频率、振幅、距离和方向来消除摩尔纹呢?下面从四个方面进行具体分析。

2.1改变拍摄对象和感光元器件的空间频率

对于特定的拍摄对象来说,其空间频率是客观存在的、固定的,而且无法改变的;对于摄像机来说,每台设备的感光元器件是固定的,其空间频率也是无法改变的。要想改变拍摄设备的空间频率,那只有更换设备,对于摄像师来说在现场更换设备不太现实,而且更换的设备感光元器件的尺寸和分辨率不能相同,否则也会产生摩尔纹,这种办法显然存在一定困难。

2.2改变拍摄对象和感光元器件的振幅

对于拍摄对象和感光元器件来说,波的振幅都是固定的。同上面的分析一样,摄像机的感光元器件是固定的,同样需要更换设备,这点也是不太现实的。因而改变振幅这条路也同样走不通。

2.3改变拍摄对象和感光元器件的距离

在空间上来说,即使拍摄对象和感光元器件的空间频率固定不变,当摄像机与被拍摄对象垂直时,在特定的距离上由于光的干涉而出现摩尔纹。当空间相对位置发生变化时,由于干涉的条件发生改变,摩尔纹就会出现变化,可能减小或者消失。

2.4改变拍摄对象和感光元器件的方向

这里的方向不是平时我们认为的单一方向,而是波的方向。两列波干涉时是方向的矢量叠加,当方向发生变化时波干涉也同时发生改变。这里将拍摄对象和感光元器件认为是两个不同的波源,可以通过改变摄像机与拍摄对象之间的角度,让干涉条件发生改变,帮助解决摩尔纹问题。

3 航拍时避免摩尔纹出现的方法

通过分析,我们对于摩尔纹出现的原因已经有了一定的了解,在航拍时如何避免出现摩尔纹,下面给大家提供几种方法,仅供参考。

(1)当摩尔纹出现时更换镜头是最直接的办法之一。如果更换镜头不便,可以使用不同型号的无人机进行拍摄。需要说明的是,两架无人机必须使用不同的型

号镜头。

(2)通过操作无人机改变拍摄角度,可以减轻或消除摩尔波纹。

(3)通过调整无人机与被摄对象之间的相叉寸距离,可以避免摩尔纹的出现。拍摄静止镜头时尤其有效。

(4)在不影响整个镜头设计的前提下,适当调整无人机的飞行高度也可解决摩尔纹问题。

(5)航拍时过于清晰的焦点和高度细节可能会导致摩尔波纹,通过手动调整无人机摄像机,可以稍微改变焦点来改变清晰度,进而帮助消除摩尔纹。

(6)对于使用变焦镜头的无人机镜头,通过调整不同焦距来改变或消除摩尔纹。

(7)使用无人机拍摄前,首先要勘察地形,提前规划飞行路线,观察有没有容易引起摩尔纹的建筑和场景。如果有条件的话可以进行多次试拍。

(8)拍摄带有规则条纹的建筑时,这种透视关系容易形成摩尔纹,尽量避免正面取景。

(9)现场拍摄时要灵活处置,当出现摩尔纹时应尽快改变航向或拍摄角度,以防拍摄镜头无法使用。

(1 0)现场拍摄时,如果条件允许,尽可能从不同角度、不同高度进行多次拍摄,为后期编辑提供足够的素材。

4 结束语

我们只要从理论上理解了摩尔纹产生的根本原因,在实际航拍时就会有效避免摩尔纹在镜头中出现,从而为解决摩尔纹问题提供了清晰的思路。只要我们从改变拍摄角度、距离、高度等基本要素入手,无论普通镜头拍摄,还是航拍,亦或手机拍摄,类似的摩尔纹问题都会迎刀而解。

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