电脑屏幕上的奇怪波纹究竟是什么？

来源：力学科普

有生活经验的小伙伴在用手机拍摄电脑或者电视机画面的时候会发现，拍出来的照片会出现非常奇特的波纹。这不禁让我们感到困惑：明明肉眼看着十分清晰的画面，拍摄后的照片上却有一条条一圈圈的波浪纹，这不但影响照片中屏幕的色彩及清晰度，而且非常不美观。那么，这些奇特的彩色条纹究竟是什么呢？

其实这些条纹有一个专业的名字叫做莫尔条纹（Moiré Pattern）。简单来说，莫尔条纹是栅栏状条纹重叠下所产生的干涉影像，由两个空间频率相近的周期性光栅纹样重叠后，产生的有别于原图形的第三种可见纹样。这种光学现象是由18世纪法国研究人员莫尔先生首先发现。

那么它为什么会出现在相机拍摄出的照片里呢？要回答这个问题，我们得先了解一下相机的感光元件。它是由无数个小的感光点组成的，这就好比一群人站成了一个方阵，每个人都代表一个感光点，不过每个感光点之间的距离是非常接近但又存在着一定的间隙。而我们所拍摄的显示器屏幕也是由非常小的像素点组成的。因此，当我们用存在间隙的感光点去拍摄存在间隙的像素点时，这就好比两个栅栏状的条纹重叠在了一起，照片中的莫尔条纹便是这两者干涉的结果。

莫尔条纹在我们生活中也有广泛的应用，纸币的防伪便是一个典型的例子。在电影《无双》中，一群制作假钞的犯罪团伙为了尽可能地制作出逼真的美元，采用了手绘的方式来制作假钞，为什么要这样做呢？其实这也是大部分国家制造钞票的方法，纸币上面的图案大多都不是利用打印机打印出来的，而是利用了很多种不同的印刷方式。通过下面这张动图我们可以观察到，在纸币的放大过程中，纸币的交叉网点会不停地运动，这些纹理便是莫尔条纹。当我们对纸币进行放大、扫描、变形或缩小操作的过程中，纹理会随之变大或缩小导致运动产生模糊化效果，从而提高了制作假钞的成本与难度。

建筑领域也不乏有莫尔条纹的身影，将莫尔条纹这种视觉变化效果应用到建筑外墙的设计中，可以使建筑外立面传达的视觉语言更加地丰富，同时也给建筑增添了多元化的信息。如果在利用莫尔条纹的同时引入计算机控制技术，通过灯光的渲染，则可以同时达到既增添城市形象又吸引消费者眼球的效果。

在有些衬衫的设计上我们会看到细密的千鸟格纹，因此有经验的摄影师都会建议我们在拍摄过程中不要穿有细密条纹的服饰，因为这些条纹可能会和摄像机发生干涉，形成莫尔条纹影响成像效果。

再比如光栅动画的制作，这项技术在19世纪末便开始普及了。它的原理很简单，在制作的过程中需要两张图，一张是经过特殊图像处理的底图，另一张则是有间隔规则条纹的栅栏胶片，通过移动放置在底图上的栅栏胶片，就会依次呈现不同的帧图形，再加上视觉暂留效应的作用，我们的大脑就会自动脑补出流畅的视觉动画了。由于光栅动画具有结构简单、制作成本低等优点，使它被广泛地应用到玩具、书籍装帧、包装、广告等各种领域。

对于拍摄过程中产生的莫尔条纹又有哪些消除的方法呢？首先可以采用感光点密度更高的感光元件，通过上文我们知道莫尔条纹出现的原因是因为感光点的条纹和像素点的条纹产生了干涉现象，因此如果将相机的感光点制造成更小的规格就可以达到避免莫尔条纹产生的效果；其次可以改变拍摄对象和感光元器件间的方向，我们知道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。通过改变摄像机与拍摄对象之间的角度，可以让干涉的条件发生改变，帮助解决莫尔条纹的问题。

[1]https://mp.weixin.qq.com/s/UooTFz11hUZYA831AY2M5A

[2]https://mp.weixin.qq.com/s/rJ6Bm1yk8JU0DWgicVjeSQ

[3]https://mp.weixin.qq.com/s/lgwpp8cjUxQiSwEdEMYoqw

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