紫邊

紫邊出現的原因與相機鏡頭的色散、CCD成像面積過小（成像單元密度大）、相機內部的信號處理算法等有關。

紫邊現象是所有數碼相機的“通病”，需要長期改善。

（一）“紫邊”問題的出現

使用數碼相機或者數碼攝像機，可能常常會發現，在拍攝高反差大背光物體的照片中，物體邊緣出現了刺眼的“紫邊”，這一點，幾乎絕大部分DC和DV都存在此問題，無一倖免，差別只是程度問題，有的格外嚴重有的程度稍輕。

（二）爭論和解釋

這個困擾大家很長時間的問題，想解決它，就首先得弄清楚問題產生的根源到底在哪兒，罪魁禍首到底是誰？

百花齊放百家爭鳴，各種各樣的解釋出現了，有的説是鏡頭質量問題，有的説是光學色散問題，有的説是軟件算法問題，各持一詞，莫衷一是，每一種説法，聽起來都有點道理，但又不能完美的解釋所有的現象和問題。你説是鏡頭問題吧，那傳統銀鹽膠捲相機上卻從來沒有出現此類問題，哪怕是100多元塑料鏡頭的Tom相機；你説是光學色散問題吧，色散的表現又不是這個樣子的，很勉強；你説是軟件算法問題吧，有點道理，可似乎不是根本原因，算法問題不至於這麼難以解決。

開始，我也很迷惑，當時，在dpreivew（可以算是數碼攝影器材第一權威網站了吧）上看到了PhilAsky對紫邊的定義和解釋——ChromaticAberration（色差），乍一看很有道理，可是問題是為什麼只有DC。DV才有這個問題，Phil的解釋沒能解答這個問題。慢慢地，隨着對DC、DV成像原理的深入瞭解，尤其是PMA2002上Foveon公司的X3CMOS技術的提示，我發現Phil的解釋可以説是誤入歧途。

ChromaticAberration（色差），有着很清晰的定義，就是鏡頭光學上的誤差，原理上簡單説，鏡頭成像因為光或者其他輻射的波長不同而變化的一種光學缺陷，色差有兩種，一種是AxialChromaticAberration，另一種是TransverseChromaticAberration，都會導致白光“分散”成光斑或者彩虹狀的光邊。具體體現在照片上，就是影像的邊緣原本是單純白色，因為色差而變成RGB三原色不能重疊在同一線。

從現象上來説，ChromaticAberration可以解釋紫邊問題，但是ChromaticAberration説不能解釋的是，為何採用同樣的鏡頭，DC/DV和傳統銀鹽相機相比會有截然不同地表現。

（三）抓出“紫邊”的真兇

其實，DC/DV上出現的紫邊現象，正確的理解，根源原因有如下兩點：

1。衍射

2。Mosaic遮罩濾鏡式CCD的彩色插值

這兩點，衍射是導火索，真兇是CCD！

就這兩點挨個分析：

衍射，學過大學普通物理－光學的都明白，一種光波的基本特性，其理論基礎是——光線是一種波，有一定的波長。

當光線通過一些小孔或者窄縫時，在物體的邊緣出現的光波分散現象。由此可得，高反差大背光景物，當強光通過其邊緣時，就已經產生了衍射現象(顏色化邊)，然後才會經過鏡頭成像。所以，把出現顏色花邊歸罪於鏡頭品質是錯誤的。

但是 ^[1]  同樣的光學衍射，為什麼偏偏在DC/DV上變成了刺眼的紫邊呢？

其實，與其叫做紫邊，科學的來説，應該叫做洋紅邊，HEhe，通過Photoshop中對“紫邊”的色彩分析，可以發現，大部分紫邊的主要構成就是洋紅（Magenta，CMYK四色之一），這些紫邊（抑或洋紅邊）到底如何出現的呢？

——紫邊，是由於高反差大背光靜物邊緣，產生光學衍射，加上DC/DV的CCD在色彩插值時的固有缺陷造成！

分析現在現在的CCD（除了FoveonX3CMOS）都是Mosaic遮罩式，CCD本身不感知色彩，透過CCD每個象素前面的RGB（或者CYGM）濾鏡，一個象素只測R，G，B其中一種原色的密度，再由相機內部軟件進行彩色化插值處理，利用周邊象素信息“猜測”插值出其他顏色。（詳細的CCD成像原理不是這篇文章的重點，感興趣的可以參考其他專業文章論述），注意！產生紫邊的關鍵點就在這個彩色插值過程中！這個插值過程並不可能完全反映真實的色彩分佈（就紫邊而言就是那部分邊緣產生的衍射部分），相機裏的算法只能通過周邊的象素“推測”出真正的全色分佈，這也造成了邊緣不清晰，色彩干擾等一系列問題，也產生了刺眼的紫邊

也許你會問了，那為什麼色彩“推測”式插值後，產生的不是綠邊，黃邊，黑邊，而是紫邊呢？根據對MosaicCCD的GRGB濾鏡的分析，濾鏡的排列方式一般都是BayerBattern，

RGRGRGRG

GBGBGBGB

RGRGRGRG

GBGBGBGB

RGRGRGRG

可以看出，而由於彩色插值“推測式”算法，R+B時最容易推測出來的——就是Magenta洋紅，就是大部分紫邊的主色；另外，還有一大堆的G，B什麼地組合，實際檢驗高反差大背光景物照片發現，除了紫邊，還有蘭邊，還有同一個衍射邊緣，同時出現藍和洋紅等色邊……按照我的分析，應該是各個相機的具體插值算法差異。這一點可以在Phil的網站上各個相機的評測中，都有專門對紫邊的測試中看出，沒有一個是沒有一長色邊的，有的是紫邊，改進了，就成了肉眼不恨敏感的蘭邊什麼的……

事實上，從DV上也可以看出，單CCDDV，出現紫邊的幾率不比DC低，但是高端的3CCDDV，由於RGB三色分色處理，無需色彩插值，因此，3CCDDV上，就壓根沒了紫邊問題。

（四）結論

從上面的分析可以得出，紫邊問題完全是MosaicCCD在處理衍射邊緣時彩色插值算法的固有缺陷造成。在高背光物體邊緣，物體邊緣的光線會產生衍射，在膠片上反映為邊緣質素降低而在MosaicCCD成像的DC、DV上，更會因為“猜測”性插值的簡單粗暴化特性出現洋紅或者藍色的異常色邊，肉眼整體看來，效果就是紫邊了。

所以，我們可以得出結論——不根本改變目前的Mosaic遮罩式CCD，“紫邊”的問題永遠不可能從根本上解決，但是，可以通過改進插值算法，使"紫邊"顯現起來讓肉眼不那麼敏感（這就是各個相機廠家的功力了，這也可以説明為什麼CanonG1和G2同樣用一款鏡頭，而G1紫邊較嚴重，G2就有很大改進幾乎看不出來（變成了淺藍色、灰色邊）——軟件算法改進了嘛）

根本解決在DC/DV上的紫邊問題，就要革單MosaicCCD的命——要麼就用3CCD分別處理，要麼……

欣慰的是，Foveon的X3CMOS，革命性的徹底改變了傳統的CCD的Mosaic遮罩方式，也從根源上使得紫邊問題永遠不會發生（因為X3CMOS每一個象素色彩都是真實感應而不存在一星半點的插值和“猜測”）。

就目前的DC/DV而言，沒有治本的良方，但可以治標，拍攝時就注意避免高反差大背光景物，要不就閃光燈什麼地補點光降低些反差。要麼就後期通過Photoshop，針對紫邊中的洋紅色進行替換處理。