背景

最近开始研究以下滤镜算法，网上一搜或者问 chatgpt都发现对于滤镜算法都没有明显的定义和分界线。工作中常把 lut滤镜当做滤镜了，而网上很多介绍把诸如滤波和形变美颜甚至特效都划入了滤镜的范畴，感觉和我主观上对滤镜认知不太一致。于是从源头开始，从没有数字图像前的光学滤镜出发学习一下。一番了解下来，搞懂了以下三个问题：

• 光学滤镜是什么
• 光学滤镜有哪些种类
• 各个种类的光学滤镜基本原理及其应用场景

光学滤镜

光学滤镜是一种透明或半透明的光学元件，通常用于摄影、望远镜、显微镜、天文学和其他光学设备中，以控制或修改传入光线的特性。它们可以通过选择性地透过或阻挡特定波长或频谱的光来实现不同的光学效果和目的。

光学滤镜分类

颜色滤镜：

颜色滤镜的原理是基于物质对不同波长的光吸收特性，通过选择性地吸收和透射光线来实现特定颜色效果。这种原理在摄影、光学仪器和许多其他应用中广泛使用，以改变或增强图像的颜色特性。例如，红外滤镜只允许红外光通过，用于红外摄影。

中性密度滤镜（ND滤镜）：

ND滤镜可以均匀地降低整个光谱的强度，减少进入相机镜头的光线量。这对于在明亮条件下使用长曝光时间或大光圈拍摄需要控制光线量的情况非常有用，如：

• 长曝光摄影：在明亮的白天或阳光强烈的情况下，摄影师可以使用ND滤镜，以延长曝光时间，从而模糊移动的物体（如流水、云彩）或创造丝滑的效果。
• 大光圈摄影：在明亮的光线条件下，当摄影师希望使用大光圈（较小的f-stop值）以实现浅景深效果时，ND滤镜可以减少光线量，以防止过曝。
• 视频拍摄：在拍摄视频时，ND滤镜可以帮助摄影师在不改变快门速度的情况下，控制光线量，以实现所需的帧率和快门角度。

偏振滤镜：

偏振滤镜从初中物理偏振片实验就猜到期原理，偏振滤镜可以选择性地减少来自特定方向的光线，以减少反射或增强颜色饱和度。在摄影中，它们用于去除水面或玻璃窗上的反射，以及增强天空中的云彩对比度。

紫外滤镜：

紫外滤镜可以阻挡紫外线（UV）光线，这有助于减少紫外线引起的图像模糊和色彩失真，特别是在高山、海滩或雪地等地方拍摄时。

热红外滤镜：

注意热红外滤镜和紫外滤镜不同的是紫外滤镜是阻挡紫外光线而热红外滤镜是放行红外线。热红外滤镜用于捕捉红外热能辐射，通常在科学研究和军事应用中使用。

波长选择滤镜：

波长选择滤镜可以选择性地透过特定波长的光线，用于分光学、激光应用、光学传感器等。

特殊效果滤镜：

这些滤镜通常用于艺术和创意摄影，如星芒滤镜（产生星光效果）、柔焦滤镜（产生柔和的效果）等。它们原理就比较复杂了，估计是多种过滤条件的组合，暂且不往下继续研究。

天文学滤镜：

天文学滤镜用于观察和摄影天体，如太阳、月球和行星。它们可以减少太阳光或天体的亮度，原理上也是基于光的特定波长进行过滤，以便安全观察。

总结

学习下来感觉光学滤镜和笔记开头 chatgpt对光学滤镜的介绍是差不多的，光学滤镜就一种可以过滤光的镜片，过滤的方法为基于光的不同特性（如波长、强度、偏振方向等），基于不同应用场景则会选择不同的过滤条件。