直入話題，我說的是濾鏡，作為一個功能型的附件，鏡頭濾鏡有著悠久的歷史，而在數字成像時代它最主要的功能或應用是如下4項：保護前鏡組、漸變風光、中灰壓光和偏振。作為攝影用途而言，濾鏡最重要的就是後面三項功能，但它們在當下的存在價值，已經隨著傳感器技術的進步和拍攝手法的革新而漸漸消退，為什麼？怎麼做到的？一項項來分析吧。
首先是漸變濾鏡，作為風光攝影可能會非常常見的濾鏡，它的優點是在條件契合度高的情況下就能直出，過渡自然、效果好，但條件不契合的時候呢？漸變濾鏡非常受地形限制，一不小心就會對畫面造成誤傷，比如下圖這種城市風光，漸變鏡就比較難以操作。除此之外品質不佳的濾鏡會造成眩光、加劇色差、降低邊緣分辨率甚至明顯偏色，需要使用平場圖片進行補償，後期難度陡增。
仔細想想我們為什麼要用漸變濾鏡，目的不外乎就是要讓同一幅畫面中的過大的高光/暗部光比收縮到傳感器動態範圍之內，而當下的尼康、索尼全畫幅機身都擁有相當大的動態範圍，這意味著我們可以通過強吃動態範圍和多幀疊加的方式，繞開有侷限性的漸變濾鏡，實現大光比風光的拍攝。
簡單來說就是以高光部分進行測光，並連續拍攝N幀的RAW照片，回到PS裡整體以陰影+100，高光-100這種暴力調整的方式強吃動態範圍後，再進行輸出，就能實現高光和暗部的兼顧，而且還沒有漸變濾鏡的限制，同時還能獲得Log2（N）dB的信噪比增益（是因為噪聲下降），陰影位置的隨機噪聲可以被輕鬆消除：
相同的RAW調整幅度，可以看到單次曝光的左圖不僅噪聲更明顯，而且存在一定程度的偏色，16張堆棧的右圖就要乾淨很多。當然這只是我臨時拍的一組，為了早點發文章就不去補拍了，對比可能不那麼強烈，有興趣的話大家可以自己試試。
中灰濾鏡的慢門拍攝同樣可以使用多幀疊加的方式實現，因為單張長曝其實就是多張短曝的組合，一張10秒的長曝，使用10fps連拍100張RAW疊加即可實現，這對於當下的無反來說基本沒什麼難度，信噪比也能順便提升6.64dB，沒有濾鏡安裝麻煩（尤其是燈泡前組的廣角鏡頭）、偏色（如下圖）、檔位不匹配等問題。
當然，這倆方法的缺點就是原始文件量大，5D3的16張RAW就有近500MB，對存儲卡容量和後期處理的計算機性能（尤其是內存、硬盤和處理器）要求很高，但誰讓它效果好呢……而這兩個方案在以前其實都有提到過，也有過數學推演，在這裡就不延伸了，基礎前提還是低本底噪聲和速度夠快的傳感器硬件技術。
接下來重點說說偏振鏡為什麼可能會被淘汰，所謂偏振鏡就是為了進行偏振濾波，因為光是一種橫向電磁波，在傳播過程中，光垂直於傳播方向振動，但光波在三維空間內傳導，所以有無數個垂直於傳播方向的面，所有光波其實是在繞傳播方向的任意角度振動。而偏振鏡是由數個相同方向的狹縫組成，與狹縫方向一致的光波可以通過，與其不一致的則被濾波。所以偏振鏡可以消除玻璃、水面等偏振光，進行清晰的拍攝，藍天更藍也是因為過濾掉了形成干擾的偏振光。
換句話說就是偏振鏡的功能無法通過攝影手法來替代，只能通過硬件端來來實現，而目前已經有相應的產品問世：在拜耳陣列的4個基礎像素上分別以0度、45度、90度、135度覆蓋了偏振濾波器，之所以這樣設計的原因是為了滿足各個方向的濾波，而不必設計複雜的旋轉濾波器或濾波輪，省電省空間：
從左圖可以看到RGBG色彩濾鏡下方覆蓋了4個不同方向佈局的偏振濾波器，而右圖則是單個像素的具體設計，A是微透鏡、B是防反射層、C是偏振濾波器、D是佈線層、D為光電二極管。這是一個片上內置列並行模數轉換器的前照式全局快門CMOS，面向監控、深航、醫學造影、無人駕駛等各個領域，有著傳統可見或熱成像方法所不能達到的優點。
具體到技術細節，最大的疑慮就是入射的非偏振光是各個方向的，4個像素中每個都只能過濾1個方向，所以這就涉及到了一個類似拜耳陣列色彩濾鏡解馬賽克的算法，也就是偏振數據的鄰域插值，但算法其實並不複雜，就是計算斯托克斯參數：先統計出水平和垂直方向的光束強度（兩個分量相加）；再統計水平和垂直分量的差，設為S1，正值為水平線性偏振，負值為垂直線性偏正；接下來統計45度和135度分量的差，設為S2，正值為45度線性偏正，負值為135度線性偏正；最後是圓極化分量，設為S3，有：
以這三個偏振數值再結合光束強度，就能繪製一個龐加萊球，直觀理解每個偏振分量對整體偏振狀態的影響：
以此為依據設置偏振參數，就能很好地增強可見光譜圖像，結合相應的SDK甚至可以實現動態測量並消除物體表面反射，在監控領域甚至可以結合線性偏振角模型，直觀顯示不同偏振數據的空域時域噪聲，比如這讓黑白成像也能輕鬆識別隱藏在暗處的物體：
比如左圖中一輛車停在了暗處，但如果直接目視觀察可能很難看到，而通過偏振數據就能很清晰地看到樹叢中的它。
所以比起偏振鏡單純的偏振過濾，內建偏振濾波器的傳感器不僅可也做到消反射光，更重要的是還能利用偏振數據做機器視覺學習，比如3D深度測量，偏振數據可以作為結構光、TOF等方案的細節增益，畢竟絕大多數情況下物體接受和反射的都是非偏振光，表面存在的細微變化都會在偏振數據上忠實體現，更利於細節建模。
當然，內置偏振濾波的傳感器設計主要還是面向行業，距離民用還有一點距離，但很多當下在民用端鋪開的技術，一開始也都是先行於行業領域，所以很難說它在民用領域沒有未來，隨著傳感器設計的進步和拍攝手法在網絡時代的快速傳播，漸變和中灰濾鏡已經有了效果很好（當然也比較麻煩）的替代方案，偏振鏡也只是時間問題……至於保護鏡（或UV），在濾鏡品質足夠高、鏡頭前鏡組還依然很脆弱的情況下，有著經濟和心理上的存在價值，目前有條件還是配一塊吧。
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