Bayerův filtr ( Bayerův vzor ) je dvourozměrné pole barevných filtrů , které pokrývají fotodiody fotomatic . Používá se k získání barevného obrazu v matricích digitálních fotoaparátů , videokamer a skenerů . Bayerův filtr se skládá z 25 % červených, 25 % modrých a 50 % zelených prvků uspořádaných podle obrázku.
Historicky se jedná o úplně první z polí barevných filtrů. Pojmenován po svém tvůrci, Dr. Bryce E. Bayerovi ( Eng. Bryce Bayer ), zaměstnanci společnosti Kodak , který si patentoval jím navržený filtr v roce 1976. Pro odlišení od jiných odrůd se nazývá GRGB , RGBG nebo (pokud je je nutné zdůraznit diagonální uspořádání červených a modrých pixelů) RGGB .
Matrice je zařízení, které vnímá obraz promítaný na něj. Protože polovodičové fotodetektory jsou přibližně stejně citlivé na všechny barvy viditelného spektra, je pro vnímání barevného obrazu každý fotodetektor pokryt světelným filtrem jedné z primárních barev: červená, zelená, modrá ( barevný model RGB ).
Díky použití filtrů každý fotodetektor vnímá pouze 1/3 barevné informace obrazové plochy a 2/3 jsou filtrem odříznuty. K získání zbývajících barevných složek se použijí hodnoty ze sousedních buněk. Chybějící barevné složky vypočítává procesor kamery na základě dat ze sousedních buněk jako výsledek interpolace pomocí algoritmu demosaicing. Na tvorbě konečné barevné hodnoty pixelu se tedy podílí 9 nebo více fotodiod matice.
Klasický Bayerův filtr používá filtry tří základních barev v následujícím pořadí:
| G | R |
| B | G |
Zároveň je v každé buňce dvakrát více zelených fotodiod než fotodiod jiných barev, v důsledku toho je rozlišení takové struktury maximální v zelené oblasti spektra.
Pro snížení viditelnosti debayerizačních artefaktů byly vyvinuty modifikované Bayerovy filtry obsahující změny, které „naředily“ homogenní periodickou strukturu s „nesprávným“ uspořádáním části barevných pixelů. Místo minimálního 4pixelového maticového prvku se opakuje 12- nebo 24pixelový prvek. Masové uplatnění však nenašly kvůli výraznému zvýšení potřebného výpočetního výkonu pro zpracování výsledného obrazu. [jeden]
Vyfotíme původní objekt (pro názornost je jeho část zvětšená):
| → |
Výsledkem jsou tři barevné složky:
| ↓ | ||
| ↓ | ||
Získali jsme tak obraz, jehož každý pixel obsahuje pouze jednu barevnou složku jednoho z bodů předmětu promítnutých na něj čočkou. A pouze 4 body objektu, umístěné vedle sebe a promítané objektivem na blok pixelů RGGB, přibližně tvoří kompletní sadu RGB prvního zprůměrovaného bodu objektu. Dále musí procesor kamery pomocí speciálních matematických interpolačních metod vypočítat chybějící barevné složky pro každý bod. Výsledkem je následující obrázek:
Jak můžete vidět na obrázku, tento obrázek se ukázal být více rozmazaný než původní. Tento efekt je spojen se ztrátou některých informací v důsledku činnosti Bayerova filtru. Chcete-li opravit procesor fotoaparátu, musí zvýšit jasnost obrazu. Proces umělého ostření se nazývá ostření . Navíc v tuto chvíli může procesor provádět další operace: změnit kontrast, jas, potlačit digitální šum atd., v závislosti na modelu zařízení. Získání ostřejších snímků je primárně dosaženo zvýšením počtu pixelů snímače, což snižuje jeho rozmazání. Protože výpočetní výkon procesoru fotoaparátu je omezený, mnoho fotografů dává přednost ručnímu provádění těchto operací na osobním počítači. Čím levnější fotoaparát, tím menší možnost tyto funkce ovlivnit. V profesionálních fotoaparátech funkce korekce obrazu vůbec chybí, případně je lze vypnout.
Moderní modely digitálních jednookých zrcadlovek (a některých kompaktních fotoaparátů) umožňují zaznamenávat snímky v tzv. "raw" Raw - formát, kde je obraz zaznamenán ve formě jasových signálů v každé diodě, to znamená v černobílé podobě, bez jakékoli barevné formy, a data získaná přímo z matice jsou \u200b \u200bzapsaný do souboru , který při interpolaci vytvoří obraz v jakékoli podobě na počítači s mnohem větším výpočetním výkonem a možností ručního ovládání transformačních parametrů, čehož se využívá při řešení různých fotometrických problémů. [2]
Bayerův filtr a uspořádání prvků přijímajících světlo ve stejné rovině pochází z rastrové metody barevné fotografie .