Pole barevných filtrů ( mozaika barevných filtrů ) je součástí světlocitlivé matice fotozařízení, která provádí prostorovou barevnou separaci obrazu pomocí fotosenzorů - maticových pixelů umístěných za filtry různých barev. Každý fotocitlivý prvek je pokryt jedním světelným filtrem pole.
| systém | titul | popis | velikost prvku (pixely) |
|---|---|---|---|
| Bayerův filtr | Nejběžnější RGB filtr. 1 modrá, 1 červená, 2 zelené | 2×2 | |
| RGBE | Jeden ze zelených filtrů byl vyměněn za smaragdový . Byl použit společností Sony v matici 8 megapixelů ICX456 a ve fotoaparátu Sony CyberShot DSC-F828. [jeden] | 2×2 | |
| CYYM | Azurová, 2 žluté, purpurová. Kodak. [2] | 2×2 | |
| CYGM | Modrá, žlutá, zelená, fialová. Používá se v některých fotoaparátech Kodak. | 2×2 | |
| Bayerův RGBW | jeden ze zelených filtrů byl vyměněn za bílý, jinak podobný standardnímu Bayer filtru. Mírně vítězí ve fotosenzitivitě a vítězí ve fotografické zeměpisné šířce asi o 1 zastávku. | 2×2 | |
| RGBW #1 | tři příklady filtrů Kodak RGBW s 50 % bílé. Ve srovnání s ostatními vítězí v citlivosti na světlo a fotografické šířce a prohrávají v reprodukci barev. Liší se mezi sebou v nezbytných algoritmech zpracování a v povaze strukturálního šumu ( angl. pattern noise ), vytvořeného velkou (ve srovnání s tradičním Bayerovým filtrem) prostorovou periodou struktury filtru. Nalezené aplikace, kde je vyžadována vysoká citlivost na světlo a informace o barvě jsou sekundární: technické televizní systémy, video dohled , rekordéry do auta . | 4×4 | |
| RGBW#2 | |||
| RGBW#3 | 2×4 | ||
| X-Trans | Větší oblast opakování X-Trans (6x6) snižuje moaré, což umožňuje Fujifilm X-Pro 1 odstranit filtr proti moaré a zlepšit detaily obrazu. | 6×6 |
Vzhledem k tomu, že každá elementární fotodioda matice je umístěna za elementárním světelným filtrem, zachycuje pouze informace o jasu svého pixelu v částečně barevně odděleném obrázku. Chcete-li získat barevný obraz v jednom ze standardních barevných prostorů , musí být tato data interpretována pomocí procesu zvaného debayerizace . V tomto případě jsou pixely, které registrují červenou, zelenou a modrou barvu, odděleny a poté jsou informace převedeny do barevného souboru. Jednoduchá bilineární interpolace k tomu není vhodná, protože světlé objekty v tomto případě získávají barevný okraj. Výrobci digitálních fotoaparátů a konvertorů RAW používají své vlastní adaptivní algoritmy, které výrobce obvykle propaguje jako know-how . Algoritmy a nastavení většiny RAW konvertorů však sahají zpět ke zdrojovému kódu dcraw - open source konvertoru , který řada autorů konvertorových programů (například SilkyPix) poctivě uvádí v dokumentaci programu.
Anti-aliasing, anti-aliasing, blurring nebo low-pass filtr – kterýkoli z těchto názvů lze použít v různých zdrojích.
Tento filtr se aplikuje na matrici před barevným filtrem. Jeho hlavním účelem je eliminovat moaré na fotografiích, které vzniká při focení tzv. pravidelných struktur (často se opakujících prvků). Moaré se může objevit například na cihlové zdi nebo na látce bundy, halenky atd. Čím agresivnější antialiasingový filtr je použit, tím je méně pravděpodobné, že způsobí moaré, ale takové filtry mají i nevýhodu: rozostřují obraz fotografie a při bližším zkoumání se ukáží jako neostré, rozmazané (rozmazané). Pravda, znatelný rozdíl mezi fotografiemi pořízenými s filtry a bez nich vzniká pouze při použití kvalitní ostré optiky. Vývoj digitálních fotoaparátů ve směru zjednodušení jejich použití, touha získat výsledný produkt – soubor jpg, bez navýšení nákladů na zpracování přímo ve fotoaparátu, však vedly k rozhodnutí použít difuzní filtr. Toto se stalo kompromisním řešením, nyní široce používaným. [3]
Navzdory tomu, že se rozostřovací filtr nyní používá v drtivé většině matic s mozaikovými barevnými filtry, došlo v průběhu roku 2013 k trendu eliminace antialiasingových filtrů pro doostření a detailování fotografií. Nejprve začali výrobci představovat dva modely svých fotoaparátů, s rozmazávacími filtry a bez nich, a poté, s obnovením řady, vydali jeden model bez filtru. Například Sony A7 a Sony A7R, Nikon D800 a Nikon D800E, Nikon D3300, Nikon D5300, Nikon D7100 atd. Fujifilm v tomto ohledu obecně stojí stranou. Díky svým senzorům barevného filtru X-Trans, které jsou díky speciálnímu vzoru barevného filtru odolné vůči moaré, odstranili antialiasingový filtr. Pentax se vyznamenal tím, že vydal fotoaparát Pentax K-3 s přepínatelným antialiasingovým filtrem.
Dlouho předtím Kodak také vyráběl dva fotoaparáty, DCS Pro SLR/n a DCS Pro SLR/c [4] , které využívaly snímače bez vymývacího filtru. [5] .
Přísně vzato, zmírnění tohoto typu artefaktu je volitelné a může být kompenzováno následným zpracováním konkrétního snímku v souladu s cíli fotografa.
Bayerův filtr je zpočátku nejen úplně první variantou uspořádání filtrů na matrici, ale také nejsnáze zpracovatelnou variantou filtru. I rychlá bilineární interpolace dává „konečný výsledek“ v podobě plnobarevného RGB obrazu.
Na rozdíl od tradičního Bayer RGGB filtru s různými barevnými filtry vyžaduje získání RGB složek každého pixelu složitější algoritmy, které berou v úvahu hodnoty všech okolních pixelů v určitých proporcích. Neideální barevné podání a ztráta 2/3 světelného toku na filtrech však donutila vývojáře hledat možné změny v poli filtrů.
Snaha zvýšit barevnou přesnost zelených barev vedla k vývoji filtru RGEB, ve kterém je polovina zelených buněk nahrazena zelenomodrou („smaragd“, anglicky smaragd ).
| G | R |
| B | E |
Snímky pořízené pomocí takových snímačů se vyznačují jemnějšími přechody modré barvy a zeleného listí. Používá jej v některých fotoaparátech Sony.
Někdy se také používají filtry CYGM :
| C | Y |
| G | M |
Tento filtr je zajímavý tím, že propouští přibližně 2/3 dopadajícího světla, 1/3 zpožďuje. Tak je dosaženo zvýšení celkové fotosenzitivity matrice. Výsledný barevný prostor je však horší než u aditivní sady RGB filtrů.
RGBW filtry v běžných panchromatických světelných podmínkách poskytují vyšší citlivost na světlo, ale horší reprodukci barev. V osvětlení blízkém monochromatickému RGBW překonává RGGB ve všech ohledech díky většímu počtu pixelů, které vnímají světlo.
Problémy, které jsou vlastní filtrům Bayer, byly navrženy tak, aby vyřešily novou generaci digitálních fotosenzitivních matic – matice Foveon X3 , ve kterých se každý pixel skládá ze tří vrstev, z nichž každá vnímá svou vlastní barvu.
Od roku 2008 je příliš brzy hovořit o výhodách matic s dichroickými zrcadly uvnitř každého pixelu ( Nikon RGB matrix ), protože ještě neopustily fázi prototypu. Je však zřejmé, že matrice s CFA budou mít oproti nim jedinou výhodu – vyrobitelnost.
Právě tyto objektivní nedostatky, které byly patrné zejména na raných zařízeních s nízkým rozlišením, nedostatečně přesně zvolenou silou low-pass filtru a dosti slabými ostřícími algoritmy, vedly k rozšířenému a přetrvávajícímu názoru na fatální nedostatky digitální fotografie ve srovnání s filmem. a dala vzniknout i dalším, méně zřejmým legendám.
Bayerův filtr a uspořádání prvků přijímajících světlo ve stejné rovině pochází z rastrové metody barevné fotografie.
Na rozdíl od " Autochrome " desek má však rastr na matrici pravidelnou periodickou strukturu. To někdy vede při formálně lepších parametrech vybavení k subjektivnímu názoru na „menší přirozenost“ digitálního barevného obrazu oproti filmovému, neboť periodické struktury jsou v přírodě oproti chaotickým vzácností.