En uppsättning färgfilter ( en mosaik av färgfilter ) är en del av den ljuskänsliga matrisen i en fotoenhet som utför rumslig färgseparation av bilden med hjälp av fotosensorer - matrispixlar placerade bakom filter med olika färger. Varje ljuskänsligt element täcks av ett arrayljusfilter.
| schema | titel | beskrivning | elementstorlek (pixlar) |
|---|---|---|---|
| Bayer filter | Det vanligaste RGB- filtret. 1 blå, 1 röd, 2 grön | 2×2 | |
| RGBE | Ett av de gröna filtren har bytts ut mot ett smaragd . Den användes av Sony i 8-megapixelmatrisen ICX456 och i Sony CyberShot DSC-F828-kameran. [ett] | 2×2 | |
| CYYM | Cyan, 2 gula, magenta. Kodak. [2] | 2×2 | |
| CYGM | Blå, gul, grön, lila. Används i vissa Kodak-kameror. | 2×2 | |
| Bayers RGBW | ett av de gröna filtren har bytts ut mot ett vitt, annars liknar det vanliga Bayer-filtret. Vinner något i ljuskänslighet och vinner i fotografisk latitud med ca 1 stopp. | 2×2 | |
| RGBW#1 | tre exempel på Kodak RGBW- filter, med 50 % vitt. Jämfört med resten vinner de i ljuskänslighet och fotografisk latitud och tappar i färgåtergivning. De skiljer sig sinsemellan i de nödvändiga bearbetningsalgoritmerna och i naturen hos det strukturella bruset ( eng. pattern noise ), som skapas av en stor (jämfört med det traditionella Bayer-filtret) rumsliga perioden av filterstrukturen. Hittade en applikation där hög ljuskänslighet krävs och färginformation är sekundär: tekniska tv-system, videoövervakning , bil DVR . | 4×4 | |
| RGBW#2 | |||
| RGBW#3 | 2×4 | ||
| X-Trans | Det större X-Trans-repeteringsområdet (6x6) minskar moiré, vilket gör att Fujifilm X-Pro 1 kan ta bort anti-moaréfiltret och förbättra bilddetaljerna. | 6×6 |
Eftersom varje elementär fotodiod i matrisen är placerad bakom ett elementärt ljusfilter, fångar den endast information om ljusstyrkan på dess pixel i en partiell färgseparerad bild. För att få en färgbild i en av standardfärgrymden måste dessa data tolkas med en process som kallas debayerization . I det här fallet separeras pixlarna som registrerar röda, gröna och blå färger och sedan omvandlas informationen till en färgfil. Enkel bilinjär interpolation är inte lämplig för detta, eftersom ljusa föremål får en färgkant i detta fall. Tillverkare av digitalkameror och RAW-omvandlare använder sina egna adaptiva algoritmer, vanligtvis annonserade som know-how av tillverkaren . Algoritmerna och inställningarna för de flesta RAW-omvandlare går dock tillbaka till källkoden för dcraw - en omvandlare med öppen källkod , som många författare till omvandlarprogram (till exempel SilkyPix) ärligt nämner i programdokumentationen.
Kantutjämning, kantutjämning, suddighet eller lågpassfilter - vilket som helst av dessa namn kan användas i olika källor.
Detta filter tillämpas på matrisen före färgfiltret. Dess huvudsakliga syfte är att eliminera moaré i fotografier som uppstår vid fotografering av så kallade vanliga strukturer (ofta upprepande element). Till exempel kan moiré förekomma på en tegelvägg eller på tyget i en jacka, blus etc. Ju mer aggressivt kantutjämningsfilter som används, desto mindre sannolikt är det att orsaka moiré, men sådana filter har också en nackdel: de göra bilden av fotografiet suddig och vid närmare undersökning visa sig vara suddig, utsmetad (suddig). Det är sant att en märkbar skillnad mellan fotografier tagna med och utan filter uppstår endast när man använder högkvalitativ, skarp optik. Utvecklingen av digitalkameror i riktning mot att förenkla deras användning, önskan att få slutprodukten - en jpg-fil, utan att öka kostnaden för bearbetning direkt i kameran, ledde till beslutet att använda ett diffust filter. Detta blev en kompromisslösning som nu används i stor utsträckning. [3]
Trots att suddighetsfiltret nu används i de allra flesta matriser med mosaikfärgfilter har det under 2013 funnits en trend mot att eliminera kantutjämningsfilter för att skärpa och detaljera fotografier. Till en början började tillverkarna presentera två modeller av sina kameror, med och utan suddiga filter, och sedan, med förnyelsen av serien, släppte de en modell utan filter. Till exempel Sony A7 och Sony A7R, Nikon D800 och Nikon D800E, Nikon D3300, Nikon D5300, Nikon D7100, etc. Fujifilm skiljer sig generellt sett i detta avseende. Tack vare deras X-Trans färgfiltersensorer, som är resistenta mot moiré på grund av det speciella färgfiltermönstret, har de eliminerat anti-aliasing-filtret. Pentax utmärkte sig genom att man släppte en Pentax K-3-kamera med ett omkopplingsbart anti-aliasing-filter.
Långt innan dess producerade Kodak även två kameror, DCS Pro SLR/n och DCS Pro SLR/c [4] , som använde sensorer utan tvättfilter. [5] .
Strängt taget är begränsning av denna typ av artefakter valfri och kan kompenseras för genom att efterbehandla en specifik bild i enlighet med fotografens mål.
Bayer-filtret är från början inte bara den allra första varianten av filterarrangemanget på matrisen, utan också den enklaste filtervarianten att bearbeta. Även snabb bilinjär interpolation ger "slutresultatet" i form av en RGB-bild i fullfärg.
Till skillnad från det traditionella Bayer RGGB-filtret, med olika färgfilter, kräver att erhålla RGB-komponenterna för varje pixel mer komplexa algoritmer som tar hänsyn till värdena för alla omgivande pixlar i vissa proportioner. Den icke-ideala färgåtergivningen och förlusten av 2/3 av ljusflödet på filtren tvingade dock utvecklarna att leta efter möjliga förändringar i filteruppsättningen.
Önskan att öka färgnoggrannheten hos gröna färger ledde till utvecklingen av ett RGEB-filter där hälften av de gröna cellerna ersätts av grönblå ("smaragd", engelsk smaragd ).
| G | R |
| B | E |
Bilder tagna med sådana sensorer kännetecknas av mjukare övergångar av blå färger och grönt bladverk. Den används i vissa kameror av Sony.
CYGM-filter används också ibland :
| C | Y |
| G | M |
Detta filter är intressant eftersom det sänder cirka 2/3 av det infallande ljuset, fördröjer 1/3. Således uppnås en ökning av matrisens totala ljuskänslighet . Den resulterande färgrymden är dock sämre än med en additiv RGB-filteruppsättning.
RGBW-filter i normala pankromatiska ljusförhållanden ger mer ljuskänslighet, men sämre färgåtergivning. I belysning nära monokromatisk överträffar RGBW RGGB i alla avseenden på grund av det större antalet pixlar som uppfattar ljus.
Problemen med Bayer-filter utformades för att lösa en ny generation av digitala ljuskänsliga matriser - Foveons X3 - matriser , där varje pixel består av tre lager, som vart och ett uppfattar sin egen färg.
Från och med 2008 är det för tidigt att tala om fördelarna med matriser med dikroiska speglar inuti varje pixel ( Nikon RGB-matris ), eftersom de inte har lämnat prototypstadiet. Det är dock uppenbart att matriser med CFA kommer att ha den enda fördelen framför dem - tillverkningsbarhet.
Det var dessa objektiva brister, som särskilt märktes på tidiga enheter med låg upplösning, otillräckligt noggrant vald lågpassfilterstyrka och ganska svaga skärpningsalgoritmer, som ledde till en utbredd och ihärdig åsikt om de fatala bristerna med digital fotografering jämfört med film, och gav också upphov till andra, mindre uppenbara legender.
Bayer-filtret och arrangemanget av ljusmottagande element i samma plan kommer från rastermetoden för färgfotografering.
Men till skillnad från " Autochrome "-plattorna har rastret på matrisen en regelbunden periodisk struktur. Detta leder ibland, med formellt bättre utrustningsparametrar, till en subjektiv uppfattning om den "mindre naturligheten" hos en digital färgbild jämfört med filmer, eftersom periodiska strukturer i naturen är en sällsynthet jämfört med kaotiska.