Filtrul Bayer ( model Bayer ) este o matrice bidimensională de filtre color care acoperă fotodiodele fotomatricelor . Este folosit pentru a obține o imagine color în matricele camerelor digitale , camerelor video și scanerelor . Filtrul Bayer constă din 25% elemente roșii, 25% albastre și 50% verzi aranjate așa cum se arată.
Din punct de vedere istoric, acesta este primul dintre matricele de filtre de culoare. Numit după creatorul său, Dr. Bryce E. Bayer ( ing. Bryce Bayer ), angajat al Kodak , care a brevetat filtrul pe care l-a propus în 1976. Pentru a-l deosebi de alte soiuri, se numește GRGB , RGBG sau (dacă este este necesar să se sublinieze aranjarea diagonală a pixelilor roșu și albastru) RGGB .
Matricea este un dispozitiv care percepe imaginea proiectată pe ea. Deoarece fotodetectoarele cu semiconductor sunt aproximativ la fel de sensibile la toate culorile spectrului vizibil, pentru a percepe o imagine color, fiecare fotodetector este acoperit cu un filtru de lumină de una dintre culorile primare: roșu, verde, albastru ( model de culoare RGB ).
Datorită utilizării filtrelor, fiecare fotodetector percepe doar 1/3 din informațiile de culoare ale zonei imaginii, iar 2/3 sunt tăiate de filtru. Pentru a obține componentele de culoare rămase, se folosesc valorile din celulele adiacente. Componentele de culoare lipsă sunt calculate de procesorul camerei pe baza datelor din celulele adiacente, ca rezultat al interpolării utilizând algoritmul de demosaicing. Astfel, 9 sau mai multe fotodiode ale matricei sunt implicate în formarea valorii finale a culorii pixelului.
Filtrul Bayer clasic folosește filtre de trei culori primare în următoarea ordine:
| G | R |
| B | G |
În același timp, în fiecare celulă există de două ori mai multe fotodiode verzi decât fotodiode de alte culori, ca urmare, rezoluția unei astfel de structuri este maximă în regiunea verde a spectrului.
Pentru a reduce vizibilitatea artefactelor de debayerizare, au fost dezvoltate filtre Bayer modificate care conțin modificări care au „diluat” o structură periodică omogenă cu o aranjare „incorectă” a unei părți a pixelilor de culoare. În loc de un element matrice de minim 4 pixeli, se repetă unul de 12 sau 24 de pixeli. Cu toate acestea, ei nu au găsit aplicație în masă datorită creșterii semnificative a puterii de calcul necesare pentru procesarea imaginii rezultate. [unu]
Să facem o poză a obiectului original (pentru claritate, partea sa este mărită):
| → |
Rezultă trei componente de culoare:
| ↓ | ||
| ↓ | ||
Astfel, am obținut o imagine, fiecare pixel al căreia conține doar o componentă de culoare a unuia dintre punctele obiect proiectate pe ea de către lentilă. Și doar 4 puncte de obiect, situate unul lângă altul și proiectate de lentilă pe blocul de pixeli RGGB, formează aproximativ setul RGB complet al primului punct obiect mediu. Mai mult, procesorul camerei trebuie, folosind metode speciale de interpolare matematică, să calculeze componentele de culoare lipsă pentru fiecare punct. Rezultatul este următoarea imagine:
După cum puteți vedea în imagine, această imagine s-a dovedit a fi mai neclară decât cea originală. Acest efect este asociat cu pierderea unor informații ca urmare a funcționării filtrului Bayer. Pentru a repara camera procesor trebuie să crească claritatea imaginii. Procesul de ascuțire artificială se numește Ascutire . În plus, în acest moment procesorul poate aplica și alte operațiuni: modificarea contrastului, luminozitatea, suprimarea zgomotului digital etc., în funcție de modelul dispozitivului. Obținerea unor imagini mai clare se realizează în primul rând prin creșterea numărului de pixeli ai senzorului, ceea ce reduce neclaritatea acestuia. Deoarece puterea de procesare a procesorului camerei este limitată, mulți fotografi preferă să facă aceste operațiuni manual pe un computer personal. Cu cât camera este mai ieftină, cu atât mai puține oportunități de a influența aceste funcții. În camerele profesionale, funcțiile de corectare a imaginii lipsesc deloc sau pot fi dezactivate.
Modelele moderne de camere digitale reflex cu un singur obiectiv (și unele camere compacte) vă permit să înregistrați imagini în așa-numita. „brut” format brut , în care imaginea este înregistrată sub formă de semnale de luminanță în fiecare diodă, adică în formă alb-negru, fără a transporta nicio formă de culoare, iar datele obținute direct din matrice sunt \u200b \u200bscris în fișier , care, în timpul interpolării, formează o imagine sub orice formă pe un computer cu o putere de calcul mult mai mare și cu capacitatea de a controla manual parametrii de transformare, care este utilizat pentru rezolvarea diferitelor probleme fotometrice. [2]
Filtrul Bayer și aranjarea elementelor de recepție a luminii în același plan provin din metoda raster a fotografiei color .