Joukko värisuodattimia ( värisuodattimien mosaiikki ) on osa valokuvalaitteen valoherkkää matriisia , joka suorittaa kuvan spatiaalisen värierottelun käyttämällä valoantureita - eriväristen suodattimien takana olevia matriisipikseleitä . Jokainen valoherkkä elementti on peitetty yhdellä valosuodattimella.
| järjestelmä | otsikko | kuvaus | elementin koko (pikseliä) |
|---|---|---|---|
| Bayerin suodatin | Yleisin RGB - suodatin. 1 sininen, 1 punainen, 2 vihreä | 2×2 | |
| RGBE | Yksi vihreistä suodattimista on korvattu smaragdisuodattimella . Sony käytti sitä 8 megapikselin ICX456-matriisissa ja Sony CyberShot DSC-F828 -kamerassa. [yksi] | 2×2 | |
| CYYM | Syaani, 2 keltaista, magenta. Kodak. [2] | 2×2 | |
| CYGM | Sininen, keltainen, vihreä, violetti. Käytetty joissakin Kodak-kameroissa. | 2×2 | |
| Bayerin RGBW | yksi vihreistä suodattimista on vaihdettu valkoiseen, muuten samanlainen kuin tavallinen Bayer-suodatin. Voittaa hieman valoherkkyyttä ja voittaa valokuvauksen leveysasteen noin 1 pykälällä. | 2×2 | |
| RGBW#1 | kolme esimerkkiä Kodak RGBW -suodattimista, joissa 50 % valkoista. Muihin verrattuna ne voittavat valoherkkyyden ja valokuvausleveyden ja häviävät värien toistossa. Ne eroavat toisistaan välttämättömien prosessointialgoritmien ja rakenteellisen kohinan ( eng. pattern noise ) luonteen suhteen, joka syntyy suodatinrakenteen suuresta (perinteiseen Bayer-suodattimeen verrattuna) spatiaalisesta jaksosta. Löytyi sovellus, jossa vaaditaan suurta valoherkkyyttä ja väritiedot ovat toissijaisia: tekniset televisiojärjestelmät, videovalvonta , autojen DVR :t . | 4×4 | |
| RGBW#2 | |||
| RGBW#3 | 2×4 | ||
| X-Trans | Suurempi X-Trans-toistoalue (6x6) vähentää moiréa, jolloin Fujifilm X-Pro 1 voi poistaa anti-moire-suodattimen ja parantaa kuvan yksityiskohtia. | 6×6 |
Koska matriisin jokainen perusvalodiodi sijaitsee perusvalosuodattimen takana, se tallentaa vain tietoja pikselin kirkkaudesta osittaiseen värierottuun kuvaan. Värikuvan saamiseksi jossakin vakioväriavaruudessa nämä tiedot on tulkittava käyttämällä prosessia nimeltä debayerization . Tällöin punaista, vihreää ja sinistä väriä rekisteröivät pikselit erotetaan ja tiedot muunnetaan väritiedostoksi. Yksinkertainen bilineaarinen interpolointi ei sovellu tähän, koska kirkkaat kohteet saavat tässä tapauksessa värireunuksen. Digikameroiden ja RAW-muuntimien valmistajat käyttävät omia adaptiivisia algoritmejaan, joita valmistaja yleensä mainostaa taitotietona . Useimpien RAW-muuntimien algoritmit ja asetukset menevät kuitenkin takaisin dcraw'n lähdekoodiin - avoimen lähdekoodin muuntimeen , jonka monet muunnosohjelmien (esimerkiksi SilkyPix) kirjoittajat mainitsevat rehellisesti ohjelman dokumentaatiossa.
Anti-aliasing, anti-aliasing, sumennus tai alipäästösuodatin - mitä tahansa näistä nimistä voidaan käyttää eri lähteissä.
Tämä suodatin lisätään matriisiin ennen värisuodatinta. Sen päätarkoituksena on poistaa valokuvista moireet , joita esiintyy kuvattaessa niin kutsuttuja säännöllisiä rakenteita (usein toistuvia elementtejä). Moiré voi esiintyä esimerkiksi tiiliseinässä tai takin, puseron jne. kankaalla. Mitä aggressiivisempaa anti-aliasing-suodatinta käytetään, sitä vähemmän todennäköisesti se aiheuttaa moiréa, mutta tällaisilla suodattimilla on myös haittapuolensa: ne hämärtää valokuvan kuvaa ja tarkemmin tarkasteltuna osoittautua sumeaksi, tahriintuneeksi (sumeaksi). Totta, huomattava ero suodattimilla ja ilman otettuja valokuvia syntyy vain käytettäessä korkealaatuista, terävää optiikkaa. Digikameroiden kehittäminen niiden käytön yksinkertaistamisen suuntaan, halu saada lopputuote - jpg-tiedosto ilman, että lisäsi käsittelyn kustannuksia suoraan kamerassa, johti kuitenkin päätökseen käyttää hajasuodatinta. Tästä tuli kompromissiratkaisu, jota käytetään nykyään laajalti. [3]
Huolimatta siitä, että sumennussuodatinta käytetään nykyään suurimmassa osassa matriiseja, joissa on mosaiikkivärisuodattimet, vuoden 2013 aikana on ollut suuntaus poistaa anti-aliasing-suodattimet valokuvien terävöittämiseksi ja tarkentamiseksi. Aluksi valmistajat alkoivat esitellä kahta mallia kameroistaan, hämäräsuodattimilla ja ilman, ja sitten linjan uusimisen myötä he julkaisivat yhden mallin ilman suodatinta. Esimerkiksi Sony A7 ja Sony A7R, Nikon D800 ja Nikon D800E, Nikon D3300, Nikon D5300, Nikon D7100 jne. Fujifilm erottuu tässä suhteessa yleisesti. Niiden X-Trans-värisuodatinsensorien ansiosta, jotka kestävät moiréa erityisen värisuodatinkuvion ansiosta, he ovat poistaneet anti-aliasing-suodattimen. Pentax erottui siitä, että se julkaisi Pentax K-3 -kameran, jossa oli vaihdettava anti-aliasing-suodatin.
Kauan ennen sitä Kodak valmisti myös kaksi kameraa, DCS Pro SLR/n ja DCS Pro SLR/c [4] , joissa käytettiin antureita ilman pesusuodatinta. [5] .
Tarkkaan ottaen tämäntyyppisten artefaktien vähentäminen on valinnaista, ja se voidaan kompensoida jälkikäsittelyllä tietyn kuvan valokuvaajan tavoitteiden mukaisesti.
Bayer-suodatin ei ole alun perin vain ensimmäinen vaihtoehto suodattimien järjestelystä matriisissa, vaan myös helpoin käsitellä. Jopa nopea bilineaarinen interpolointi antaa "lopullisen tuloksen" täysvärisenä RGB-kuvana.
Toisin kuin perinteinen Bayer RGGB -suodatin, jossa on erilaisia värisuodattimia, kunkin pikselin RGB-komponenttien saaminen vaatii monimutkaisempia algoritmeja, jotka ottavat huomioon kaikkien ympäröivien pikselien arvot tietyissä suhteissa. Epäihanteellinen värintoisto ja 2/3:n menetys suodattimien valovirrasta pakottivat kuitenkin kehittäjät etsimään mahdollisia muutoksia suodatinvalikoimaan.
Halu lisätä vihreiden värien väritarkkuutta johti RGEB-suodattimen kehittämiseen, jossa puolet vihreistä soluista korvataan vihreä-sinisellä ("smaragdi", englantilainen smaragdi ).
| G | R |
| B | E |
Tällaisilla antureilla otetut kuvat erottuvat tasaisemmista sinisten värien ja vihreiden lehtien siirtymistä. Sitä käyttää joissakin Sonyn kameroissa.
CYGM-suodattimia käytetään myös joskus :
| C | Y |
| G | M |
Tämä suodatin on mielenkiintoinen siinä mielessä, että se läpäisee noin 2/3 tulevasta valosta ja viivästyttää 1/3. Siten saavutetaan matriisin yleisen valoherkkyyden kasvu. Tuloksena oleva väriavaruus on kuitenkin huonompi kuin lisättävällä RGB-suodatinsarjalla.
RGBW-suodattimet normaaleissa pankromaattisissa valaistusolosuhteissa antavat enemmän valoherkkyyttä, mutta huonontavat värintoistoa. Lähes yksivärisessä valaistuksessa RGBW ylittää RGGB:n kaikissa suhteissa, koska valoa havaitsevien pikselien määrä on suurempi.
Bayer-suodattimiin liittyvät ongelmat on suunniteltu ratkaisemaan uuden sukupolven digitaalisia valoherkkiä matriiseja - Foveonin X3 - matriiseja , joissa jokainen pikseli koostuu kolmesta kerroksesta, joista jokainen havaitsee oman värinsä.
Vuodesta 2008 lähtien on liian aikaista puhua matriisien eduista, joissa on dikroiset peilit jokaisen pikselin sisällä ( Nikon RGB -matriisi ), koska ne eivät ole poistuneet prototyyppivaiheesta. On kuitenkin selvää, että matriiseilla, joissa on CFA, on ainoa etu verrattuna niihin - valmistettavuus.
Juuri nämä objektiiviset puutteet, jotka ilmenivät varsinkin varhaisissa laitteissa, joissa on alhainen resoluutio, riittämättömästi valittu alipäästösuodattimen voimakkuus ja melko heikot terävöitysalgoritmit, johtivat laajalle ja sitkeälle mielipiteelle digitaalisen valokuvauksen kohtalokkaista puutteista elokuvaan verrattuna, ja synnytti myös muita, vähemmän ilmeisiä legendoja.
Bayer-suodatin ja valoa vastaanottavien elementtien sijoittelu samaan tasoon ovat peräisin värikuvauksen rasterimenetelmästä.
Toisin kuin " Autochrome " -levyt, matriisin rasterilla on kuitenkin säännöllinen jaksollinen rakenne. Tämä johtaa toisinaan muodollisesti paremmilla laiteparametreilla subjektiiviseen mielipiteeseen digitaalisen värikuvan "vähemmän luonnollisuudesta" verrattuna filmiin, koska luonnossa jaksolliset rakenteet ovat harvinaisuus kaoottisiin verrattuna.