A Bayer-szűrő ( Bayer- minta ) a színszűrők kétdimenziós tömbje, amely lefedi a fotomátrixok fotodiódáit . Digitális fényképezőgépek , videokamerák és szkennerek mátrixaiban színes kép előállítására szolgál . A Bayer szűrő 25% piros, 25% kék és 50% zöld elemekből áll, az ábrán látható módon elrendezve.
Történelmileg ez a legelső a színszűrő tömbök közül. Megalkotójáról, Dr. Bryce E. Bayerről ( Eg . Bryce Bayer ), a Kodak egyik alkalmazottjáról nevezték el , aki 1976-ban szabadalmaztatta az általa javasolt szűrőt. A többi fajtától való megkülönböztetés érdekében GRGB -nek , RGBG -nek vagy (ha igen ) nevezik. szükséges a vörös és kék pixelek átlós elrendezésének hangsúlyozása) RGGB .
A mátrix egy olyan eszköz, amely érzékeli a rá vetített képet. Mivel a félvezető fotodetektorok hozzávetőleg egyformán érzékenyek a látható spektrum minden színére, a színes kép érzékelése érdekében minden fotodetektort az egyik elsődleges színből álló fényszűrővel borítanak: piros, zöld, kék ( RGB színmodell ).
A szűrők használatának köszönhetően minden fotodetektor a képterület színinformációinak csak 1/3-át érzékeli, 2/3-át pedig levágja a szűrő. A fennmaradó színösszetevők megszerzéséhez a szomszédos cellák értékeit használják. A hiányzó színösszetevőket a kamera processzora a szomszédos cellákból származó adatok alapján számítja ki a demoszaicin algoritmussal végzett interpoláció eredményeként. Így a mátrix 9 vagy több fotodiódája vesz részt a pixel végső színértékének kialakításában.
A klasszikus Bayer szűrő három elsődleges színből álló szűrőket használ a következő sorrendben:
| G | R |
| B | G |
Ugyanakkor minden cellában kétszer annyi zöld fotodióda található, mint más színű fotodiódák, ennek következtében egy ilyen szerkezet felbontása a spektrum zöld tartományában maximális.
A debayerizációs műtermékek láthatóságának csökkentése érdekében módosított Bayer-szűrőket fejlesztettek ki, amelyek olyan változtatásokat tartalmaztak, amelyek „felhígították” a homogén periodikus struktúrát a színpixelek egy részének „helytelen” elrendezésével. A minimum 4 pixeles mátrixelem helyett egy 12 vagy 24 pixeles ismétlődik. A kapott kép feldolgozásához szükséges számítási teljesítmény jelentős növekedése miatt azonban nem találtak tömeges alkalmazást. [egy]
Készítsünk képet az eredeti tárgyról (az áttekinthetőség kedvéért a része ki van nagyítva):
| → |
Ez három színösszetevőt eredményez:
| ↓ | ||
| ↓ | ||
Így olyan képet kaptunk, amelynek minden pixele csak egy-egy színkomponenst tartalmaz, amelyet a lencse rávetít az egyik tárgypontra. És csak 4 tárgypont, amelyek egymás mellett helyezkednek el, és amelyeket az objektív az RGGB pixelblokkra vetít, hozzávetőlegesen alkotja az 1. átlagolt tárgypont teljes RGB-készletét. Továbbá a kamera processzorának speciális matematikai interpolációs módszerekkel ki kell számítania a hiányzó színösszetevőket minden ponthoz. Az eredmény a következő kép:
Ahogy a képen is látszik, ez a kép elmosódottabbnak bizonyult, mint az eredeti. Ez a hatás bizonyos információk elvesztésével jár a Bayer szűrő működése következtében. A kamera processzorának javításához növelnie kell a kép tisztaságát. A mesterséges élesítés folyamatát élesítésnek nevezik . Ezenkívül ebben a pillanatban a processzor más műveleteket is végrehajthat: módosíthatja a kontrasztot, a fényerőt, elnyomja a digitális zajt stb., az eszköz típusától függően. Az élesebb képek elérése elsősorban az érzékelő pixelszámának növelésével érhető el, ami csökkenti az elmosódást. Mivel a fényképezőgép processzorának feldolgozási teljesítménye korlátozott, sok fotós szívesebben végzi ezeket a műveleteket kézzel, személyi számítógépen. Minél olcsóbb a kamera, annál kevesebb lehetőség van ezen funkciók befolyásolására. A professzionális fényképezőgépekben a képjavító funkciók egyáltalán nincsenek, vagy ki is kapcsolhatók.
Az egylencsés tükörreflexes digitális fényképezőgépek (és egyes kompakt fényképezőgépek) modern modelljei lehetővé teszik a képek rögzítését az ún. "nyers" nyers formátum, ahol a képet fénysűrűségjelek formájában rögzítik minden diódában, azaz fekete-fehér formában, színforma nélkül, és a közvetlenül a mátrixból nyert adatok fájlba írva , amelyek interpoláció során bármilyen formában képet alkotnak egy számítógépen, sokkal nagyobb számítási teljesítménnyel és a transzformációs paraméterek kézi vezérlésével, amelyet különféle fotometriai problémák megoldására használnak. [2]
A Bayer-szűrő és a fényfogadó elemek egy síkban történő elrendezése a színes fényképezés raszteres módszeréből származik .