Una matriz de filtros de color ( un mosaico de filtros de color ) es una parte de la matriz sensible a la luz de un dispositivo fotográfico que realiza la separación espacial del color de la imagen utilizando fotosensores: píxeles de matriz ubicados detrás de filtros de diferentes colores. Cada elemento fotosensible está cubierto por un filtro de luz de matriz.
| esquema | título | descripción | tamaño del elemento (píxeles) |
|---|---|---|---|
| filtro bayer | El filtro RGB más común . 1 azul, 1 rojo, 2 verdes | 2×2 | |
| RGBE | Uno de los filtros verdes ha sido reemplazado por uno esmeralda . Fue utilizado por Sony en la matriz ICX456 de 8 megapíxeles y en la cámara Sony CyberShot DSC-F828. [una] | 2×2 | |
| CYYM | Cian, 2 amarillo, magenta. Kodak. [2] | 2×2 | |
| CYGM | Azul, amarillo, verde, morado. Utilizado en algunas cámaras Kodak. | 2×2 | |
| RGBW de Bayer | uno de los filtros verdes ha sido reemplazado por uno blanco, por lo demás similar al filtro estándar de Bayer. Ligeramente gana en fotosensibilidad y gana en latitud fotográfica por aproximadamente 1 parada. | 2×2 | |
| RGBW#1 | tres ejemplos de filtros Kodak RGBW , con un 50% de blanco. Respecto al resto, ganan en sensibilidad lumínica y latitud fotográfica y pierden en reproducción del color. Se diferencian entre sí en los algoritmos de procesamiento necesarios y en la naturaleza del ruido estructural ( ing. patrón de ruido ), creado por un período espacial grande (en comparación con el filtro Bayer tradicional) de la estructura del filtro. Se encontró una aplicación donde se requiere una alta sensibilidad a la luz y la información de color es secundaria: sistemas técnicos de televisión, videovigilancia , DVR para automóviles . | 4×4 | |
| RGBW#2 | |||
| RGBW#3 | 2×4 | ||
| X-Trans | El área de repetición X-Trans más grande (6x6) reduce el muaré, lo que permite que Fujifilm X-Pro 1 elimine el filtro antimoiré y mejore los detalles de la imagen. | 6×6 |
Dado que cada fotodiodo elemental de la matriz está ubicado detrás de un filtro de luz elemental, captura solo información sobre el brillo de su píxel en una imagen separada por color parcial . Para obtener una imagen en color en uno de los espacios de color estándar , estos datos deben interpretarse mediante un proceso llamado desbayerización . En este caso, se separan los píxeles que registran los colores rojo, verde y azul, y luego la información se convierte en un archivo de color. La interpolación bilineal simple no es adecuada para esto, ya que los objetos brillantes adquieren un borde de color en este caso. Los fabricantes de cámaras digitales y convertidores RAW utilizan sus propios algoritmos adaptativos, que el fabricante suele anunciar como conocimientos técnicos . Sin embargo, los algoritmos y la configuración de la mayoría de los convertidores RAW se remontan al código fuente de dcraw , un convertidor de código abierto , que muchos autores de programas de conversión (por ejemplo, SilkyPix) mencionan honestamente en la documentación del programa.
Anti-aliasing, anti-aliasing, desenfoque o filtro de paso bajo: cualquiera de estos nombres se puede usar en diferentes fuentes.
Este filtro se aplica a la matriz antes que el filtro de color. Su objetivo principal es eliminar el muaré en las fotografías que se produce al fotografiar las denominadas estructuras regulares (elementos que se repiten con frecuencia). Por ejemplo, el moiré puede aparecer en una pared de ladrillos o en la tela de una chaqueta, blusa, etc. Cuanto más agresivo se utilice el filtro antisolapamiento, menos probable es que cause moiré, pero estos filtros también tienen una desventaja: desenfoca la imagen de la fotografía y, al examinarla más de cerca, resulta borrosa, manchada (borrosa). Es cierto que una diferencia notable entre las fotografías tomadas con y sin filtros surge solo cuando se utilizan ópticas nítidas de alta calidad. Sin embargo, el desarrollo de las cámaras digitales en la dirección de simplificar su uso, el deseo de obtener el producto final, un archivo jpg, sin aumentar el costo de procesamiento directamente en la cámara, llevó a la decisión de utilizar un filtro difuso. Esto se convirtió en una solución de compromiso, ahora ampliamente utilizada. [3]
A pesar de que el filtro de desenfoque ya se utiliza en la gran mayoría de matrices con filtros de color mosaico, durante 2013 se ha producido una tendencia a eliminar los filtros anti-aliasing para dar nitidez y detalle a las fotografías. En un principio, los fabricantes empezaron a presentar dos modelos de sus cámaras, con y sin filtros de desenfoque, y luego, con la renovación de la línea, sacaron un modelo sin filtro. Por ejemplo, Sony A7 y Sony A7R, Nikon D800 y Nikon D800E, Nikon D3300, Nikon D5300, Nikon D7100, etc. Fujifilm generalmente se destaca en este aspecto. Gracias a sus sensores de filtro de color X-Trans, que son resistentes al moiré debido al patrón de filtro de color especial, han eliminado el filtro anti-aliasing. Pentax se distinguió por el hecho de que lanzó una cámara Pentax K-3 con un filtro anti-aliasing conmutable.
Mucho antes de eso, Kodak también produjo dos cámaras, la DCS Pro SLR/n y la DCS Pro SLR/c [4] , que usaban sensores sin filtro de lavado. [5] .
Estrictamente hablando, la mitigación de este tipo de artefactos es opcional y puede compensarse mediante el procesamiento posterior de una imagen específica de acuerdo con los objetivos del fotógrafo.
El filtro de Bayer es inicialmente no solo la primera variante de la disposición de filtros en la matriz, sino también la variante de filtro más fácil de procesar. Incluso la interpolación bilineal rápida proporciona el "resultado final" en forma de una imagen RGB a todo color.
A diferencia del filtro RGGB tradicional de Bayer, con diferentes filtros de color, la obtención de los componentes RGB de cada píxel requiere algoritmos más complejos que tienen en cuenta los valores de todos los píxeles circundantes en determinadas proporciones. Sin embargo, la reproducción cromática no ideal y la pérdida de 2/3 del flujo luminoso en los filtros obligaron a los desarrolladores a buscar posibles cambios en la matriz de filtros.
El deseo de aumentar la precisión del color de los colores verdes condujo al desarrollo de un filtro RGEB en el que la mitad de las celdas verdes se reemplazan por verde-azul ("esmeralda", inglés esmeralda ).
| GRAMO | R |
| B | mi |
Las imágenes tomadas con dichos sensores se distinguen por transiciones más suaves de colores azules y follaje verde. Se utiliza en algunas cámaras de Sony.
Los filtros CYGM también se utilizan a veces :
| C | Y |
| GRAMO | METRO |
Este filtro es interesante porque transmite aproximadamente 2/3 de la luz incidente, retrasando 1/3. Por lo tanto, se logra un aumento en la fotosensibilidad general de la matriz. Sin embargo, el espacio de color resultante es peor que con un conjunto de filtros RGB aditivos.
Los filtros RGBW en condiciones normales de iluminación pancromática dan más sensibilidad a la luz, pero peor reproducción del color. En iluminación cercana a la monocromática, RGBW supera a RGGB en todos los aspectos debido a la mayor cantidad de píxeles que perciben la luz.
Los problemas inherentes a los filtros de Bayer se diseñaron para resolver una nueva generación de matrices fotosensibles digitales: las matrices X3 de Foveon , en las que cada píxel consta de tres capas, cada una de las cuales percibe su propio color.
A partir de 2008, es demasiado pronto para hablar de las ventajas de las matrices con espejos dicroicos en el interior de cada píxel ( matriz Nikon RGB ), ya que no han salido de la etapa de prototipo. Sin embargo, es obvio que las matrices con CFA tendrán la única ventaja sobre ellas: la capacidad de fabricación.
Fueron estas deficiencias objetivas, que eran especialmente notables en los primeros dispositivos con baja resolución, una intensidad de filtro de paso bajo elegida con poca precisión y algoritmos de nitidez bastante débiles, lo que llevó a una opinión generalizada y persistente sobre las fatales deficiencias de la fotografía digital en comparación con la película. y también dio lugar a otras leyendas menos evidentes.
El filtro de Bayer y la disposición de los elementos receptores de luz en un mismo plano tienen su origen en el método raster de la fotografía en color.
Sin embargo, a diferencia de las placas " Autochrome ", la trama de la matriz tiene una estructura periódica regular. Esto conduce a veces, con parámetros de equipo formalmente mejores, a una opinión subjetiva sobre la “menos naturalidad” de una imagen digital en color en comparación con las de película, ya que en la naturaleza las estructuras periódicas son una rareza en comparación con las caóticas.