코닥의 베이어 필터로 하나의 흑백 센서가 색을 보게 되다

초기 컬러 비디오 카메라는 흔히 빛을 별도의 센서로 분리하거나 순차 필터를 사용했으며, 이는 광학 부품과 정렬 문제, 비용을 더했다. 1975년 코닥의 연구원 브라이스 베이어는 더 단순한 답을 특허로 냈다. 바로 하나의 고체 센서 위에 색 모자이크를 직접 얹는 것이었다.

비결은 대칭적인 RGB 격자가 아니었다. 베이어의 특허는 휘도 우세 요소가 한 칸씩 건너마다 나타나도록 했으며, 이는 오늘날 익숙한 2x2 베이어 패턴, 즉 빨강과 파랑 샘플마다 녹색 샘플 두 개를 두는 형태로 구현되었다.

그 편향은 인간의 지각과 맞아떨어졌다. 녹색은 지각되는 밝기와 윤곽 디테일의 상당 부분을 담고 있다. 카메라 소프트웨어는 듬성듬성한 색 샘플을 디모자이킹하여 완전한 RGB 이미지로 만들 수 있었고, 제조사들은 카메라를 견고하고 작고 저렴하게 유지할 수 있었다.

색보다 두 배 자주 휘도를 샘플링한다

모든 색 샘플을 하나의 이미징 평면에 유지함으로써 색 정합 문제를 해결했다.

눈이 이미지 선명도의 대부분을 추출하는 녹색에 두 배 많은 사이트를 할당했다.

그 패턴은 단순한 재구성 알고리즘과 센서 제조에 충분할 만큼 규칙적이었다.

색 포착을 광학 정렬 문제에서 반복 가능한 필터 배치 문제로 바꾸었다.

신호가 지각적 가치에서 불균등할 때는 부족한 샘플을 사용자가 가장 잘 인지하는 부분에 쓰고 나머지는 계산적으로 재구성하라.

베이어 컬러 필터 배열은 디지털 카메라와 카메라폰의 기본 아키텍처가 되었다. 포비온이나 맞춤형 휴대폰 모자이크 같은 후대의 대안들이 그 일부에 도전했지만, 녹색 두 개의 2x2 배치는 단일 센서 컬러 이미징의 통상적인 출발점으로 남아 있다.