解決方案
早期的彩色攝影機常將光線分離到多個感測器,或使用依序切換的濾鏡,因而增加光學元件、對位問題與成本。1975年,柯達研究員布萊斯·拜爾取得一項更簡單的專利:把彩色馬賽克直接覆蓋在單一固態感測器上。
訣竅不在於對稱的RGB網格。拜爾的專利讓以亮度為主的元件每隔一個位置出現,實作為如今熟悉的2x2拜爾圖案,每有一個紅色和一個藍色取樣,就有兩個綠色取樣。
這種偏重符合人類感知:綠色承載了大部分感知亮度和邊緣細節。相機軟體可將稀疏的彩色取樣去馬賽克,還原成完整的RGB影像,而製造商則能讓相機保持堅固、輕巧且便宜。
達成什麼
亮度取樣頻率是色彩的兩倍
為何有效
它將所有彩色取樣保留在同一個成像平面上,解決了色彩套準問題。
它在綠色上使用兩倍的感光點,因為眼睛從綠色取得大部分的影像銳利度。
這個圖案足夠規律,適合簡單的重建演算法與感測器製造。
它將彩色擷取從光學對位問題,轉變為可重複的濾色陣列佈局問題。
可應用之處
當某種訊號的感知價值不均等時,把稀缺的取樣用在使用者最察覺的部分,其餘則以運算方式重建。
後續發展
拜爾彩色濾色陣列成為數位相機與照相手機的預設架構。後來的替代方案,如Foveon與手機的客製化馬賽克,對其部分設計構成挑戰,但雙綠色2x2佈局仍是單感測器彩色成像的常規起點。
追溯依據
參考來源
- Color imaging array Google Patents · patents.google.com ·
- Demosaicking Computational Photography · people.csail.mit.edu
- Bayer color filter array Federal Agencies Digitization Guidelines Initiative · digitizationguidelines.gov