Закон и право

Что такое цветовая модель байера. Сенсоры цифровых камер

Скромность — главный враг творческих людей, даже если вы учитесь только на третьем курсе театрального факультета. Иван Аникеев, руководитель театральной студии “Круги”, всего год назад поставил свой первый спектакль, но уже амбициозен и самоуверенно бросает вызов традициям.

“Скотный двор”, показы которого состоялись в Самарском институте культуры, на все 100% студенческий спектакль. Есть неизбежные шероховатости в игре актеров и музыкальном оформлении, зато практически никаких ограничений в выборе темы и экспериментах.

Герои поют гимн “Английских животных” и собственные версии композиций из рок-оперы “Иисус Христос — суперзвезда”, из декораций только две бочки, радиоприёмник и расписанные слоганами стены. Но постановка уже отмечена наградами театральных фестивалей, а в репертуаре молодой студии уже три спектакля и идет работа над четвертым.

ДГ поговорил с молодым режиссером из Новокуйбышевска о том, в чем преимущество студенческого театра перед профессиональным, как добиться авторитета перед однокурсниками и почему повесть Джорджа Оруэлла 1945 года вновь стала такой актуальной.


— Почему выбор для первой постановки пал на «Скотный двор» Оруэлла?

Почему сейчас? Выбор это, конечно. непростой. Все-таки произведение писалось в другие времена, о других событиях — ярких, известных, спорных и неоднозначных. Но бывают моменты, когда ты чувствуешь, что эпоха другая, люди другие, но те хромые события и какие-то комплексы, страхи, проявления того времени каким-то костылем добираются и до сегодня.

Я почувствовал (это было в конце курса), что на втором курсе уже нужно что-то ставить. Притом это было не по программе. Мы объединились с ребятами и решили, что надо выходить на спектакль, хочется показать себя, выходить на сцену.

Так как у меня уже есть режиссерское образование после училища культуры, я сказал, что могу возглавить эту работу. На меня пал абсолютно свободный от преподавателей выбор определить произведение для постановки. Я очень долго искал и выбрал именно “Скотный двор”, потому что чувствую, что многие темы произведения начинают потихонечку проявляться в наше время. И это совершенно осознанно — что первое впечатление, что этот спектакль про Советский Союз, это пинок куда-то туда.

Но я не жил в Советское время, и никто из исполнителей даже не знает, что это такое. Они видели это только со стороны, но я требовал, чтобы мы не уходили в простое изображальничество животных. Все-таки Оруэлл писал в то время, когда критика держала в строгих рамках. У него не было другой возможности, как написать абсолютно прямолинейную, хоть и метафорическую прозу. Он даже пытался использовать легкие для перевода английские фразы и термины, чтобы было понятно большей аудитории. Я думаю, что сейчас произведение очень актуально.

Мы выступали в Пензенском драматическом театре, и пензенцы очень живо реагировали. Там был один человек, который в конце спектакля сказал: “Вот только мельницу мы перестали строить, а остальное все про нас.” Конечно, под другим соусом, под другими масками, но мы говорим про сегодняшний день.


Это ужасно сложно. По началу я спекулировал, что у меня уже есть образование, что я что-то знаю, не зная ничего! Но режиссер, это человек, который, как мне кажется, это такой слепой, который ведет слепых в темной комнате, и они идут и вместе что-то создают.

Режиссер никогда не должен подавать вида, что он чего-то не знает. И тогда люди чувствуют авторитет, думая, что ты знаешь что-то большее.

“Скотный двор” — это мой первый спектакль. Сейчас у нас уже есть другие работы, мы называемся театральной студией “Krug_И”, которая существует и вне стен института. Но именно после “Скотного двора” я в одночасье стал руководителем, и ребята за мной пошли. У нас уже три спектакля на сегодняшний день и еще над одним мы начинаем работать.

— Насколько сейчас востребован студенческий театр?

На самом деле, идут охотно на студентов! В субботу мы показывали первый раз спектакль в этом полугодии, и в инстаграме был комментарий от женщины: “Я шла, ни на что не надеясь, все-таки студенты, ничего не умеют, что с них взять? Но в конце это меня удивило, по уровню это не уступает профессиональному театру!”

Но что я хочу сказать про студийный и студенческий театр — он всегда свободнее. Потому что такие большие посудины, как драмтеатр и прочие, подчас не могут в своем репертуаре использовать эксперименты. Там должна быть густонаселенная классика, тяжелая драматургия. А вот эксперименты с остротой они не всегда тянут.

Конечно, богатые декорации, хорошие артисты, талантливые режиссеры, но есть какой-то сегмент зрителей, которые ждут чего-то очень простого, но вместе с тем хлесткого.

Сейчас эпоха малых независимых театров. У больших театров будет свой зритель, но студенческие театры, а также полупрофессиональные и любительские делают, что им нравится. У них неограниченное время работы, могут брать любую драматургию, при этом имея малый бюджет.


— Постановка — довольно дорогое удовольствие, особенно для студентов.

Вообще, сейчас есть такое явление, как краудфайндинг. В этом плане стало очень легко. Можно в интернете привлечь инвесторов, расписав свою идею. Те люди, которые будут заинтересованы, они, естественно, будут по копеечке вкладывать деньги.

Нас никто не финансирует, мы делаем все на свои деньги, но мы работаем и создаем базу спектаклей, чтобы к нам ходили люди. Пока мы можем показывать бесплатно и набираться опыта. Пока мы не имеем права брать деньги и просто приглашаем зрителей, наших партнеров.

Наверное, вы заметили, что активность в зале нами поощряется и мы общаемся напрямую со зрителями. Без зрителя мы будем выглядеть полными идиотами на сцене.

— Что заставляет человека идти на театральный факультет и становиться режиссером?

Это вообще что-то патологическое, какая-то патология развития! С детства меня практически не было на уроках, потому что я всегда занимался какой-нибудь елкой или еще чем-нибудь.

Я наблюдал, как учителя готовили “елки”, как люди, которые сегодня у тебя ведут литературу, завтра играют Бабу Ягу и еще кого-то. Но в школе не было драматического кружка и чего-то подобного в самом Новокуйбышевске — театрального коллектива, где можно начать расти с начальной школы. Поэтому я это все наблюдал, я постоянно крутился вокруг лицедейства, которое происходило в школе. Но записался в хор. Петь я не умел, в этом мы быстро убедились, но два раза в неделю можно было выходить на сцену и мне это нравилось!

Я решил обратиться за советом к создателю театра “Грань” Эльвире Анатольевне Дульщиковой. Как раз Денис Бокурадзе ее преемник, ее ученик. Я бывал на ее спектаклях, это еще одна моя школа. Все время спрашивал у нее: “Эльвира Анатольевна, каждый ваш спектакль, как сон — сидишь и забываешь, где ты находишься”. Она давала мне какие-то первые советы, говорила, куда поступить, с чего начать. Что такое театр, что такое режиссура, я узнал от этого человека. И вот постепенно я очнулся уже на третьем курсе СГИКа!


— Где можно увидеть постановку студенческого театра, кроме стен вуза?

Мы активно участвуем в разных фестивалях по России. Мы были в Пензе, в Димитровграде мы взяли первое место с этим спектаклем. Сейчас стараемся новые спектакли куда-то отправить. Собираемся в Питер, в Москву. По малым городам мы поездили, дипломов у нас достаточно! Не как у студентов СГИКа, а как у студии “Krug_И”. У нас, как я думаю, уже есть какая-то база.

Мы столкнулись с тем, что у малых театров в России очень мало фестивалей, хотя у профессиональных театров еще хуже. Но с полулюбительскими, со студенческими театрами пока есть куда отправиться. Хотя до следующего сентября будем показывать пока здесь, на наших площадках. Мы иногда бываем в университете связи, будем показывать в каких-то ДК.

Своего помещения пока нет, хотя мы прорабатываем варианты аренды какой-то площадки, хотя бы подвальчика, потому что зритель у нас есть. Все профессиональные показатели, которые необходимы для создания студии, у нас имеются. Зритель к нам идет.

— Насколько Самара соответствует статусу театрального города?

Здесь есть театралы, которые приучены к какому-то театру. Например, отдают предпочтение Драме, СамАрту, ездят в “Грань”. Здесь ценят театральное творчество.

Но у нас бывают и случайные зрители. И опять же, Оруэлл, “Скотный двор” — это интересно. Я обнаружил совпадение, что в книжных магазинах вдруг появилась проза Оруэлла. У читателей возник интерес к этим произведениям и они задаются вопросом, где можно увидеть Оруэлла на сцене? А это нечастое явление. Поэтому они, естественно, идут к нам.

У нас бывают совершенно дикие зрители, которые никогда не были в театре, которые даже не могут объяснить своих эмоций! Например, у нас есть спектакль “Салемские колдуньи”, и мне очень запомнился один человек. Я думаю, это наш лучший зритель, потому что бывают такие, как в известном фильме с Фаиной Раневской, “Это импрессионизм! Это формализм!”. А здесь он просто пишет: “Ага! Я понял! Это как “Панночка”! Это хороший спектакль!”. Это настоящий живой комментарий. Мне нравятся такие диковатые зрители, которые выходят и говорят: «Театр — это круто!».

Мы все-таки рассчитываем на современного молодого думающего человека, очень креативного, который интересуется всеми интеллектуальными сферами. Вот эта категория у нас доминирует, эти люди к нам идут. Конечно, у нас зритель разных возрастов, но акцент мы делаем на нашего современника.


— Высказывается такое мнение, что молодые люди меньше ходят в театр, что театр начинает стареть?

Когда люди говорят, что угасает интерес, не для кого ставить, значит режиссеру надо сдавать трудовую книжку и отправляться на пенсию! Нужно уходить достойно!

Многие люди, которые работали в другую эпоху, просто не смогли подстроиться. Профессия режиссера — это чувствовать то, что происходит вокруг. Театр живет сегодня. Но когда ты начинаешь ругать свое время, значит время твое вышло.

Интерес к театру не угасал, но нужно грамотно этот интерес пробуждать и поддерживать. Молодежь идет в театр. Мои знакомые, которые не имеют прямого отношения к театру, стоят в очереди за билетами в “Грань”, они идут к нам — театр очень востребован. Они пытаются пробиться на “Побег из Шоушенка”, потому что это огромное художественное явление. То есть все с театром в порядке!

Кажись, Фуджа-то наигралась с экзотическим байером:)

А давайте-ка сегодня поговорим немного о системах цветоразделения и вариантах байера - история интересная.

Вообще самый качественный вариант цветоразделения - 3 матрицы с дихроической призмой - 3CCD . Здесь и далее картинки натырены из Википедии.

Активно применялся и применяется в видеокамерах. Для фотокамер этот способ малоприменим - дело в том, что практически невозможно чисто механически совместить три изображения на трех отдельных сенсорах настолько точно, чтобы получить разрешение хотя бы в несколько мегапикселей. Кроме того, конструкция получается довольно громоздкой. Поэтому решение используется только в видеокамерах.

Второй вариант - многослойные сенсоры, которые по структуре в чем-то имитируют цветную фотопленку. Самый известный пример - сигмовский X3 Foveon . Принцип действия такого сенсора основан на том, что свет с разными длинами волн проникает в кремний на разную глубину.


Поскольку нет мозаики байеровского фильтра, то не нужна интерполяция, и разрешение картинки получается по-настоящему честным.
Но у фовеона свои проблемы, в частности искажение цвета из-за метода цветоразделения, особенно в красном канале, который на сенсоре лежит в самом низу, и до него доходят лучи, искаженные предыдущими двумя слоями. Все эти искажения приходится исправлять с помощью матричных профилей, из-за чего сильно растут шумы, деградирует картинка.
Камеры Sigma достаточно дороги и в целом коммерческим успехом не пользуются. Хотя у Фовеона множество приверженцев-энтузиастов.

Третий и самый популярный вариант - классический байеровский фильтр и его вариации.
Принцип действия фильтра прост - поверх ячеек лежит мозаика из цветных фильтров, пропускающих лучи разного цвета. Получается три ЧБ канала, каждый из которых отражает яркость лучей, прошедших через свой цветной фильтр. При обработке вся эта информация из трёх черно-белых каналов интерполируется в конечное цветное изображение.

На самом деле, можно считать, что у байера четыре канала, потому что зеленых ячеек вдвое больше, чем красных или синих. Это связано с тем, что зеленый канал наиболее важен для человеческого зрительного аппарата и несет для нас наиболее полезную яркостную информацию. Тогда как синий и красный каналы по сути являются цветоразностными.
У байера есть свои недостатки. В первую очередь это недостаточное цветовое разрешение итоговой картинки - поскольку она всегда является плодом интерполяции. Сейчас RAW-конвертеры научились более-менее сносно интерполировать недостающую информацию, однако все равно тот же 4-мегапиксельный Фовеон по разрешающей способности приравнивают к 10-мегапиксельному байеру - и не зря. Простейшую геометрию не обманешь никакими алгоритмами. Поэтому пришлось наращивать мегапиксели и упираться в дифракцию.

В разное время в истории развития цифровых камер появлялись разного рода "экзотические" вариации байеровского фильтра.

Например, в начале 2000-х Sony сделала вариант RGBE (E for Emerald), где половина зеленых ячеек заменена изумрудными:

Вроде бы как это позволило значительно улучшить цветопередачу и приблизить ее к тому, как цвет воспринимается человеческим глазом.
Рассматривая семплы со знаменитой в свое время камеры Sony F-828, в принципе я могу сказать, что цвет у нее неплохой, но принципиальных отличий от современных камеры с обычным байером я не вижу, если честно.

Технология RGBE использовалась Сони недолго, и они вернулись к улучшению традиционного байера.

В конце 90-х также появились сенсоры с байером, основанном на инвертированном наборе первичных цветов - CYGM (cyan, yello, green, magenta). Вот оказывается даже такое было.

Использовались такие сенсоры в некоторых компактах Кэнона и Никона, а также у Кодака, на рубеже 90-х и 2000-х годов.
Основной плюс такого фильтра в том, что он очевидно более "прозрачен", чем классический байеровский. То есть его светопропускание значительно выше, значит можно увеличить чувствительность сенсора и расширить динамический диапазон.
Но все это происходит в ущерб качеству цветоразделения, поскольку каждый фильтр пропускает сравнительно широкую полосу спектра, и разделить соседние оттенки при этом довольно трудно.
Поэтому фотографии с таких камер получались довольно "тухлые" по цвету, и даже агрессивная обработка тут не помогала - что матрица не захватила, то можно только нафантазировать.

Эта технология по вполне понятным причинам тоже долго не прожила.

За несколько лет до своего банкротства в 2007-м году Кодак успел запатентовать еще один вид байера, где половина зеленых ячеек были сделаны совершенно прозрачными. В нескольких вариациях.

Ячейки без фильтров должны по идее улучшить общую чувствительность сенсора.
Пошли такие сенсоры в какие-то реальные модели камер или не пошли - мне лично не известно. Скорее всего на их основе делаются высокочувствительные сенсоры специального назначения.

В течение почти десяти лет Фуджи делала камеры на основе собственной технологии байера "EXR" в нескольких вариациях.

Ячейки в таком сенсоре расположены по диагонали, что позволяет объединять соседние ячейки одного цвета для получения большей чувствительности. Кроме того, при таком расположении ячеек возможны более сложные структуры, позволяющие часть ячеек экспонировать сильнее, а другую часть - слабее, получая больший динамический диапазон.
На основе технологии Фуджи сделали два вида сенсоров CCD (SuperCCD), в которых за счет такой структуры не только повышается разрешение, но и за счет дополнительных маленьких ячеек с низкой чувствительностью можно получить расширенный динамический диапазон.


SuperCCD продержался аж до 2010 года в разных моделях камер Фуджи, но позже все равно уступил место BSI (back side illuminated) CMOS, но с диагональным байером.

Проблема любого байеровского фильтра в том, что он склонен после интерполяции давать цветной муар на периодических структурах. По сути это биение частот, а цветной рисунок возникает как раз именно из-за чередования цветных ячеек на байере. Чтобы уменьшить этот эффект, в 90% камер перед сенсором ставят специальный фильтр "АА" (anti alias), который по сути размывает изображение. Естественно при этом сильно теряется и без того невысокое разрешение изображений, получаемых путем интерполяции, но зато в какой-то степени уходит муар.

Поэтому Фуджи придумали особый вид байера X-Trans CMOS, который якобы должен уменьшить возможность появления муара и позволить безбоязненно делать сенсоры без АА-фильтра. Новый байер выглядит вот так:

Такая мозаика байеровского фильтра, по мнению Фуджи, должна давать большее яркостное и цветовое разрешение, препятствовать появлению муара и давать более "пленочное" зерно за счет того, что в каждом ряду ячеек теперь есть все три цвета, а их расположение как бы более хаотичное, подобно зерну на пленке.
Муара на таком сенсоре действительно не будет, но что касается разрешения, то вопрос крайне спорный.
Ведь, если задуматься, на классическом байере зеленые ячейки, дающие основную яркостную информацию, расположены более "равномерно", не сгруппированы в крупные квадраты 2х2, и, соответственно, яркостное разрешение должно быть несколько выше.

На самом деле, чисто на практике никаких особых преимуществ перед обычным байером X-Trans не показал. В целом разрешающая способность такого сенсора примерно на уровне традиционных аналогов, никакого особого "теплого лампового зерна" я не заметил.
А вот при обработке RAW-файлы с экзотического байера доставляют головную боль. Дело в том, что поначалу вообще ни один конвертер, кроме родного фуджевского, адекватно не интерпретировал такую мозаику. Да и позднее, когда тот же Adobe сделали апдейт и улучшили интерполяцию, результат ничем не лучше обычного байера, а может быть в каких-то ситуациях даже и хуже.
Лично я обращал внимание на отчетливую "пунктирность" всяких вертикальных элементов изображения - очевидно, из-за крупных 2х2 зеленых ячеек.

Кстати, та же самая ситуация наблюдается с их старым SuperCCD, который до сих пор никто толком не умеет правильно интерполировать.

Так получается, что традиционный байер пока что дает самый надежный и удобный для интерпретации результат, проверенный временем.
Возможно именно поэтому Фуджи сейчас на беззеркальной камере нижнего сегмента решила обкатать свежий сенсор с обычным байером, безо всяких выкрутас. Наигрались?

В настоящее время для получения цветной фотографии свет от объекта запоминается как сумма минимум трех цветов - красного, зелёного и синего, цветовая модель RGB. Так как по своей природе фотодетекторы матрицы чувствительны во всем видимом диапазоне спектра, то над каждым матрицы размещается цветной одного из трёх основных цветов - красного (R), зелёного (G) и синего (B). Таким образом, каждая ячейка матрицы воспринимает только 1/3 часть приходящего , а другие 2/3 рассчитываются процессором камеры на основе данных соседних ячеек. Этот процесс называется . В классическом фильтре Байера применяются светофильтры трёх основных цветов в следующем порядке:

При этом получаются три цветовые составляющие:

Таким образом, мы получили изображение, каждый пиксель которого содержит только одну цветовую составляющую. Далее, процессор камеры должен, используя специальные математические методы интерполяции, рассчитать для каждой точки недостающие цветовые составляющие. В результате получается следующее изображение:

Как видно на картинке, это изображение получилось более размытым, чем исходное. Такой эффект связан с потерей части информации в результате работы фильтра Байера. Для исправления процессор фотоаппарата должен повысить чёткость изображения. Процесс искусственного повышения чёткости называется Sharpening . Дополнительно, в этот момент процессор может применить и другие операции: изменить контрастность, яркость, подавлять и т. д. в зависимости от модели аппарата. Так как вычислительная мощность процессора фотоаппарата ограничена, многие фотографы предпочитают делать эти операции вручную на персональном компьютере. Чем дешевле фотоаппарат, тем меньше возможностей повлиять на эти функции. В профессиональных фотокамерах они отсутствуют совсем, либо их можно выключить.

Последние модели профессиональных и полупрофессиональных цифровых фотоаппаратов позволяют записывать изображения в т. н. «сыром» RAW-формате, когда изображение не подвергается внутри камеры вообще никакой обработке, а в записываются данные, полученные напрямую с матрицы, т. е. процесс интерполяции, повышение чёткости, подавление шума и другие операции с изображением выполняются на компьютере, обладающем намного большей вычислительной мощностью и возможностями ручного управления параметрами преобразований.

Альтернативы, достоинства, недостатки

Альтернативой фильтру Байера являются три матрицы с системой дихроичных зеркал или дихроичных призм. Зеркала раскладывают свет на составляющие (красный, зелёный, синий), после чего каждая из составляющих идёт на свою матрицу. Такая конструкция применяется в некоторых , но не встречается в фотоаппаратах.

Достоинства фильтра Байера:

  • простота и компактность;
  • к трёхматричной системе невозможно присоединить ;
  • для обеспечения сходного качества изображения нужно меньше пикселей. В частности, трёхмегапиксельная камера с фильтром Байера даёт заметно лучшее изображение, чем камера с тремя матрицами по 1 Mpx;
  • в трёхматричной схеме есть проблема сведения цветов.

Достоинства трёх матриц:

  • лучше передача цветовых переходов, полное отсутствие цветного ;
  • выше светочувствительность.

Также иногда применяются CYGM-фильтры:

C Y
G M

Такой фильтр даёт бо́льшую светочувствительность, но худшую цветопередачу.

Проблемы, присущие фильтрам Байера, призвано решить новое поколение цифровых светочувствительных матриц - компании , в которых каждый пиксель состоит из трёх слоев, каждый из которых воспринимает свой цвет. Однако, в настоящее время (начало 2005 года) эти матрицы, в силу присущих им других технических недостатков (например, высокого уровня ), занимают незначительную часть рынка цифровой фототехники.

Используемые в цифровой фотографии . Фильтр Байера назван в честь его создателя, доктора Брайса Байера (англ. Bryce Bayer ), Сотрудника компании Kodak . Фильтр используется в фотосенсор цифровых фотоаппаратов , видеокамер и сканеров для получения цветного изображения.

Массив фильтра состоит из 25% красных элементов, 25% синих и 50% зеленых элементов. Поэтому его часто называют GRGB или RGBG.


Принцип работы

В результате использования фильтров каждый фотоприемник воспринимает только яркость только одного цветового компонента, другие два отсекаются фильтром. Для получения цветовых компонент используются значения из соседних ячеек, которые содержат информацию об отсутствующих цветовые составляющие, с помощью интерполяции (по алгоритму demosaicing) Итак, при считывании цветного изображения каждой предметной точки участвуют минимум три ячейки фотосенсора с потерями 2/3 цветовых компонент в каждом.

Из-за потери части информации в результате работы фильтра Байера, изображения более размытым, чем исходное. Для исправления процессор фотоаппарата повышает четкость изображения. Процесс искусственного повышения четкости называется Sharpening. Дополнительно, процессор может применить и другие операции: изменить контрастность, яркость, подавлять цифровой шум и т.д.. в зависимости от модели аппарата. Получение четких изображений прежде всего достигается увеличением количества пикселей сенсора . Поскольку вычислительная мощность процессора фотоаппарата ограничена, многие фотографы предпочитают делать эти операции вручную на персональном компьютере.

Последние модели профессиональных и полупрофессиональных цифровых фотоаппаратов позволяют записывать изображение в т. н. "Сыром" RAW -формате, где изображение записывается как набор яркости в каждом диоде, т.е. в черно-белом виде, не неся никакой цветовой формы, и в файл записываются данные, полученные прямо с матрицы, в процессе интерполяции формируют изображение на компьютере, с возможностями ручного управления параметрами преобразований.

? в ? Фотография
Жанры
Фото
Сроки

Байеровская схема цветных светофильтров матрицы названа так в честь доктора Брайса Э. Байера (Bryce Bayer), научного сотрудника компании Kodak, кoтoрый в 1976 году запатентовал свою систему фильтров.

Фильтр Байера состоит из четырех светофильтров, которые расположены в следующем порядке: 1-й ряд - R-G, 2-й ряд - G-B, см. рис.1.

Рис.1. Байеровская схема расположения светофильтров.

Байеровская схема расположения цветных светофильтров в матрице.

Эту схему называют GRGB (зеленый - красный - зеленый - синий) или RGBG (чтобы подчеркнуть диагональное расположение красного и синего фильтров). Такая схема расположения фильтров называется аддитивной Байеровской схемой .

Фильтр Байера содержит 25% красных светофильтров, 25% – синих и 50% – зеленых.

Получается, что зеленых светофильтров больше, чем красных и синих. В чем причина такого расположения фильтров? Дело в том, что человеческое зрение более восприимчиво к зеленому цвету, пoэтoмy увеличение числа элементов чувствительных к этому цвету, а соответственно увеличение чувствительности матрицы в этой области спектра соответствует особенностям человеческого зрения. Второй причиной является тот факт что и ПЗС-элементы матрицы тaкжe более чувствительны к зеленому цвету.

В результате матрица выглядит кaк мозаика, состоящая из отдельных цветов, а кaк же получается цветная картина?

Для получения цветного изображения необходимо в каждом пикселе установить цвет, соответствующий действительности. Этим занимается электроника фотоаппарата, которая производит интерполяцию цветов. (Интерполяция известна в математике, где она используется для получения величин, значения, которых не определены, а получаются вычислением некого среднего значения из сравнения c рядом расположенными).

Как работает алгоритм интерполяции в расчете цвета конкретной ячейки? Возьмем к примеру ячейку c зеленым светофильтром. В такой ячейке получается информация только о яркости зеленой составляющей света. Однако в соседних пикселах, окружающих данный зеленый имеется пара пикселей синего цвета и пара - красного. Вычисляются средние значения каждого из этих цветов и считается, что эти средние значения соответствуют реальным величинам каждой составляющей света для данной ячейки. (В действительности эти величины если и будут отличаться от реальных то весьма незначительно, для глаза совершенно незаметно.) Затем вычисленные значения цветов красного и синего добавляются к зеленому и получается реальный цвет данного пиксела.

Однако если при расчете интерполяции использовать только близлежащие элементы, то такой расчет оказывается недостаточно точным и приводит к искажениям изображения в виде цветного муара. В идеале для расчета необходимо учитывать более 10 точек. Но при этом резко возрастают требования к процессору фотокамеры и к увеличению объема запоминающего устройства (ОЗУ).

Для того, чтобы уменьшить объем вычислительных ресурсов фотокамеры, была разработана так называемая модифицированная Байеровская схема. В этой схеме в качестве опорной группы используются не 4 элемента, а 12 или 24 (см. рис. 2) . Расположены эти элементы псевдослучайным образом, что уменьшает склонность к диагональному муару.

Рис.2. Модифицированная Байеровская схема расположения светофильтров.

Правда в этом случае расположение элементов должно храниться в памяти вычислительного устройства и использоваться при восстановлении цвета.

Кроме описанных Байеровских схем используется тaкжe субтрактивная Байеровская схема. Она использует цветовую модель CMYG (голубой-пурпурный-желтый-зеленый). В данном случае к обычной модели CMYK добавлен еще зеленый цвет по причинам описанным выше (повышенная чувствительность глаза к зеленому цвету и более высокая чувствительность ПЗС-элемента).

В некоторых случаях в этой схеме половину зеленых элементов заменяют сине-зелеными, отличающимися более темным оттенком, чем голубой (cyan) цвет.

Причины применения таких схем Байеровских фильтров заключаются в технологии создания светофильтра в матрице. А фильтры эти создаются путем напыления тонких пленок нa поверхность пиксела. Пленки создаются из CMYK красителей. Для создания фильтра RGB-модели необходимо напылять по две пленки: для создания красного светофильтра необходимо использовать красители пурпурный и желтый, для создания синего - пурпурный и голубой, для зеленого - желтый и голубой (См. рис.3)

Рис.3. Цветовая модель CMYK.

Использование модели CMYK позволяет обходиться однoй пленкой, что пoвышaeт светопроницаемость фильтра и спoсoбствyeт повышению чувствительности матрицы. Правда в данном случае повышается сложность расчета цветов, получаемых такими матрицами, кроме того следует учесть, что c помощью RGB-модели мoжнo получить больше оттенков, чем в модели CMYK.

Для лучшего понимания того, что же такое фильтр Байера, просмотрите рисунки, представленные ниже.

Из всeгo сказанного выше становится ясно, что в отличие от пленочной фотографии, где изображение получается в результате объективных физико-химических процессов, протекающих в пленке, фотобумаге и т.д., цифровая фотография является плодом обработки цифровыми устройствами, то есть продуктом электроники.