| |
 |
| |
Náčrt jednoho z možných uspořádání filtrů podle nového konceptu.
|
Kodak je světově významný výrobce snímačů. Také současné převládající řešení barevného digitálního obrazu je založeno na „Bayerově masce“, tedy na uspořádání zelených, modrých a červených filtrů na fotodiodách podle návrhu Kodaku z roku 1976. Napříště by to mělo být jinak… Kodak přišel s novým řešením zvaným Color Filter Array (CFA), nad kterým si řeknete „že mě to nenapadlo taky“.
Bayerova maska či Bayerův vzorec nebo Bayerovo uspořádání je výsledek práce dr. Bryce Bayera, výzkumníka firmy Kodak, který dokončil svoji práci v roce 1976. Třebaže se občas vyskytla i jiná uspořádání barevných filtrů, převládá Bayerovo řešení: fotodiody jsou kryty filtry základních barev, tedy červené,zelené a modré. Zelených je dvakrát víc než červených a než modrých – to proto, že filtry musí být do čtverce a protože jsou tři na čtyři fotodiody, jedna barva musí být dvakrát. Volba padla na zelenou, protože lidské oko dovede v zelené části spektra rozeznat víc odstínů.
Filtr samozřejmě filtruje světlo… tedy propouští jen část a větší část pohltí. Odtud vychází nový koncept. Část diod v nových snímačích by měla být bez filtrů, tedy světlo by na tyto fotodiody mělo dopadat přímo. Tím by diody dostaly plný „zásah“ fotonů, proud světla by nebyl oslaben filtrací. Samozřejmě, ubylo by barevné informace.
Když předpokládáme snímač s 8 milióny diodami, v Bayerově uspořádání je 4 miliónů kryto zelenými filtry, 2 milióny červenými a 2 milióny modrými. V uspořádání CFA jsou 4 milióny čiré a o zbylých 4 se musí rovným dílem červené, zelené a modré podělit, takže to vychází po 1,33 (atd.) na každý barevný filtr. Při generování obrazu vzniká barevná informace porovnáváním sousedních a ob – sousedních pixelů. Tento princip samozřejmě zůstává v platnosti. Navíc je třeba si uvědomit, že i dnes nese hlavní část obrazové informace jasová složka. Podívejme se na příklad:
Toto je běžný barevný obrázek. Toto je jeho jasová složka, když ho zobrazíme nikoli v modelu RGB, ale HSL:
Vypadá jako „normální“ černobílý snímek. Méně „normálně“ ale vyhlíží složka, definující barevný odstín:
Takový obrázek vypadá dosti šíleně… Teprve v kombinaci s informací znázorněnou další „šíleným“ obrázkem, tedy v kombinaci s údajem o sytosti, získáme barevnou informaci:
V novém uspořádání tedy přijdeme o část barevné informace, ovšem to nejdůležitější, kresba, dotčeno není.
Informace přichází hodně brzy. První vzorky by měly být k disposici příští rok. Mluvčí Kodaku hovoří o různých variantách uspořádání čirých a barevných filtrů – v úvahu připadají úhlopříčně a svisle vedené pruhy. Dá se čekat, že jedno i druhé uspořádání bude mít sklony k moaré – jemuž zabraňuje už dnes nízkofrekvenční filtr (low pass filter). Čili, zase filtrace. K opatrnosti úsudku nás musí vést zkušenost s maskou CYGM, kdy se používaly azurové, žluté, zelené a purpurové filtry. Také se čekala lepší barva a větší rozpětí jasů, ale řešení se neosvědčilo – s těmito snímači laboroval zejména Canon. Každopádně je třeba vítat úsilí zlepšit to podstatné, tedy příjem světla – Kodak slibuje dvakrát až čtyřikrát vyšší schopnost převodu světelné energie na elektrický náboj. Nová maska by se měla aplikovat jak na CCD, tak na CMOS snímače.
| |
|
| |
Náčrt jednoho z možných uspořádání filtrů podle nového konceptu.
|
Kodak je světově významný výrobce snímačů. Také současné převládající řešení barevného digitálního obrazu je založeno na „Bayerově masce“, tedy na uspořádání zelených, modrých a červených filtrů na fotodiodách podle návrhu Kodaku z roku 1976. Napříště by to mělo být jinak… Kodak přišel s novým řešením zvaným Color Filter Array (CFA), nad kterým si řeknete „že mě to nenapadlo taky“.
Bayerova maska či Bayerův vzorec nebo Bayerovo uspořádání je výsledek práce dr. Bryce Bayera, výzkumníka firmy Kodak, který dokončil svoji práci v roce 1976. Třebaže se občas vyskytla i jiná uspořádání barevných filtrů, převládá Bayerovo řešení: fotodiody jsou kryty filtry základních barev, tedy červené,zelené a modré. Zelených je dvakrát víc než červených a než modrých – to proto, že filtry musí být do čtverce a protože jsou tři na čtyři fotodiody, jedna barva musí být dvakrát. Volba padla na zelenou, protože lidské oko dovede v zelené části spektra rozeznat víc odstínů.
Filtr samozřejmě filtruje světlo… tedy propouští jen část a větší část pohltí. Odtud vychází nový koncept. Část diod v nových snímačích by měla být bez filtrů, tedy světlo by na tyto fotodiody mělo dopadat přímo. Tím by diody dostaly plný „zásah“ fotonů, proud světla by nebyl oslaben filtrací. Samozřejmě, ubylo by barevné informace.
Když předpokládáme snímač s 8 milióny diodami, v Bayerově uspořádání je 4 miliónů kryto zelenými filtry, 2 milióny červenými a 2 milióny modrými. V uspořádání CFA jsou 4 milióny čiré a o zbylých 4 se musí rovným dílem červené, zelené a modré podělit, takže to vychází po 1,33 (atd.) na každý barevný filtr. Při generování obrazu vzniká barevná informace porovnáváním sousedních a ob – sousedních pixelů. Tento princip samozřejmě zůstává v platnosti. Navíc je třeba si uvědomit, že i dnes nese hlavní část obrazové informace jasová složka. Podívejme se na příklad:
Toto je běžný barevný obrázek. Toto je jeho jasová složka, když ho zobrazíme nikoli v modelu RGB, ale HSL:
Vypadá jako „normální“ černobílý snímek. Méně „normálně“ ale vyhlíží složka, definující barevný odstín:
Takový obrázek vypadá dosti šíleně… Teprve v kombinaci s informací znázorněnou další „šíleným“ obrázkem, tedy v kombinaci s údajem o sytosti, získáme barevnou informaci:
V novém uspořádání tedy přijdeme o část barevné informace, ovšem to nejdůležitější, kresba, dotčeno není.
Informace přichází hodně brzy. První vzorky by měly být k disposici příští rok. Mluvčí Kodaku hovoří o různých variantách uspořádání čirých a barevných filtrů – v úvahu připadají úhlopříčně a svisle vedené pruhy. Dá se čekat, že jedno i druhé uspořádání bude mít sklony k moaré – jemuž zabraňuje už dnes nízkofrekvenční filtr (low pass filter). Čili, zase filtrace. K opatrnosti úsudku nás musí vést zkušenost s maskou CYGM, kdy se používaly azurové, žluté, zelené a purpurové filtry. Také se čekala lepší barva a větší rozpětí jasů, ale řešení se neosvědčilo – s těmito snímači laboroval zejména Canon. Každopádně je třeba vítat úsilí zlepšit to podstatné, tedy příjem světla – Kodak slibuje dvakrát až čtyřikrát vyšší schopnost převodu světelné energie na elektrický náboj. Nová maska by se měla aplikovat jak na CCD, tak na CMOS snímače.
| |
Soutěž v poločase – Začátek
14. 1. 2019
