Een Bayer-filter is een veelgebruikt type kleurenfilterarray (CFA) dat wordt gebruikt in digitale beeldsensoren, waaronder die in moderne camera’s.
De Bayer-filter is een essentieel onderdeel bij het vastleggen van kleurenfoto’s in digitale fotografie.
Het filter is vernoemd naar de uitvinder, Bryce Bayer, die het ontwikkelde toen hij voor Eastman Kodak werkte in 1970.
Het primaire doel van een Bayer-filter is om een monochrome beeldsensor in staat te stellen kleurenfoto’s te maken door binnenkomend licht te filteren in de samenstellende kleuren (rood, groen en blauw, de zo genoemde RGB) bij elke pixel.
Dit is hoe het werkt:
Filterarray
- Een Bayer-filter is een raster van kleine kleurenfilters die over de pixels van de beeldsensor worden geplaatst. Het bestaat uit rode, groene en blauwe filters in een specifiek patroon, meestal gerangschikt in een 2×2 herhalende eenheid. De meest voorkomende opstelling is het RGGB-patroon, met 50% groene, 25% rode en 25% blauwe filters.
Pixelgevoeligheid
- Elke pixel in de sensor wordt bedekt door één van deze kleurenfilters, waardoor hij slechts een van de drie primaire kleuren kan detecteren. Met de groene filter vangt de pixel groen licht op, met de rode filter rood licht en met de blauwe filter blauw licht.
Interpolatie
- Aangezien elke pixel slechts één kleurkanaal kan vastleggen, wordt de ontbrekende kleurinformatie geïnterpoleerd met behulp van gegevens van aangrenzende pixels met verschillende kleurfilters. Dit proces staat bekend als demosaicking of interpolatie. Het combineert de informatie van naburige pixels om de waarden van alle drie de kleurkanalen voor elke pixel in de uiteindelijke afbeelding te schatten.
Full-color afbeelding
- Na het interpolatieproces heb je een full-color afbeelding met rode, groene en blauwe kanalen voor elke pixel. Dit beeld kan verder worden verwerkt, gecomprimeerd en opgeslagen als een standaard digitaal beeldformaat, zoals JPEG.
Het belangrijkste voordeel van het Bayer filter is de eenvoud en efficiëntie bij het vastleggen van kleurenafbeeldingen. Het heeft echter ook een aantal nadelen, waaronder een verlaging van de beeldresolutie door interpolatie, mogelijke artefacten zoals moirépatronen en gevoeligheid voor variaties in lichtomstandigheden. Om sommige van deze problemen aan te pakken, gebruiken camerafabrikanten vaak verschillende technieken, zoals anti-aliasing filters en geavanceerde demosaicking algoritmen.
Samengevat is een Bayer-filter een kleurenfilterarray die wordt gebruikt in digitale camera’s om kleurenbeelden vast te leggen met een monochrome sensor. Het scheidt inkomend licht in rode, groene en blauwe kanalen op elke pixel, die vervolgens worden geïnterpoleerd om een full-color beeld te produceren. Deze technologie is op grote schaal toegepast in de digitale fotografie-industrie en speelt een cruciale rol in moderne digitale camera’s.
