Ir vairāku veidu matricas:
1) Bayer - lētākais un populārākais matricas veids, tiek izmantots populārākajās plaša patēriņa kamerās;
2) Foveon X3 - atšķirībā no Bayer, tiek izmantots sensors, kurš veidots vertikāli trīs slāņos, kuros, katrs slānis "noķer" savu krāsu (sīkāka informācija - http://en.wikipedia.org/wiki/Foveon_X3_sensor) , tiek izmantots Sigma fotoaparātos;
3) 3CCD - dārgākais, bet pats precīzākais matricas veids, katram pikselim ir sava prizma, kas ienākošo gaismu sadala trīs dažādos krāsu spektros un novirza uz savu krāsas sensoru (sīkāka informācija - http://en.wikipedia.org/wiki/3CCD), galvenokārt, tiek izmantots videokamerās, ja Bayer veic krāsu aprēķinu digitāli, tad šim matricas veidam, krāsu iegūšana notiek optiski, t.i. tā kā ir dzīvē.
Tā kā man pašam ir Bayer tipa matrica, tad turpmāk arī apskatīšu tieši šo matricas veidu. Netiek apskatītas matricas atkarībā no CCD vai CMOS veida, jo jebkurš no šajā rakstā apskatāmajiem matricas veidiem var būt ar šādiem sensoriem (sīkāka informācija - http://www.dalsa.com/corp/markets/ccd_vs_cmos.aspx).
Varbūt kļūdos, bet apdomājot atrasto informāciju sanāk, ka Bayer tipa matricā krāsainības ziņā ir 3x mazāk pikseļu nekā cita veida matricās. Lai nerastos pārpratumi, paskaidrošu sīkāk.
Ja Foveon X3 un 3CCD matricās katrs sensors (pikselis) izveido krāsu no paša iegūtiem rezultātiem, tad Bayer veida matricā katrs sensors iegūst tikai savu krāsu (zaļu, sarkanu vai zilu) konkrētā apmērā, bet pēc tam programma, ņemot vērā blakus esošo sensoru iegūtos rezultātus, izveido kaut ko vidēju, kas tad arī veido krāsainību gala fotogrāfijā (interpolācija). Tādējādi sanāk, ka lai izveidotu vienu pikseli pareizas krāsas gala fotogrāfijā, nepieciešami vismaz 3 Bayer tipa matricas sensoru informācija, kad citu veidu matricās pietiek ar viena sensora iegūto informāciju.
Tātad, sīkāk apskatīsim Bayer tipa matricu.
Izgudrojis to ir Brūss Baiers (Bryce E. Bayer) no kompānijas Eastman Kodak, tāpēc arī šī attēla veidošanas metode nosaukta viņa vārdā.
Metodes pamatā ir tas, ka katrs sensors (pikselis) uztver tikai vienu krāsu. Kā tas notiek?
Caur objektīvu matricas virzienā lido baltā gaisma (nesadalīta gaisma), tā nokļūst uz attiecīgā sensora. Katram sensoram virsū ir filtrs, kas cauri izlaiž tikai konkrēta garuma (krāsas) gaismu - zaļu, sarkanu vai zilu, pārējais baltās gaismas spektrs netiek ņemts vērā un tiek pazaudēts. Saņemtās gaismas parametrus sensors piefiksē.
Kā veidojas fotogrāfija?
Kā apskatījām iepriekš, katrs pikselis uz matricas piefiksējis tikai vienu krāsu - zaļu, sarkanu vai zilu, bet ja mēs pietuvinām fotogrāfiju uz datora tik tuvu, ka redzams katrs pikselis, mēs redzam, ka viņam nav tikai kāda no šīm krāsām, bet ir šo krāsu sajaukums. Fotogrāfijā katrs pikselis tiek izveidots sajaucot blakus esošos pikseļus uz matricas - faktiski sanāk, ka programma, ņemot vērā, blakus esošo pikseļu informāciju, izmantojot algoritmus mēģina izveidot (uzminēt) reālo pikseļa krāsu. Ja fotogrāfija tiek veidota jpeg vai tiff formātā, šo darbību izdara fotoaparāts, ja raw formātā, tad šo darbību izdara dators.
Ja jau ir trīs krāsas, tad liekas, ka katrai vajadzētu būt 1/3 no visa pikseļu skaita, bet tā nav. Attiecība ir šāda 1/2 ir zaļā krāsa, 1/4 sarkanā un 1/4 zilā. (Piem. ja ir 8 megapikseļu kamera, tad no tiem 4 megapikseļi būs zaļās krāsas sensori, un pa 2 megapikseļiem sarkanā un zilā).
Un tagad, manuprāt, pats interesantākais un tehnoloģiski neizskaidrojamais šajā matricas veidā. Atbilde uz to, kādēļ zaļie pikseļi ir 2x vairāk kā citu krāsu pikseļi.
Cilvēka acs gaismu (t.sk. krāsas) uztver ar acs tīklenes gaismjūtīgajiem elementiem (fotoreceptoriem) - nūjiņām un vālītēm.
Acī nūjiņu ir 18x vairāk nekā vālīšu. Vālītes uztver krāsu un ļoti spilgtu gaismu, nūjiņas tikai gaismas spilgtumu. Vājā gaismā cilvēkam darbojas tikai nūjiņas, tāpēc tumsā nevar atšķirt krāsas.
Kaut arī nūjiņas pašas par sevi neatšķir krāsas, bet redz tikai gaismas spilgtumu, tomēr viņas vislabāk "saskata" zaļo krāsu, t.i. zaļās krāsas spilgtumu. Tas nozīmē, ja vājā apgaismojumā būs sarkans vai zils priekšmets un zaļš priekšmets, tad mūsu acs vislabāk spēs saskatīt zaļo priekšmetu, varbūt nemaz neredzot to, ka viņš ir zaļš.
No šīs bioloģiskās īpatnības smēlušies arī Bayer matricas veida izgudrotāji un zaļos sensorus pa matricu izvietojuši 2x vairāk kā citu krāsu sensorus, droši vien ar domu, ka ja sensors spēs "saskatīt" priekšmetu, tad visdrīzāk zaļo vai priekšmeta zaļo krāsu (katrā no mums ir kas nedaudz no zaļā) un būs vismaz gaismas spilgtuma informācija, ja ne krāsa.
Secinājumi:
1)Bayer veida matricai, lai izveidotu to pašu pikseli fotogrāfijā, ko izveido cita veida matricas, nepieciešams iesaistīt 3x vairāk pikseļus;
2)Bayer veida matrica krāsas attēlā veido digitāli ar programmas starpniecību, cita veida matricas to izdara optiski. Tas, savukārt, nozīmē, ka šādi veidota fotogrāfija 1:1 neatainos reāli eksistējošos apstākļus.
3)Ja ir slikti gaismas apstākļi, tad pamēģini informāciju pameklēt zaļajā krāsas kanālā, tur dzīvo vairāk informācijas un mazāk trokšņi.
Info: www.draugiem.lv/ug-photo