주류 센서가 RGB 대신 CYM 필터를 사용하지 않는 이유는 무엇입니까?

내가 이해 한 바에 따르면 대부분의 디지털 카메라에는 각 픽셀 센서에 R, G 및 B 필터가있는 세 개의 하위 센서가있는 센서가 있습니다. RGB는 사람의 눈에있는 수용체 (콘)와 직접적으로 대응하기 때문에보다 근본적인 색상 모델입니다.

그러나 RGB 필터는 구성 요소를 얻기 위해 반드시 백색광의 3 분의 2를 차단합니다. 필터가 대신 CYM 인 경우 각 요소가 빛의 1/3 만 차단하는 경우 카메라가 노출 시간을 단축 할 수 있습니까? CYM 데이터 포인트를 RGB로 쉽게 변환 할 수 있기 때문에 카메라 프로세서는 소비자가 원하는 형식으로 이미지를 저장할 수 있습니다.

CYM 필터를 사용하여 3 개의 개별 흑백 사진을 찍는 천체 사진 촬영에서이 작업이 수행되는 경우가 있습니다.

방금 잘못 되었습니까? 실제로 이미 수행 한 것입니까? 또는 RGB 센서의 정당한 이유가 있습니까?

먼저 약간의 오해를 해결하기위한 배경 지식이 필요합니다.

대부분의 컬러 디지털 카메라에는 각 픽셀을 빨강, 녹색 또는 파랑과 같은 컬러 필터로 마스크 하는 Bayer 필터 가 있습니다. ¹ RAW 데이터에는 색상 정보가없고 각 픽셀의 광도 값만 포함됩니다.

그러나 RGB 필터는 구성 요소를 얻기 위해 반드시 백색광의 3 분의 2를 차단합니다.

실제로는 아닙니다. '빨간색'및 '파란색'필터를 통과하는 많은 녹색 빛이 있습니다. '녹색'필터를 지나게하는 '빨간색'조명과 '파란색'조명이 많이 있습니다. '파란색'빛이있어 빨간색 필터를 통과하고 그 반대도 마찬가지입니다. '녹색'및 '빨간색'필터가 중심에있는 파장은 서로 매우 가깝고 '빨간색'은 일반적으로 580nm와 600nm 사이이며 '빨간색'보다 '황색-오렌지색'영역에 더 가깝습니다. 일반적인 Bayer 어레이에서 필터의 "피크"는 "빨간색", "녹색"및 "파란색"으로 설명 된 파장과 정렬되지 않습니다.

어떤 의미에서 우리 카메라는 RGB만큼이나 YGV (Yellow-Green-Violet)입니다. 당사의 색상 재현 시스템 (모니터, 프린터, 웹 프레스 등)은 RGB, CMYK 또는 다른 색상 조합입니다.

이것은 우리의 '빨간색'콘이 565nm의 중심에 위치하는 인간의 눈을 모방합니다. 이는 녹색이 노란 색이며, 540nm의 중심에 위치한 녹색 콘과는 대조적입니다. 휴먼 비전 시스템과 카메라가 "광"이라고하는 전자기 방사선 스펙트럼에서 "색"을 생성하는 방법에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하십시오. 왜 적색, 녹색 및 청색이 주광색입니까?

매우 좁은 대역의 파장 만 통과시키는 과학적인 기기에 사용되는 필터와 같이 필터 색상간에 하드 컷오프는 없습니다. 흑백 필름에 사용하는 컬러 필터와 비슷합니다. 흑백 필름과 함께 빨간색 필터를 사용하면 모든 녹색 개체가 완전히 잘리지 않는 것처럼 사라지거나 완전히 검은 색으로 보이지 않습니다. 오히려 녹색 물체는 실제 장면에서 비슷하게 밝은 빨강 물체보다 더 어두운 회색 음영으로 보입니다.

사람의 눈과 마찬가지로 거의 모든 Bayer 필터에는 "빨간색"또는 "파란색"픽셀보다 두 배 많은 "녹색"픽셀이 포함되어 있습니다. 즉, 다른 모든 픽셀은 "녹색"으로 마스킹되고 나머지 절반은 "빨간색"과 "파란색"으로 나뉩니다. 따라서 20MP 센서는 약 10M 녹색, 5M 빨간색 및 5M 파란색 픽셀을 갖습니다. 각 화소의 휘도 값이 카메라의 처리 장치에 의해 해석 될 때, 인접 화소들 사이의 차이는 적색, 녹색 및 청색의 값을 보간하기 위해 사용되는 서로 다른 색상으로 마스크 ( 실제로는 480 쯤에, (530)에 해당하고, 640 나노 미터 ) 각 픽셀마다. 각 색상은 사람의 눈의 감도에 대략적으로 가중치가 부여되므로 "빨간색"

각 픽셀의 단색 휘도 값을 각 픽셀의 보간 된 RGB 값으로 변환하는 과정을 디 모자 이싱이라고합니다.. 대부분의 카메라 제조업체는 독점 알고리즘을 사용하여이 작업을 수행하므로 Adobe Camera RAW 또는 DxO Optics와 같은 타사 RAW 변환기를 사용하면 제조업체 자체의 RAW 변환기를 사용하는 것과 약간 다른 결과가 생성됩니다. Foveon과 같은 일부 센서 유형에는 서로 위에 3 개의 색상 구분 레이어가 쌓여 있습니다. 그러나 제조업체는 3 개의 15MP 레이어가 서로 쌓여있는 센서가 45MP 센서라고 주장합니다. 실제로, 이러한 배열은 대략 30MP 종래의 베이어 마스킹 된 센서와 동일한 양의 세부 사항을 산출한다. 적어도 지금까지 Foveon 타입 센서의 문제점은 저조도 환경에서 노이즈 성능이 떨어졌습니다.

그렇다면 대부분의 디지털 카메라에서 RGB¹ 필터 대신 CYM 필터를 사용하지 않는 이유는 무엇입니까? 주된 이유는 다양한 파장의 빛에 대한 인간의 인식에 의해 정의 된 색상 정확도입니다. "RGB"마스크를 사용할 때보 다 CYM 마스크를 사용할 때 인접한 픽셀의 값을 사용하여 색상 값을 정확하게 보간하는 것이 훨씬 어렵습니다 .¹ 따라서 색 정확도를 얻기 위해 약간의 감광도를 포기합니다. 결국, 가장 높은 수준의 대부분의 상업용 사진은 조명을 제어하기 쉬운 조명 스튜디오 (예 : 조명을 추가하기 쉬운 인물 사진 스튜디오) 또는 삼각대 (노출 시간이 길어 더 많은 빛을 수집 할 수 있음)로 이루어집니다. 그리고 전문 사진 작가의 요구는 기술을 소비자 급 제품으로 이끌어내는 기술을 추구하는 것입니다.

_{¹ 대부분의 베이어 마스킹 된 "RGB"카메라의 3 가지 컬러 필터를 제외하고는 실제로 '보라색 터치가있는 파란색', '노란색 터치가있는 녹색', '녹색 터치가있는 노란색'( 인간의 눈이 가장 많음) 및 '주황색이 많은 노랑'(CMOS 센서를 구현하기가 더 쉬운 것 같습니다).}

청록색 자홍색 센서가 빨간색 녹색 청록색 및 기타 변형과 함께 제작되었습니다.

주요 문제는 RGB 센서를 사용하더라도 각 염료의 스펙트럼 응답간에 상당한 겹침이 있다는 것입니다. 즉, "녹색"픽셀은 어느 정도 적색 및 청색광에 민감합니다. 즉, 결과는 정확한 색상을 얻기 위해 복잡한 계산이 필요하고 인접한 빨강 및 파랑 픽셀의 상대 반응이 실제로 빨강 및 파랑 빛의 결과 인 녹색 반응의 양을 판단하는 데 사용됩니다.

CMY를 사용하면 문제가 훨씬 악화됩니다. 본질적으로 색상 정확도를 위해 가벼운 효율성을 거래하고 있습니다. 항상 선명한 색상 경계가없는 천체 사진에는 적합 할 수 있으므로 흐리게 처리하여 색상 노이즈를 줄일 수 있지만 풍경이나 패션 사진에는 적합하지 않습니다.

RGB 칩 중에서 정확한 필터 선택은 제조업체마다 다릅니다. 예를 들어 Canon은 저조도 성능을 추구하기 위해 넓은 반응을 보이는 약한 염료를 사용하지만, 사용 된 특정 염료는 형광등 조명 하에서 색이 뚜렷한 색상으로 조정되어 Canon 카메라를 사용하는 스포츠 및 뉴스 사진가들의 이익을 얻습니다.

반면에 A900과 함께 소니는 매우 높은 색상 정확도를 제공하여 전문 패션 시장에 뛰어 들었습니다. 중간 포맷 디지털 백에 사용되는 컬러 필터 어레이는 만족 스럽지만 반드시 정확한 것은 아니지만 스킨 톤을 제공하도록 조정되었습니다.

카메라 제조업체가 RGBG Bayer 어레이에 정착 한 이유 는 색상 "정확도"보다 특허, 가용성 및 비용과 더 관련이 있습니다. 원칙적으로, 3 개의 적절한 "직교 (orthogonal)"(색상)는 색상 재현에 적합해야합니다. 고급 센서와 프로세서를 사용하면 훨씬 쉬워집니다.

RGB와 CMYK 간의 변환이 항상 인쇄를 위해 수행되므로 RGB 대 CMY 색상 정확도 주장이 의심됩니다. 또한 화이트 밸런싱 전에 원시 파일의 데모 색상은 실제 원하는 색상에 가깝습니다. 색상이 실제로 "정확한"경우 사진 작가는 사진을 보정하는 데 많은 시간을 소비하지 않아도됩니다.

후지 필름의 다양한 센서 실험 (슈퍼 CCD, EXR CMOS, X-Trans)은 다른 사람이 특정 방식으로 무언가를한다고해서 반드시 최선의 방법이라고 의미하지는 않습니다. Kodak은 다양한 색상 배열을 실험 했지만 기술과 특허를 잘 마케팅하지 못했습니다.

2002 년경 5mp 카메라 인 Nikon Coolpix 5700은 CYGM 컬러 어레이 를 사용한 마지막 카메라 중 하나 인 것으로 보입니다 . 디지털 사진 검토 말한다 (강조 추가) :

뛰어난 매트릭스 측정, 우수한 톤 밸런스 및 색상 ( 컬러 를 날리지 않고 정확하고 생생함) 과 평균 해상도 이상으로 이미지 품질이 우수 합니다. 자주색 프린지가 다운되었지만 이미지의 전체 모양이 여전히 'Coolpix'입니다. 노이즈 레벨은 다른 5 메가 픽셀 디지털 카메라와 비교할 때 특히 좋습니다 (Minolta DiMAGE 7i와 비교 한 결과).

우리가 얻은 몇 가지 이미지 세부 사항; 배럴 왜곡, 하이라이트 클리핑 및 Bayer 아티팩트는 매일 촬영에 영향을 미치는 종류의 문제가 아니며 5700의 이미지 품질에 대한 전반적인 즐거움을 망치지 않습니다.