Alternatives Bayerpattern

[D6286]

Momentane Sensoren werden ja dahingehend entwickelt, sehr lichtstark zu sein. Nun filtern die Bayer-Sensoren momentan noch einen guten Teil des Lichtes heraus - nämlich grob geschätzt 2/3 des sichtbaren Lichtes. Eine rotempfindliche Zelle sieht ja nur das rote Drittel des Spektrums, nicht aber grün und blau.

Meine Überlegung: Man könnte statt zwei Dritteln nur ein Drittel des Spektrums rausfiltern und ein Muster mit den Komplementärfarben des momentan gebräuchlichen Musters, nämlich cyan, magenta, gelb, herstellen. Da diese Farben heller sind, würden mehr Photonen durch den Filter kommen.

Die Farben könnten nach folgenden Formeln umgerechnet werden (wobei Interpolationsalgorithmen angepasst werden müssten):
R = magenta + gelb - cyan;
G = -magenta + gelb + cyan;
B = magenta - gelb + cyan;

Zusätzlich könnte man neben den drei farbigen Teilen auch einen ungefilterten/weißen legen. Dieser würde dann das volle sichtbare Spektrum empfangen und zwar keine Farbinformationen, dafür aber hellere Helligkeitsinformationen liefern.

Ich habe leider trotz intensiver Recherche keine Informationen gefunden, ob man einen solchen Filter/Sensoraufbau schon einmal probiert hat. Weiß jemand von euch mehr?

 

[jfu33.3]

Gibt es schon, hab zB. einen CCD aus einer billig-Webcam rumliegen der so arbeitet (muss mal das Datenblatt raussuchen). Das Ding hat afair genau das was du meinst, cyan, mangenta, gelb und weiß.

Warum sich sowas nicht durchsetzt... vermutlich gibt es Nachteile. 4 Farben beudeten zB. dass die effektive Auflösung sinkt.

 

[Mi67]

Meine Überlegung: Man könnte statt zwei Dritteln nur ein Drittel des Spektrums rausfiltern und ein Muster mit den Komplementärfarben des momentan gebräuchlichen Musters, nämlich cyan, magenta, gelb, herstellen. Da diese Farben heller sind, würden mehr Photonen durch den Filter kommen.

Technisch klingt dies in der Tat reizvoll - und es wurde auch bereits probiert. Das Problem allerdings: die Sensoren sollen nicht nur empfindlich sein, sondern sie müssen am Ende doch das Farb- und Helligkeitsempfinden von uns Menschen widerspiegeln. Dabei ist nun mal Grün die führende Farbe für die Helligkeitsinterpretation und Auflösungs-Erfassung. Weiteres Handicap: bevor die Farben zur Darstellung kommen, müssen sie in einen Farbraum umgerechnet werden, der von Grafikkarten und Monitoren verstanden wird. Diese Farbräume sind derzeit noch RGB-Variationen. In all diesen Anpassungsvorgängen verliert ein CMY-Sensor wieder mindestens so viel, wie er ursprünglich gewonnen haben mag.

 

[jfu33.3]

Naja, am Rechner tauchen so schon ziemlich viele verschiedene Farbräume auf, und alles wird nochmal durch's Monitorprofil geleiert.
Und die JPEGs die die Kamera produziert benutzen ja auch keinen RGB Farbraum, da muss auch erst umgerechnet werden.

Das Grün ist aber ein sehr starkes Argument. Und mir ist noch eins eingefallen - bei der CMYK Variante muss ziemlich viel rumgerechnet werden, das wird sicherlich das Rauschen verstärken, sowohl das von den Pixeln, als auch das, das durch die unterschiedlichen Positionen auf dem Sensor dazukommt.

Vielleicht findet sich die Varante gerade desswegen in 'ner billigen Webcam, effektiv mehr Licht (die Webcam-CMOS brauchen ja eh schon recht viel um annehmbare Rauschwerte zu erreichen), dafür aber flaues Grün und weniger räumliche Auflösung.
Möglicherweise ist der Mangenta-Filter auch nicht so einfach zu realisieren, der muss ja nicht nur einfach lila aussehen, sondern auch, mit dem Sensor kombiniert, ein ähnliches Durchlassprofil wie das Auge haben. Schmalbandige Filter sind da vielleicht einfacher zu bauen.


Ich hab mal nachgesehen, der Sensor ist ein Sharp LZ2423A. http://search.datasheetcatalog.net/key/LZ2423
Das Pattern ist auch abweichend nicht CMY und Helligkeit, sondern Cyan, Mangenta, Gelb und Grün.

 

[Rainmaker No.1]

Hallo,

im Astronomiebereich gab es dazu auch mal Überlegungen, aber das per CMY erreichbare SNR ist schlechter als das per RGB erreichbare SNR. Wie wäre es stattdessen mal den LRGB-Ansatz zu probieren. Statt eines zweiten grünen Pixels einfach eines unbeschichtet lassen. So sollten sich schon mal deutlich mehr Photonen sammeln lassen.


MfG

Rainmaker

 

[jfu33.3]

Die Kameras an Bord von Satelliten haben üblicherweise eine recht große Auswahl an Farbfiltern, oft sind deutlich mehr als 3 breitbandige dabei (zB. uv, tiefblau, cyan, grün, gelb, rot, infrarot usw.) und dann noch einige sehr schmalbandige zum Nachweis bestimmter Stoffe.

Die Farbbilder werden dann später erst zusammengerechnet.