कैमरा सेंसर हरे क्यों हैं?


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जब मैं एक सीएमओएस सेंसर को देखता हूं तो यह हरा होता है।

लेकिन सीसीडी सेंसर। इंटरनेट में तस्वीरें गुलाबी सेंसर दिखाती हैं।

तो क्या वास्तव में एक कैमरा सेंसर के रंग को परिभाषित करता है? विशेष रूप से एक भव्य 3 सीसीडी कैमकॉर्डर के सेंसर के रंगों को क्या परिभाषित करता है?

मैंने सूरज की रोशनी में सीएमओएस सेंसर को देखा। क्या कोई अंतर होगा अगर मैंने इसे एक अंधेरे कमरे में देखा जो मेरे हाथ में पूरी तरह से सफेद टॉर्च के साथ है?

जवाबों:


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जब आप "सेंसर" को देखते हैं, तो रंग आमतौर पर रंगीन फिल्टर सरणियों के संयुक्त रंगों द्वारा निर्धारित किया जाता है जो सीधे वास्तविक सिलिकॉन चिप के साथ-साथ अन्य फिल्टर (कम-पास, आईआर, के संयोजन के सामने रखे जाते हैं) यूवी) सेंसर के सामने "स्टैक" में रखा गया।

यद्यपि हम उन्हें "लाल", "हरा", और "नीला" कहते हैं, अधिकांश बायर मास्क के रंग हैं:

  • 50% "ग्रीन" पिक्सेल जो लगभग 530-540 नैनोमीटर पर केंद्रित होते हैं और प्रकाश के प्रति संवेदनशील होते हैं जो 460nm से लेकर 800nm ​​तक और अवरक्त रेंज के किनारे तक होते हैं। 540nm प्रकाश का "रंग" थोड़ा नीला हरा रंग है
  • 25% "नीला" पिक्सल जो लगभग 460nm पर केंद्रित है और गैर-दृश्य पराबैंगनी रेंज से लेकर लगभग 560 एनएम तक प्रकाश के प्रति काफी संवेदनशील है। 460nm प्रकाश का "रंग" एक नीला-बैंगनी रंग है
  • 25% "लाल" पिक्सेल जो लगभग 590-600nm पर केंद्रित होते हैं और प्रकाश के प्रति संवेदनशील होते हैं जो लगभग 560nm से लेकर इन्फ्रारेड रेंज तक होते हैं। 600nm प्रकाश का "रंग" एक पीला-नारंगी रंग है। (जिसे हम "लाल" कहते हैं, नारंगी के दूसरी तरफ लगभग 640nm पर है)।

बायर मास्क के "रंग" घटकों को विभिन्न सेंसरों के लिए वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया वक्रों को देखकर देखा जा सकता है:

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मानव रेटिना में "रंग" प्रत्येक प्रकार के शंकु सबसे संवेदनशील होते हैं जो समान हैं:

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यहाँ प्रकाश के विभिन्न तरंग दैर्ध्य के लिए "रंगों" के मनुष्यों के लिए एक प्रतिनिधित्व है :

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कृपया दृश्य स्पेक्ट्रम के साथ तरंग दैर्ध्य के "रंगों" के साथ ऊपर की संवेदनशीलता की चोटियों की तुलना करें।

अधिकांश त्रि-रंग इमेजिंग सेंसरों पर कोई कोटिंग नहीं होती है, जिसे हम "लाल" कहते हैं, जो कि बायर फिल्टर सरणियों के साथ सीएमओएस सेंसर के इंटरनेट पर सभी चित्रण के बावजूद चित्रित होते हैं।

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कैमरों के प्रकारों के लिए उपयोग किए जाने वाले अधिकांश सीएमओएस सेंसर, जिन्हें हम "फोटोग्राफी" मानते हैं, यहां "फिल्टर" का एक "स्टैक" है जिसमें बायर कलर फिल्टर ऐरे के सामने इंफ्रारेड (आईआर) और पराबैंगनी (यूवी) कट फिल्टर दोनों शामिल हैं। अधिकांश में कम पास "एंटी-अलियासिंग" फ़िल्टर भी शामिल है। यहां तक ​​कि सेंसर डिज़ाइन जिन्हें "नो लो पास फ़िल्टर" कहा जाता है, या तो एक ही अपवर्तक सूचकांक के साथ एक कवर ग्लास या एक दूसरे के लिए एक कम पास फिल्टर के दो घटकों के साथ होते हैं ताकि दूसरा एक पहले को रद्द कर दे।

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जब कोई कैमरे के सामने देखता है और एक उजागर सीएमओएस सेंसर को देखता है, तो थिसिस फिल्टर के सभी को प्रतिबिंबित करने वाला प्रकाश का संयुक्त प्रभाव होता है, और "हरे" फ़िल्टर किए गए भागों के थोड़े नीले-हरे रंग के टिंट का प्रभुत्व होता है। बायर मास्क को आधे नीले-बैंगनी और नारंगी-पीले फ़िल्टर्ड भागों के साथ आधा जोड़ दिया जाता है जिन्हें हम "ब्लू" और "रेड" कहते हैं। जब एक वास्तविक कैमरे के अंदर बैठे देखा जाता है, तो अधिकांश प्रकाश संवेदक को हड़ताली और उसके सामने ढेर कोण की एक संकीर्ण संकीर्ण सीमा से होगा और आमतौर पर रंग में काफी समान होता है। (सोनी सेंसर के किनारे पर बैंगनी रंग का टेंट शायद यूवी और / या आईआर कट फिल्टर से सिर्फ सही कोण पर प्रकाश के प्रतिबिंब के कारण है।)

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जब उसके सामने फिल्टर "स्टैक" के बिना इस तरह के सेंसर पर गिरने वाले कोणों की एक विस्तृत श्रृंखला से प्रकाश होता है, तो एक प्रिज्मीय प्रभाव भी दिखाई देगा जो सतह के आकार के कारण रंगों की एक पूरी श्रृंखला दिखाएगा। शीर्ष पर microlenses और बायर मास्क के रंग microlenses और सेंसर के बीच में sandwiched।

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एक अनफ़िल्टर्ड सीसीडी या सीएमओएस सेंसर किसी भी अन्य सिलिकॉन एकीकृत सर्किट के समान दिखता है जिसमें समान संरचना आकार की एक बहुत ही नियमित / दोहराई जाने वाली संरचना होती है - अर्ध-धूसर ग्रे (सिलिकॉन, क्वार्ट्ज और एल्यूमीनियम से) कुछ इंद्रधनुषी के साथ संभवतः विवर्तन के प्रभाव से उत्पन्न होती है। ठीक, दोहराई जाने वाली संरचनाएं। एक नंगे DRAM या फ्लैश मेमोरी चिप की तुलना करें।

एक रंगीन वीडियो या स्टिल कैमरा के लिए एक फ़िल्टर्ड सेंसर विशिष्ट रूप से हरा-भरा दिखाई देगा क्योंकि रंगीन फ़िल्टर मैट्रीज़ जो भारी हरे-पक्षपाती होते हैं (प्रत्येक लाल और नीले पिक्सेल के लिए 2 हरे रंग के पिक्सेल) का उपयोग आमतौर पर किया जाता है, क्योंकि इस तरह की धारणा पूर्वाग्रह भी अच्छी तरह से जाना जाता है। मानव आंख में मौजूद है (गैर-हरी आंखों वाले व्यक्तियों में भी :))


आप कैसे आंकते हैं कि "विवर्तन झंझरी" प्रभाव इस बारे में कोई भी व्याख्या करता है; प्रकाश तरंग दैर्ध्य 400-800nm ​​के क्रम पर होते हैं, जो एक विशिष्ट फोटोग्राफिक सेंसर के शीर्ष स्तर पर किसी भी पार्श्व की तुलना में छोटे परिमाण का एक क्रम है।
शमताम

बायर फिल्टर आमतौर पर रंगे जाते हैं, न कि डाइक्रिक AFAIK - एक रंगे हुए हरे रंग का हरा होता है :)
रैकैंडबोनमैन

@Shamtam पिक्सल के आसपास प्लंबिंग है ... और कई सिलिकॉन आईसी कुछ माइक्रोमीटर प्रक्रियाओं में निर्मित (एक 27C128 EPROM के बारे में सोचो) गहनता से ....
रैडकैंबिनमैन

आह, मुझे इसके बारे में पता नहीं था कि ठेठ बायर फिल्टर के बारे में। हालाँकि, मैं अभी भी सेंसर के उस विवर्तन झंझरी को स्वयं नहीं खरीदता हूँ, जो स्वयं Si सेंसर के सामने microlenses और रंग फिल्टर के माध्यम से यात्रा करने के बाद किसी भी दृश्य विकिरण का कारण होगा। सेंसर के डिजाइन के वास्तविक आरेख के बिना यह कहना मुश्किल है। मैं ज्यादातर "सेमी-मेटालिक ग्रे" आईसी के आधार रंग होने के कारण विवाद में हूं। उन पर उगाए गए अलग-अलग मोटाई के आक्साइड के साथ दो अलग-अलग सी वेफर्स बहुत अलग दिख सकते हैं, न ही ग्रे के करीब कुछ भी।
शमताम

यह स्पष्ट नहीं करता है कि कुछ सेंसर हरे-पक्षपाती बायर फिल्टर होने के बावजूद गुलाबी क्यों दिखते हैं।
xiota

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मैंने व्यक्तिगत रूप से विभिन्न कैमरों में विभिन्न रंगों के सेंसर देखे हैं; हरे, गुलाबी, नीले, आदि। निर्माण पर विशिष्ट आयामों और विवरणों के बिना, यह कहना मुश्किल है, लेकिन मुझे लगता है कि अधिकांश सेंसर पर रंग संवेदक के शीर्ष पर कोटिंग्स की मोटाई द्वारा दिया गया है। अलग-अलग मोटाई पतली फिल्म के हस्तक्षेप के कारण अलग - अलग रंगों का उत्पादन करेगी । कोटिंग्स की मोटाई के आधार पर, प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य (अर्थात रंग) विनाशकारी रूप से कोटिंग में स्वयं के साथ हस्तक्षेप करते हैं, और जो भी तरंगदैर्ध्य आपको दिखाई देने वाले रंग को देने के लिए वापस प्रतिबिंबित नहीं करते हैं।


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फोटोग्राफिक फिल्म केवल बैंगनी और नीले प्रकाश आवृत्तियों के लिए स्वाभाविक रूप से संवेदनशील है। हरमन वोगेल, प्रोफेसर बर्लिन तकनीकी, "हल" के कारण समस्या को हल करने का प्रयास कर रहे हैं,। उन्होंने पायस-बेस इंटरफ़ेस से प्रतिबिंबों से उजागर होने वाले नीले प्रकाश को गिरफ्तार करने के लिए पीले रंग के कुछ पायस रंगे थे। द इट ने काम किया लेकिन उनके विस्मय में, फिल्म ने हरी बत्ती (ऑर्थोक्रोमैटिक) के लिए संवेदनशीलता प्राप्त की। उनके स्नातक छात्रों ने लाल रंग की रोशनी के लिए अन्य रंगों की संवेदनशीलता का पता लगाया। यह एक महत्वपूर्ण कदम था, लाल, हरे और नीले रंग के प्रति संवेदनशील इमल्शन, सही मोनोक्रोमैटिक रिडिंग। इन चिकने पायस ने भविष्य की रंगीन फिल्मों को संभव बनाया।

जैसे-जैसे सीसीडी और सीएमओएस सीवियर विकसित हुए, उन्हें आरजीबी संवेदनशीलता के रूप में ट्विस्ट करना भी आवश्यक था। ईस्टमैन कोडक के ब्राइस बायर ने विभिन्न एडिटिव कलर फिल्टर के साथ विभिन्न फोटो को कोटिंग करते हुए एक सबपिक्सल मैट्रिक्स योजना विकसित की। यह योजना लगभग 50% हरी, 25% नीली और 25% लाल फिल्टर है। यह योजना समग्र संवेदनशीलता को ट्विस्ट करती है ताकि अधिक वफादार छवि परिणाम प्राप्त हो।

क्योंकि छवि संवेदक अवरक्त विकिरण के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है, संपूर्ण इमेजिंग सतह को फ़िल्टर किया जाता है और यह फ्लैट कवर-ग्लास द्वंद्वयुद्ध करता है और नाजुक सतह को घर्षण से बचाता है। एक कवर-ग्लास अत्यधिक पॉलिश किया जाता है, ताकि पॉलिश लेंस की तरह सतह परावर्तन के कारण हल्का नुकसान हो।

रॉबर्ट टेलर, लंदन ऑप्टिशियन, ने पता लगाया कि वृद्ध लेंस ने वायु प्रदूषण से प्राकृतिक कोट का अधिग्रहण किया। ये "फूला हुआ" लेंस केवल 2% दूर परिलक्षित होता है जबकि एक नया लेंस 8% दूर परिलक्षित होता है। 1930 के दशक में कृत्रिम खिलने (कोटिंग) ने जोर पकड़ा।

कोटेड लेंस या कवर-ग्लास द्विचक्रित दिखाई देता है। यह एक रंग संचरण द्वारा और विपरीत रंग प्रतिबिंब द्वारा दिखता है। मान लें कि कोट लाल और नीले प्रतिबिंबों को नियंत्रित करने के लिए है, परावर्तित प्रकाश द्वारा लेंस हरा दिखाई देता है और प्रेषित प्रकाश द्वारा मैजेंटा। क्योंकि इस तरह के अधिकांश ग्लास बहु-लेपित होते हैं, एक आकस्मिक अवलोकन थोड़ा सुराग देता है कि किस रंग को कम किया जा रहा है।

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