RGB के बजाय मुख्यधारा सेंसर CYM फ़िल्टर का उपयोग क्यों नहीं करते?


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जो मैं समझता हूं कि अधिकांश डिजिटल कैमरों में एक सेंसर होता है जहां प्रत्येक पिक्सेल-सेंसर में तीन उप-सेंसर होते हैं, प्रत्येक में एक आर, जी और बी फिल्टर होता है। आरजीबी स्पष्ट रूप से अधिक मौलिक रंग मॉडल है क्योंकि यह सीधे मानव आंख में रिसेप्टर्स (शंकु) से मेल खाती है।

हालांकि, आरजीबी फिल्टर आवश्यक रूप से अपने घटक को पाने के लिए दो तिहाई सफेद रोशनी काटते हैं। निश्चित रूप से कैमरों को छोटे एक्सपोज़र समय से लाभ होगा यदि फ़िल्टर CYM के बजाय थे जहां प्रत्येक तत्व प्रकाश का केवल एक तिहाई हिस्सा काटता है? कैमरा का प्रोसेसर अभी भी छवि को किसी भी प्रारूप में सहेज सकता है जो उपभोक्ता चाहता है क्योंकि CYM डेटापॉइंट को आसानी से RGB एक में बदला जा सकता है।

मुझे पता है कि यह कभी-कभी एस्ट्रोफोटोग्राफी में किया जाता है जहां CYM फिल्टर के साथ तीन अलग-अलग B & W तस्वीरें ली जाती हैं।

क्या मैं गलत हूं और यह वास्तव में, पहले से ही क्या है - या आरजीबी सेंसर का एक अच्छा कारण है?


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लंबे समय तक एक्सपोज़र एस्ट्रोफोटोग्राफ़ी में, कुछ क्षेत्रों में से एक जहां प्रकाश की कुल मात्रा पर कब्जा कर लिया गया है, एक प्रमुख चिंता का विषय है, एक सामान्य दृष्टिकोण है कि एक शुद्ध मोनोक्रोम सेंसर का उपयोग करें और लाल, हरे और नीले फिल्टर के साथ लिया गया (अपेक्षाकृत) कम एक्सपोज़र अवधियों को मिलाएं। छवि को अधिक लंबे अंतराल के साथ रंग दें, जहां अंतिम परिणाम में विस्तार को अधिकतम करने के लिए कोई फिल्टर का उपयोग नहीं किया जाता है।
दान नीली

जवाबों:


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सबसे पहले, अपनी ओर से थोड़ी सी गलतफहमी को दूर करने के लिए एक छोटी पृष्ठभूमि।

रंगीन डिजिटल कैमरों के विशाल बहुमत में एक बायर फिल्टर होता है जो प्रत्येक पिक्सेल को एक रंग फिल्टर के साथ मास्क करता है: लाल, हरा या नीला। ¹ रॉ डेटा में किसी भी रंग की जानकारी शामिल नहीं है, लेकिन प्रत्येक पिक्सेल के लिए केवल एक ल्यूमिनेन्स मान है।

हालांकि, आरजीबी फिल्टर आवश्यक रूप से अपने घटक को पाने के लिए दो तिहाई सफेद रोशनी काटते हैं।

ज़रुरी नहीं। बहुत सारी हरी बत्ती है जो इसे 'लाल' और 'ब्लू' फिल्टर्स से आगे ले जाती है। बहुत 'लाल' प्रकाश है और 'नीली' रोशनी का एक अच्छा सा हिस्सा है जो इसे 'ग्रीन' फ़िल्टर से आगे बढ़ाता है। कुछ 'नीली' रोशनी है जो इसे लाल फिल्टर और इसके विपरीत बनाती है। वेवलेंग्थ जो 'ग्रीन' और 'रेड' फिल्टर पर केंद्रित होते हैं, एक दूसरे के बहुत करीब होते हैं, और 'रेड' आमतौर पर 580nm और 600nm के बीच होता है, जो 'रेड' की तुलना में 'येलो-ऑरेंज' क्षेत्र में अधिक होता है। एक ठेठ बायर सरणी में फिल्टर की "चोटियों" को "लाल", "हरा" और "नीला" के रूप में वर्णित तरंग दैर्ध्य के साथ गठबंधन नहीं किया जाता है।

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तो एक मायने में, हमारे कैमरे वास्तव में YGV (येलो-ग्रीन-वायलेट) हैं जितने वे RGB हैं। हमारे रंग प्रजनन प्रणाली (मॉनिटर, प्रिंटर, वेब प्रेस, आदि) आरजीबी, सीएमवाईके या रंगों के कुछ अन्य संयोजन क्या हैं।

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यह मानव आँख की नकल करता है, जहाँ हमारे im लाल ’शंकु 565nm के आसपास केंद्रित होते हैं, जो हरे रंग का पीला होता है, जैसा कि हमारे opposed हरे’ शंकु के विपरीत होता है, जो 540nm के आसपास केंद्रित होता है, जो पीले रंग के सिर्फ एक टिंट के साथ हरा होता है। मानव दृष्टि प्रणाली और हमारे कैमरे दोनों कैसे "रंग" बनाते हैं विद्युत चुम्बकीय विकिरण स्पेक्ट्रम के भाग से जिसे हम "प्रकाश" कहते हैं, कृपया देखें: लाल, हरे और नीले रंग प्रकाश के प्राथमिक रंग क्यों हैं?

फ़िल्टर रंगों के बीच कोई कठिन कटऑफ़ नहीं है, जैसे कि एक वैज्ञानिक उपकरण पर उपयोग किए जाने वाले फ़िल्टर के साथ जो केवल तरंग दैर्ध्य के एक बहुत ही संकीर्ण बैंड को अनुमति देता है। यह B & W फिल्म पर हमारे द्वारा उपयोग किए जाने वाले रंग फिल्टर की तरह अधिक है। यदि हम B & W फिल्म के साथ एक लाल फिल्टर का उपयोग करते हैं, तो सभी हरी वस्तुएं गायब नहीं होती हैं या पूरी तरह से काली नहीं दिखती हैं, क्योंकि वे एक कठिन कटऑफ के साथ होती हैं। बल्कि, हरे रंग की वस्तुएं लाल वस्तुओं की तुलना में ग्रे की गहरे रंग की छाया दिखेंगी जो वास्तविक दृश्य में समान रूप से उज्ज्वल हैं।

मानव आंख के साथ के रूप में, लगभग सभी बायर फिल्टर में "ग्रीन" या "ब्लू" पिक्सल के रूप में दो बार "ग्रीन" पिक्सेल शामिल हैं। दूसरे शब्दों में, हर दूसरे पिक्सेल को "ग्रीन" के साथ मास्क किया जाता है और शेष आधे "रेड" और "ब्लू" के बीच विभाजित होते हैं। तो एक 20MP सेंसर में लगभग 10M ग्रीन, 5M रेड और 5M ब्लू पिक्सल्स होंगे। जब प्रत्येक पिक्सेल से ल्यूमिनेंस मानों को कैमरे की प्रोसेसिंग यूनिट द्वारा व्याख्या किया जाता है, तो अलग-अलग रंगों के साथ मुखौटे वाले पिक्सल के बीच का अंतर एक लाल, हरे और नीले मूल्य को प्रक्षेपित करने के लिए उपयोग किया जाता है ( जो वास्तव में 480, 530 और 640 नैनोमीटर के आसपास कहीं से मेल खाता है ) प्रत्येक पिक्सेल के लिए। प्रत्येक रंग को अतिरिक्त रूप से मानव आंख की संवेदनशीलता का भार होता है, इसलिए "रेड"

प्रत्येक पिक्सेल से मोनोक्रोम ल्यूमिनेंस मानों को एक पिक्सेल के लिए प्रक्षेपित आरजीबी मान में परिवर्तित करने की प्रक्रिया को दोसिंगिंग के रूप में जाना जाता है।। चूंकि अधिकांश कैमरा निर्माता तीसरे पक्ष के रॉ कन्वर्टर्स जैसे एडोब कैमरा रॉ या डीएक्सओ ऑप्टिक्स का उपयोग करके ऐसा करने के लिए मालिकाना एल्गोरिदम का उपयोग करते हैं, निर्माता के स्वयं के रॉ कनवर्टर का उपयोग करने की तुलना में थोड़ा अलग परिणाम प्राप्त करेंगे। कुछ सेंसर प्रकार हैं, जैसे कि Foveon, जिसमें तीन रंग संवेदनशील परतें होती हैं जो एक दूसरे के ऊपर खड़ी होती हैं। लेकिन निर्माताओं का दावा है कि इस तरह के सेंसर में तीन 15MP परतें होती हैं जो एक दूसरे पर खड़ी होती हैं 45MP का सेंसर होता है। वास्तव में ऐसी व्यवस्था लगभग 30MP पारंपरिक बायर नकाबपोश संवेदक के रूप में एक ही राशि का विस्तार करती है। Foveon प्रकार सेंसर के साथ समस्या, कम से कम इस प्रकार, कम प्रकाश वातावरण में खराब शोर प्रदर्शन रहा है।

तो क्यों अधिकांश डिजिटल कैमरा RGB of फ़िल्टर के बजाय CYM फ़िल्टर का उपयोग नहीं करते हैं? प्राथमिक कारण रंग सटीकता है जिसे प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य की मानवीय धारणा द्वारा परिभाषित किया गया है। "आरजीबी" मास्क का उपयोग करते समय CYM मुखौटा का उपयोग करते समय आसन्न पिक्सेल से मूल्यों का उपयोग करके रंग मानों को सही ढंग से प्रक्षेपित करना अधिक कठिन होता है। इसलिए आप रंग सटीकता प्राप्त करने के लिए थोड़ी रोशनी संवेदनशीलता छोड़ देते हैं। आखिरकार, उच्चतम स्तरों पर अधिकांश व्यावसायिक फोटोग्राफी या तो नियंत्रित प्रकाश व्यवस्था के साथ की जाती है (जैसे कि एक पोर्ट्रेट स्टूडियो जहां यह प्रकाश जोड़ने के लिए पर्याप्त आसान है) या तिपाई से (जो अधिक प्रकाश इकट्ठा करने के लिए लंबे समय तक एक्सपोज़र समय की अनुमति देता है)। और पेशेवर फ़ोटोग्राफ़रों की मांग है कि वह कौन सी तकनीक चलाती है जो उपभोक्ता वर्ग के उत्पादों के लिए अपना रास्ता खोज लेती है।

Mask अधिकांश बायर नकाबपोश "आरजीबी" कैमरों के लिए तीन कलर फिल्टर्स को छोड़कर वास्तव में 'ब्लू-वॉयलेट ऑफ टच वायलेट', 'ग्रीन विद ए टच ऑफ येलो' और कहीं-कहीं 'येलो ऑफ ए टच ऑफ ग्रीन' (जो नकल करता है) मानव आंख सबसे अधिक) और 'बहुत सारे नारंगी के साथ पीले' (जो सीएमओएस सेंसर के लिए लागू करना आसान लगता है)।


बायर फिल्टर जानकारी के लिए धन्यवाद। किसी के रूप में जो एक उदास, कम रोशनी वाले देश में रहता है मैं हमेशा संवेदनशीलता के लिए अनुकूलन करता हूं, लेकिन मैं रंग सटीकता के तर्क को समझता हूं। बहुत बढ़िया जवाब!
रॉबिन

क्या आपके उदास, कम रोशनी वाले देश में बिजली और प्रकाश बल्ब नहीं हैं? :-)
माइकल सी।

हम दुनिया में सबसे अधिक सीसीटीवी से ढके देश हैं, इसलिए मुझे लगता है कि कुछ कैमरे काम करते हैं। के रूप में प्रकाश बल्ब के लिए ... मैं सूर्य की शानदार शक्ति का दोहन पसंद करते हैं।
रॉबिन

यहां तक ​​कि सूरज की शानदार शक्ति को एक विषय की छाया पक्ष पर प्रकाश डालने के लिए कभी-कभी एक परावर्तक की आवश्यकता होती है। और सूर्य वर्ष के आधे समय में 'सो' रहा है, कोई फर्क नहीं पड़ता कि इस ग्रह पर आप कहां हैं।
माइकल सी।

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लाल हरे सियान और कुछ अन्य विविधताओं के साथ, सियान मैजेंटा पीले सेंसर बनाए गए हैं।

मुख्य समस्या यह है कि आरजीबी सेंसर के साथ भी प्रत्येक रंजक की वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया के बीच महत्वपूर्ण ओवरलैप होता है, अर्थात "हरे" पिक्सेल कुछ हद तक लाल और नीले प्रकाश के प्रति संवेदनशील होते हैं। इसका मतलब है कि परिणामों को सटीक रंगों को प्राप्त करने के लिए जटिल गणनाओं की आवश्यकता होती है, आसन्न लाल और नीले पिक्सल के सापेक्ष प्रतिक्रियाओं का उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जाता है कि वास्तव में लाल और नीले प्रकाश का कितना हरा परिणाम था।

CMY के साथ समस्या बहुत खराब है। आप रंग सटीकता के लिए अनिवार्य रूप से प्रकाश दक्षता का व्यापार कर रहे हैं। यह खगोलीय फोटोग्राफी के लिए ठीक हो सकता है, जहां आपके पास हमेशा कुरकुरा रंग की सीमाएं नहीं होती हैं, इसलिए आप धुंधला होकर रंग शोर को कम कर सकते हैं, लेकिन यह परिदृश्य या फैशन फोटोग्राफी के लिए अच्छा नहीं है।


RGB चिप्स के बीच, फ़िल्टर का सटीक विकल्प निर्माता द्वारा भिन्न होता है। उदाहरण के लिए कैनन कम रोशनी के प्रदर्शन का पीछा करने के लिए व्यापक प्रतिक्रिया के साथ कमजोर रंगों का उपयोग करता है, लेकिन उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट रंगों को भी कैनन कैमरों का उपयोग करने वाले खेल और समाचार फोटोग्राफरों की सेना के लाभ के लिए फ्लोरोसेंट प्रकाश के तहत समझदार रंगों की ओर ट्यून किया गया है।

सोनी ने A900 के साथ बहुत ही उच्च रंग सटीकता प्रदान करके पेशेवर फैशन बाजार में सेंध लगाने की कोशिश की। मध्यम प्रारूप डिजिटल बैक में उपयोग किए जाने वाले रंग फिल्टर सरणियों को सुखदायक (हालांकि जरूरी नहीं कि सटीक) स्किनटोन प्रदान करने के लिए ट्यून किया गया हो।


क्या यह कैमरे के लिए व्यावहारिक रूप से कुछ हद तक आंखों के समान प्रदर्शन को प्राप्त करने का प्रयास करने के लिए व्यावहारिक रूप से मरने और कमजोर रूप से मरने वाले पिक्सेल का उपयोग करके, संभवतः पिक्सेल के आकार को अलग-अलग करने का प्रयास करेगा, ताकि प्रकाश की स्थिति में जहां छोटे दृढ़ता से रंगे पिक्सल सार्थक डेटा उठा रहे थे जिसका उपयोग वे संतृप्त रंगों का उत्पादन करने के लिए करेंगे, जबकि कम-रोशनी की स्थिति में अधिक कमजोर-रंगे पिक्सेल एक क्लीनर ल्यूमिनेन्स चैनल प्रदान करेंगे जबकि क्रोमा में शोर को साफ करने के लिए अनुकूली फ़िल्टरिंग का उपयोग किया गया था?
सुपरैट

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"मुख्य समस्या यह है कि आरजीबी सेंसर के साथ भी प्रत्येक रंजक की वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया के बीच महत्वपूर्ण ओवरलैप है ..." यह एक बहुत बड़ी समस्या होगी यदि प्रत्येक फ़िल्टर दूसरों द्वारा अनुमत प्रकाश की किसी भी आवृत्ति को पूरी तरह से अवरुद्ध कर दे। मानव दृष्टि से "रंग" की पूरी धारणा विभिन्न तरीकों के अतिव्यापी होने के कारण है, हमारे रेटिना में शंकु विभिन्न आवृत्तियों के प्रकाश का जवाब देते हैं। प्रकाश के विभिन्न तरंग दैर्ध्य में निहित कोई रंग नहीं होते हैं, केवल हमारे ट्रिक्रोमैटिक दृष्टि से प्रकाश की धारणा में एस, एम, और एल शंकु की प्रतिक्रिया के साथ हमारे रेटिना में होते हैं।
माइकल सी

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RGBG बायर एरे पर कैमरे के निर्माताओं ने जो कारण तय किए हैं, उनका रंग, सटीकता के साथ पेटेंट, उपलब्धता और लागत से अधिक है। सिद्धांत रूप में, तीन उपयुक्त, "ऑर्थोगोनल" (बोलने के लिए) का कोई भी सेट, रंग प्रजनन के लिए ठीक होना चाहिए। अधिक उन्नत सेंसर और प्रोसेसर के साथ, यह और भी आसान होना चाहिए।

मुझे संदेह है कि RGB बनाम CMY रंग सटीकता का दावा है क्योंकि RGB और CMYK के बीच रूपांतरण प्रिंट के लिए हर समय किया जाता है। इसके अलावा, सफेद संतुलन से पहले, कच्ची फ़ाइलों में ध्वस्त रंग वास्तविक वांछित रंगों के करीब नहीं हैं। यदि रंग वास्तव में "सटीक" होते हैं, तो फोटोग्राफरों को तस्वीरों को सही करने के लिए इतना समय नहीं देना होगा।

फुजीफिल्म के विभिन्न सेंसर प्रयोग (सुपर सीसीडी, एक्सआर सीएमओएस, एक्स-ट्रांस) सिर्फ इसलिए प्रदर्शित करते हैं क्योंकि हर कोई कुछ खास तरीके से करता है, इसका मतलब यह नहीं है कि यह जरूरी है कि इसे करने का सबसे अच्छा तरीका है। कोडक ने विभिन्न रंग सरणियों के साथ भी प्रयोग किया , लेकिन उन्होंने अपनी तकनीक और पेटेंट के विपणन का बहुत अच्छा काम नहीं किया।

Nikon Coolpix 5700, 2002 के आसपास का 5mp कैमरा, CYGM रंग सरणी का उपयोग करने के लिए अंतिम कैमरों में से एक है । डिजिटल फ़ोटोग्राफ़ी की समीक्षा कहती है (जोर दिया गया) :

छवि की गुणवत्ता उत्कृष्ट है, जिसमें महान मैट्रिक्स पैमाइश, अच्छा तानवाला संतुलन और रंग (रंगों को उड़ाने के बिना सटीक और उज्ज्वल) प्लस औसत रिज़ॉल्यूशन से ऊपर है। बैंगनी फ्रिंजिंग नीचे है लेकिन छवि का समग्र रूप अभी भी बहुत 'कूलपिक्स' है। शोर का स्तर अच्छा है, खासकर जब अन्य पांच मेगापिक्सेल डिजिटल कैमरों की तुलना में (जैसा कि मिनोल्टा डीमैज 780 की हमारी तुलना से संकेत मिलता है)।

कुछ छवि गुणवत्ता विवरण हमने उठाए; बैरल विरूपण, कतरन को उजागर करना और बायर कलाकृतियां उन समस्याओं का प्रकार नहीं हैं जो हर दिन शूटिंग को प्रभावित करती हैं और 5700 की छवि गुणवत्ता के आपके संपूर्ण आनंद को खराब नहीं करेंगी।

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