Filtro Bayer nelle Fotocamere Digitali: Come Cattura il Colore (Demosaicing Spiegato)
Il Bayer Color Filter Array (CFA) è il mosaico di filtri rossi, verdi e blu su un sensore monocromatico che permette alle fotocamere a singolo chip di catturare il colore. Inventato da Bryce Bayer presso Kodak (1976).
Schema
RGGB 2×2 ripetuto: 50% verde, 25% rosso, 25% blu. Il verde è raddoppiato perché la percezione umana della luminanza è ponderata sul verde.
Come Funziona
- Ogni pixel riceve un solo colore (R, G o B).
- I due colori mancanti per pixel sono interpolati (demosaiced) dai vicini.
- Algoritmi: Bilineare (semplice), AHD, VNG, AMaZE, LMMSE (avanzati—preservano bordi, riducono artefatti).
Vantaggi
- Semplice, economico, nessuna parte mobile.
- Alta risoluzione spaziale (ogni pixel usato).
- Basso rumore (vs. sistemi a 3 chip prisma).
- Buon colore con demosaicing moderno.
Svantaggi
- Perdita risoluzione vs. vero RGB per pixel (≈√2 fattore).
- Moiré/aliasing su pattern ripetuti fini (mitigato da filtro OLPF/AA).
- Artefatti colore (zippering, falso colore) sui bordi.
Alternative
- Foveon (Sigma): Fotodiodi impilati—RGB completo per pixel. Nessun demosaic. Di nicchia.
- 3-CCD/CMOS (prisma): Camere broadcast/video. Ingombranti, costose.
- CFA non-Bayer: X-Trans (Fujifilm), Quad Bayer (pixel binning), RYYB (Huawei).
Bayer rimane dominante (95%+ delle fotocamere) per il suo equilibrio costo/prestazioni.