Kolorowe matryce
1. Kolorowe Matryce
Na długo przedtem zanim Eastman i Agfa wprowadziły na rynek błony fotograficzne pozwalające otrzymywać barwne odbitki, J. C. Maxwell dużo czasu poświęcił na badanie teorii barw. Odkrył, że składając trzy podstawowe kolory, można otrzymać każdy inny. To on (w zasadzie był pomysłodawcą i organizatorem, a za techniczną stronę odpowiadał fotograf Thomas Sutton), jako pierwszy sfotografował wstążkę w szkocką kratę przez trzy różne filtry: zielony, czerwony i niebieski. Następnie uzyskane pozytywy rzutował za pomocą trzech rzutników na jeden ekran. Przed każdym rzutnikiem, znajdował się ten sam filtr, który został użyty do wykonania danej fotografii. W ten oto sposób, na ekranie pojawiła się wielobarwna wstążka! Pomysł ten, genialny w swej prostocie, jest obecnie wykorzystywany w każdym aparacie cyfrowym.
Dzieje się tak dlatego, iż matryca CCD/CMOS w każdym aparacie pokryta jest specjalnie zaprojektowaną wielobarwną siatką. Oczkami w tej siatce są filtry w podstawowych kolorach (czerwony, zielony i niebieski). Najbardziej popularnym schematem siatki, jest filtr mozaikowy Bayera, ułożony w taki sposób, że elementów o barwie zielonej jest tyle co niebieskich i czerwonych łącznie (na każde 4 piksele, przypada jeden czerwony i jeden niebieski i dwa zielone). Takie ułożenie, podyktowane jest tym, że ludzkie oko najbardziej czułe jest właśnie na światło o barwie zielonej.
W praktyce wygląda to następująco: użytkownik wciskając przycisk wyzwalający migawkę, powoduje oświetlenie matrycy. Na siatkę filtrów pada światło o różnych długościach fali (światło o fali 450 nm ma barwę niebieską, 500 nm zieloną, 550 nm żółtą a 650 nm czerwoną). Gdy na piksel zielony padnie światło niebieskie lub czerwone, to nic nie zostanie zarejestrowane. W ten sposób uzyskujemy obraz trójbarwny ale "dziurawy". W rzeczywistości jeden prawdziwy piksel obrazu, tworzą 4 piksele fizyczne (dwa zielone, czerwony i niebieski). Dopiero z takich kwadratów odpowiednie systemy w aparacie, analizują uzyskane informacje, na podstawie których skomplikowane algorytmy "uśredniają" je i generują wielobarwną fotografię. W tym momencie, reprodukcja barw na uzyskanej fotografii, zależy w dużym stopniu od pomysłowości programistów, opracowujących ww. algorytmy i procedury.
Niekiedy, stosuje się układ 3 matryc CCD, gdzie każda z nich rejestruje daną barwę. Obrazy przez nie uzyskane, jest na siebie nakładane. Niestety, w tym wypadku sam układ mechaniczny i optyczny jest znacznie bardziej skomplikowany. Dlatego rozwiązanie to stosuje się głównie w bardzo drogich kamerach video.
Bardzo obiecującym produktem była matryca Foveon X3. Zasada działania tego sensora jest analogiczna do kolorowej kliszy fotograficznej. Otóż na matrycy ułożone są trzy warstwy, z których każda pochłania inne światło. Pierwsza reaguje na barwę niebieską, druga na zieloną a ostatnia na czerwoną. W ten sposób, jeden piksel jest w stanie zarejestrować i przypisać odpowiednią barwę każdemu zarejestrowanemu fotonowi. Wydajność tego typu sensorów jest blisko trzykrotnie wyższa od tradycyjnych. Zdjęcia uzyskane przez aparaty wyposażone w ten chip (DSLR - Sigma SD 9 i SD10 oraz Polaroid z serii x530) posiadają lepsze odwzorowanie kolorów oraz lepszą dynamikę barwną. Niestety, rozwiązanie to jak się okazało ma jednak poważny minus. Matryce te posiadają duże szumy i nie nadają się do nocnych ekspozycji.
Własną technologię pod nazwą Super CCD, rozwija FujifIlm. Różni się ona od typowych matryc tym, że piksele maja kształt ośmiokąta, przez co piksele mają większą powierzchnię, a odstępy między nimi są mniejsze. Wpływa to pozytywnie na jakość obrazu.
Należy uważnie się przyglądać układom Foveon. Jeśli uda się je dopracować, to za parę lat nikt już nie będzie pamiętał o siatce Bayera.
Optyczne.pl jest serwisem utrzymującym się dzięki wyświetlaniu reklam. Przychody z reklam pozwalają nam na pokrycie kosztów związanych z utrzymaniem serwerów, opłaceniem osób pracujących w redakcji, a także na zakup sprzętu komputerowego i wyposażenie studio, w którym prowadzimy testy.