4.10. Senzori u boji

Fotodioda u svakoj ćeliji je slijepa za boju. Broji fotone svake valne duljine koju silicij apsorbira, ne razlikujući crvenu od zelene od plave. Da bi se iz senzora slijepog za boju dobila slika u boji, proizvođač prekriva mrežu piksela poljem filtera boja (CFA): tankim filmom boje koji dopušta svakoj ćeliji da vidi samo jednu od tri primarne boje.

4.10.1. Bayerov uzorak

Dominantni raspored CFA-a je Bayerov uzorak, nazvan po svom izumitelju u Kodaku. Film izmjenjuje dvije vrste redaka: parni redci su ponavljajući crveno-zeleni uzorak (crvena, zelena, crvena, zelena), a neparni redci ponavljajući zeleno-plavi uzorak (zelena, plava, zelena, plava). U najmanjoj ponavljajućoj pločici – dva retka puta dva stupca – jedna ćelija vidi crvenu, jedna vidi plavu, a dvije vide zelenu.

Bayerovo polje filtera boja. Svaka ćelija senzora vidi samo jednu od tri primarne boje; zelena se pojavljuje u dvije od svake četiri ćelije.

Zelena je udvostručena namjerno. Ljudski vid mnogo je osjetljiviji na zelenu nego na crvenu ili plavu, a percipiranu svjetlinu scene uglavnom nosi zeleni kanal. Uzorkovanje zelene pri dvostrukoj gustoći u odnosu na crvenu i plavu smješta proračun razlučivosti tamo gdje ga oko najviše primjećuje i skriva mekoću krominanse koja iz toga slijedi.

4.10.2. Što svaki piksel bilježi

Senzor u boji i dalje pohranjuje samo jedan broj po pikselu – broj fotona koji su prošli kroz filter boje tog piksela. Ćelija s crvenim filterom bilježi svoju vrijednost crvenog kanala; vrijednosti zelene i plave na istom mjestu jednostavno nedostaju u podacima. Isto vrijedi za zelene i plave ćelije.

Podaci koji izlaze iz senzora u sirovom Bayerovom formatu stoga su jedan kanal po pikselu, raspoređen u Bayerovom uzorku, umjesto tri kanala po pikselu kao u dovršenoj slici u boji. Rekonstrukcija dvaju kanala koji nedostaju na svakom položaju ćelije naziva se debayerizacija.

4.10.3. Mikroleće i kut glavne zrake

Filter boje nije jedino što se nalazi iznad fotodiode. Iznad njega stoji sićušna mikroleća koja usmjerava dolazni svjetlosni stožac na aktivno područje fotodiode, a mikroleća je dizajnirana uz pretpostavku da svjetlost dolazi blizu okomito na površinu senzora. Kada svjetlost umjesto toga dolazi pod oštrim kutom – kut glavne zrake koji raste prema kutovima svake stvarne leće – dio nje može pasti na filter susjednog piksela, pokupiti pogrešnu boju i proizvesti preslušavanje boja. Pikseli u kutovima gube i zasićenost jer dio stošca u potpunosti promaši fotodiodu.

Senzori to kompenziraju pomicanjem mikroleće svakog piksela radijalno prema van od središta senzora, u koncentričnim prstenovima koji se šire od sredine prema kutovima. Pomak je nula u središtu i raste do nekoliko mikrona na najudaljenijem prstenu, podešen prema određenom CRA profilu ugrađenom u dizajn senzora. Sparivanje senzora s lećom čiji se CRA profil bitno razlikuje od ciljnog dizajna ostavlja vidljive pogreške boje i osjetljivosti u kutovima, zbog čega se slikovni senzori i leće obično biraju zajedno.