4.10. Sensor warna

Fotodioda di setiap sel buta warna. Ia menghitung foton dari setiap panjang gelombang yang diserap silikon tanpa membedakan merah dari hijau dari biru. Untuk mendapatkan citra warna dari sensor yang buta warna, produsen menutupi kisi piksel dengan colour filter array (CFA): lapisan tipis pewarna yang memungkinkan setiap sel hanya melihat satu dari tiga warna primer.

4.10.1. Pola Bayer

Tata letak CFA yang dominan adalah pola Bayer, dinamai berdasarkan penemunya di Kodak. Film ini bergantian antara dua jenis baris: baris genap adalah pola merah-hijau yang berulang (merah, hijau, merah, hijau) dan baris ganjil adalah pola hijau-biru yang berulang (hijau, biru, hijau, biru). Dalam tile terkecil yang berulang -- dua baris kali dua kolom -- satu sel melihat merah, satu melihat biru, dan dua melihat hijau.

Array filter warna Bayer. Setiap sel sensor hanya melihat satu dari tiga warna primer; hijau muncul di dua dari setiap empat sel.

Hijau digandakan dengan sengaja. Penglihatan manusia jauh lebih sensitif terhadap hijau daripada merah atau biru, dan luminansi yang dirasakan dari suatu pemandangan sebagian besar dibawa oleh saluran hijau. Mengambil sampel hijau pada kepadatan dua kali lipat merah dan biru menempatkan anggaran resolusi di tempat yang paling diperhatikan oleh mata, dan menyembunyikan kelemahan krominansi yang menyertainya.

4.10.2. Apa yang direkam setiap piksel

Sensor warna masih menyimpan hanya satu angka per piksel -- jumlah foton yang lolos melalui filter warna piksel tersebut. Sel filter merah mencatat nilai saluran merahnya; nilai hijau dan biru di lokasi yang sama tidak ada dalam data. Hal yang sama berlaku untuk sel hijau dan biru.

Data yang keluar dari sensor dalam format Bayer mentah oleh karena itu adalah satu saluran per piksel, diatur dalam pola Bayer, bukan tiga saluran per piksel dari citra warna yang sudah jadi. Merekonstruksi dua saluran yang hilang di setiap posisi sel disebut debayering.

4.10.3. Microlens dan sudut chief ray

Filter warna bukan satu-satunya hal di atas fotodioda. Di atasnya terdapat microlens kecil yang memfokuskan kerucut cahaya masuk ke area aktif fotodioda, dan microlens dirancang dengan asumsi cahaya datang hampir tegak lurus terhadap permukaan sensor. Ketika cahaya tiba dengan sudut yang curam -- sudut chief ray yang bertambah ke arah sudut-sudut setiap lensa nyata -- sebagiannya dapat mendarat pada filter piksel tetangga, mengambil warna yang salah dan menghasilkan colour crosstalk. Piksel di sudut kehilangan saturasi juga, karena sebagian kerucut melewatkan fotodioda sama sekali.

Sensor mengkompensasi dengan menggeser microlens setiap piksel secara radial ke luar dari pusat sensor, dalam cincin konsentris yang mengembang dari tengah ke sudut-sudut. Pergeserannya nol di tengah dan bertumbuh hingga beberapa mikron di cincin paling luar, disetel ke profil CRA tertentu yang ditanamkan ke dalam desain sensor. Memasangkan sensor dengan lensa yang profil CRA-nya berbeda secara substansial dari target desain meninggalkan kesalahan warna dan sensitivitas yang terlihat di sudut-sudut, itulah mengapa sensor citra dan lensa biasanya dipilih bersama-sama.