Připomeňme si, co je Bayerova maska zač. Protože CCD / CMOS snímače klasického typu barvu „nevidí“, zachycují jen jas, jsou ve své podstatě černobílé. Způsob, jak zbavit takový jednoduchý snímač barvosleposti, navrhl inženýr společnosti Kodak, Bryce Bayer počátkem 70. let 20. století (patentovaný byl roku 1976).

Tento systém spočívá v překrytí jmenovaného snímače mozaikou barevných filtrů; každý propouští na příslušný „pixel“ pouze jeden barevný kanál z RGB (red-green-blue). Pixel překrytý červeným filtrem tedy měří jas červené části spektra (modrou a zelenou část filtr pohltil, takže na pixel snímače nedopadla), pro pixely překryté modrým a zeleným filtrem je to analogické. Snímač tím sice sám o sobě nezískal barevné vidění - stále vnímá jen jas, ale protože víme, který pixel zachycuje jas kterého barevného kanálu, může být při zpracování obrazu (ať už analogovém nebo digitálním) příslušný signál přiřazen konkrétnímu barevnému kanálu. V tomto okamžiku systém vidí něco takového:

Co vidí snímač s Bayerovou maskou (část střechy, ukázka z nezumi.demon.co.uk)

Takový obraz je samozřejmě třeba ještě zpracovat a každému pixelu doplnit chybějící dva barevné kanály (interpolací z okolních pixelů). Pokud pomineme nevýhody tohoto systému, které se týkají prostého faktu, že 2/3 barevné informace v obraze jsou získány interpolací (odhadem) a nikoli vyfotografovány, případně že v důsledku takové interpolace není obraz nikdy dokonale ostrý a může vykazovat artefakty jako barevné moire, je tu ještě jeden zásadní nedostatek: Aby snímač viděl barevně, pohltí Bayerova maska z principu svého fungování 2/3 dopadajícího světla (reálně to může být o něco méně, někteří výrobci neořezávají kanály přesně, ale pouštějí např. zelenému pixelu i malou část okolního spektra navíc, což sice snižuje barevnou přesnost, ale více získaného světla přináší lepší šumové charakteristiky).

Tím jsme si vysvětlili vše podstatné, abychom si mohli říct, co na tomto principu Panasonic změnil. Nahradil masku filtrů maskou zařízení, kterým říká micro color splitter (MCS) - ilustruje to na následujícím obrázku, který znázorňuje průřez snímačem:

MCS má schopnost pomocí difrakce vychýlit světlo určité vlnové délky, zatímco zbytek jím projde beze změny. Lze jím tedy nahradit Bayerovu masku v tom smyslu, že např. pro konkrétní pixel není část spektra odfiltrována (ztracena), ale je vychýlena na sousední pixel, který ji snímá (je tedy využita).

Přehnaný optimizmus ale zatím není na místě. Panasonic pomocí MCS (alespoň podle dostupných informací) nenahradil plně Bayerovu masku v tom smyslu, že by ze světla dopadajícího na „červený“ pixel odklonil modrou na okolní modré pixely a zelenou na okolní zelené pixely. Stávající model je zjednodušený. Pixely nejsou RGB (tedy červené, zelené a modré), ale např. W-R (tedy viditelné světlo bez červeného kanálu a W+R (tedy viditelné světlo s červeným kanálem navíc), což by se dalo vyjádřit také jako GB (zelenomodrý pixel) a RGBR (celé spektrum, ale se zdvojnásobenou intenzitou červeného kanálu).

Ukázka od Panasonicu: Vlevo Bayerova maska, vpravo nový systém s MCS

Světlo je tedy plně využito, ale není stále využito zcela efektivně, protože bude muset nastoupit složitý matematický model barevné separace, který z tohoto podivného barevného prostoru vyždímá obraz blízký lidskému vidění. Takové zpracování obvykle šum opětovně zvyšuje - je však otázka, jakou měrou. Zmínit můžeme i hypotetický pokles dynamického rozsahu: Do W+R pixelů bude dopadat v průměru o třetinu více fotonů, takže budou náchylnější na přepaly, do W-R pixelů bude dopadat o třetinu fotonů méně a budou tak citlivější k podexpozici.

Panasonic tvrdí, že na úrovni snímače dokáže zachytit minimálně dvojnásobek světla oproti stávajícímu konceptu. Tento princip už má chráněný 21 patenty, přičemž 16 je platných i mezinárodně. Realizace po stránce výroby je prý možná již se současnou technologickou výbavou - jsme tedy zvědaví, jestli se podaří efektivně vyřešit i barevnou separaci (resp. její softwarovou část), případně zda Panasonic svojí technologii dále rozvine, aby byla schopná pracovat na úrovni jednotlivých RGB složek jako Bayerův snímač (čímž by odpadla složitá softwarová separace).

Dále k tématu:

• Kodak končí s digitálními snímači 9.11.2011
• Zemřel Willard Boyle, otec CCD snímače (+ stručná historie digitálních snímačů) 12.5.2011
• Zemřel Bryce Bayer, vědec firmy Kodak 22.11.2012