Die derzeit üblichen Fotosensoren arbeiten fast alle mit einer Bayer-Matrix – im Gegensatz zu den FOVEON X3 Direkt-Bildsensoren.

Die "Bayer-Matrix" oder "Bayer-Filter" ist nach ihrem Erfinder Bryce E. Bayer benannt, welcher am 05.03.1975 das Patent, im Namen der Eastman Kodak Company, in den USA einreichte.

Um die Auflösung einer Ein-Chip Digitalkamera mit Bayer-Matrix mit der einer 3 Chip-Digitalkamera zu vergleichen, sollte die angegebene Pixelzahl meist durch drei geteilt und mit 2 multipliziert werden, da mit Pixeln die Farbpunkte des Sensors und nicht die ebenfalls als Pixel bezeichneten Bildpunkte angegeben werden. Es gibt aber auch andere Umrechungsfaktoren. Eine Arri D 20 Kamera interpoliert aus 2880×1620 Farbpixeln 1920×1080 Bildpunkte. Die Pixelzahl muss also durch 2,25 geteilt werden.

Ein-Chip Digitalcamcorder ohne Bayer-Sensor wie der Sony HDR-HC1 erreichen mit 3 Millionen Brutto-Pixeln (Farbpunkte) aber nur 1 Million reale Pixel (Bildpunkte). Dafür ist die Farbauflösung höher, da je ein roter, grüner und blauer Farbpunkt auch zu je einem Bildpunkt zusammengesetzt wird, der ebenfalls aus einem roten, grünen und blauen Farbpunkt besteht. Der Bayer-Sensor setzt sich aber aus 50% grünen und je 25% blauen und roten Farbpunkten, aus denen dann die Bildpunktpunkte interpoliert werden. Dabei wird ausgenutzt, dass das menschliche Auge auf grün empfindlicher reagiert als auf die anderen Farben. Bayer-matrix.gif

Die lichtempfindlichen Zellen eines Sensors in der Digitalkamera erfassen nur Helligkeitswerte. Um Farbinformationen zu erhalten, wird vor jeder einzelnen Zellen ein winziger Farbfilter in einer der drei Grundfarben Rot, Grün oder Blau aufgebracht. Die Filter sind normalerweise in der Anordnung R-G-R-G und in der nächsten Zeile G-B-G-B angebracht. Jeder Farbpunkt (Pixel) liefert dementsprechend nur die Information für einen einzigen Farbanteil, so dass die benachbarten Pixel für die Errechnung der tatsächlichen Farbe per Farbinterpolation herangezogen werden müssen.

Bei der Farbinterpolation geht man von der Annahme aus, dass es zwischen zwei benachbarten Pixeln zu keinen erheblichen Farbunterschieden kommt. Aufgrund der unterschiedlichen Seitenververhältnisse von üblichen 4:3 oder 3:2 der CCDs ergeben sich unterschiedliche Auflösungen, in denen Fotos erstellt werden können.

Breite Höhe Pixelanzahl 320 240 76.800 640 480 307.200 1.024 768 786.432 1.280 960 1.228.800 1.600 1.200 1.920.000 2.048 1.536 3.145.728 2.272 1.704 3.871.488 2.560 1.920 4.915.200 3.072 2.048 6.291.456

Für eine Digitalkamera werden meist nur die Auflösung nach Farbpixeln angegeben. Welche Auflösung eine Kamera tatsächlich erreicht, kann im Labortest festgestellt werden, wo gemessen wird, wieviele unterscheidbare Linien sie fotografieren kann. Auch, dass ein CCD physikalisch immer über mehr Pixel (am Rand) verfügt, als er tatsächlich nutzt, wird gerne verschwiegen.

Weblinks

• Color processing with Bayer Mosaic sensors (engl.) - Berechnungsalgorithmen zur Farbinterpolation bei einer Bayer Matrix (PDF)

Fototechnik

Bayer filter | Фильтр Байера