¿Cómo puedo simular un filtro Bayer (o solo canales RGB) usando capas de Photoshop?

Cuando se habla de combinar las capas, crear 3 capas con datos rojo/verde/azul y elegir un modo de combinación de Diferencia puede lograr lo que desea.

¿Cómo puedo combinar esencialmente información pura de rojo, verde y azul en 3 capas para crear un color completo?

Tienes que empezar con información de color 'Rojo' puro, 'Verde' puro y 'Azul' puro. Pero eso no es lo que puede obtener de un sensor enmascarado de Bayer, ya que los colores reales de cada conjunto de filtros no son 'Rojo', 'Verde' y 'Azul'.

Tampoco es lo que obtenemos de los conos en nuestras retinas.

Tenga en cuenta que no hay un color específico intrínseco en ninguna longitud de onda de luz visible u otras longitudes de onda de radiación electromagnética. El color que vemos en una fuente de luz en una longitud de onda específica es producto de nuestra percepción de ella, no de la fuente de luz en sí. Es posible que una especie diferente no perciba las longitudes de onda incluidas en el espectro visible definido por los humanos , al igual que muchas especies de bichos e insectos pueden percibir la luz en longitudes de onda del infrarrojo cercano que no producen una respuesta química en las retinas humanas.

El color es una construcción de cómo nuestro sistema ojo-cerebro percibe la radiación electromagnética en ciertas longitudes de onda.

Nuestras máscaras Bayer imitan nuestros conos retinales mucho más de lo que imitan nuestros dispositivos de salida RGB.

Los colores reales a los que cada tipo de cono retiniano es más sensible:

Compare eso con las medidas de sensibilidad típicas de las cámaras digitales (he agregado líneas verticales donde nuestros sistemas de reproducción de color RGB, y a veces RYGB, emiten los más fuertes):

El mito de "solo" rojo, "solo" verde y "solo" azul

Si pudiéramos crear un sensor para que los píxeles filtrados "azules" fueran sensibles a solo 420 nm de luz, los píxeles filtrados "verdes" fueran sensibles a solo 535 nm de luz y los píxeles filtrados "rojos" fueran sensibles solo aLa luz de 565 nm no produciría una imagen que nuestros ojos reconocerían como algo parecido al mundo tal como lo percibimos. Para empezar, se bloquearía casi toda la energía de la "luz blanca" para que no llegue al sensor, por lo que sería mucho menos sensible a la luz que nuestras cámaras actuales. Cualquier fuente de luz que no emitiera o reflejara luz en una de las longitudes de onda exactas enumeradas anteriormente no sería medible en absoluto. Entonces, la gran mayoría de una escena sería muy oscura o negra. También sería imposible diferenciar entre objetos que reflejan MUCHA luz a, digamos, 490nm y ninguna a 615nm de objetos que reflejan MUCHA luz a 615nm pero ninguna a 490nm si ambos reflejan la misma cantidad de luz a 535nm y 565nm . Sería imposible diferenciar muchos de los distintos colores que percibimos.

Incluso si creamos un sensor para que los píxeles filtrados "azules" solo fueran sensibles a la luz por debajo de 480 nm, los píxeles filtrados "verdes" solo fueran sensibles a la luz entre 480 nm y 550 nm, y los píxeles filtrados "rojos" solo fueran sensibles a luz por encima de 550nm no seríamos capaces de capturar y reproducir una imagen que se asemeje a lo que vemos con nuestros ojos. Aunque sería más eficiente que un sensor descrito anteriormente como sensible a solo 420 nm, solo 535 nm y solo 565 nm de luz, sería mucho menos sensible que las sensibilidades superpuestas proporcionadas por un sensor enmascarado de Bayer.La naturaleza superpuesta de las sensibilidades de los conos en la retina humana es lo que le da al cerebro la capacidad de percibir el color a partir de las diferencias en las respuestas de cada tipo de cono a la misma luz. Sin esas sensibilidades superpuestas en el sensor de una cámara, no podríamos imitar la respuesta del cerebro a las señales de nuestras retinas. No podríamos, por ejemplo, discriminar en absoluto entre algo que refleja una luz de 490 nm y algo que refleja una luz de 540 nm. De la misma manera que una cámara monocromática no puede distinguir entre longitudes de onda de luz, sino solo entre intensidades de luz, no podríamos discriminar los colores de nada que esté emitiendo o reflejando solo longitudes de onda que caen todas dentro de solo una de los tres canales de color.

Piense en cómo es cuando estamos viendo bajo una luz roja de espectro muy limitado. Es imposible notar la diferencia entre una camisa roja y una blanca. Ambos aparecen del mismo color a nuestros ojos. Del mismo modo, bajo luz roja de espectro limitado, todo lo que sea de color azul se verá muy parecido a si fuera negro porque no refleja nada de la luz roja que brilla sobre él y no hay luz azul que brille sobre él para ser reflejada.

Toda la idea de que el rojo, el verde y el azul serían medidos discretamente por un sensor de color "perfecto" se basa en conceptos erróneos que se repiten a menudo sobre cómo las cámaras enmascaradas de Bayer reproducen el color (el filtro verde solo permite el paso de la luz verde, el filtro rojo solo permite el paso de la luz ) . semáforo en rojo para pasar, etc.). También se basa en una idea errónea de lo que es 'color'.

Cómo reproducen el color las cámaras enmascaradas de Bayer

Los archivos sin procesar realmente no almacenan ningún color por píxel. Solo almacenan un único valor de brillo por píxel.

Es cierto que con una máscara de Bayer sobre cada píxel, la luz se filtra con un filtro "Rojo", "Verde" o "Azul" sobre cada píxel. Pero no hay un límite estricto donde solo la luz verde pasa a un píxel filtrado verde o solo la luz roja pasa a un píxel filtrado rojo. hay muchode superposición.² Mucha luz roja y algo de luz azul atraviesan el filtro verde. Una gran cantidad de luz verde e incluso un poco de luz azul pasa a través del filtro rojo, y los píxeles que se filtran con azul registran algo de luz roja y verde. Dado que un archivo sin procesar es un conjunto de valores de luminancia únicos para cada píxel en el sensor, no hay información de color real en un archivo sin procesar. El color se obtiene comparando píxeles contiguos que se filtran por uno de los tres colores con una máscara de Bayer.

Cada fotón que vibra a la frecuencia correspondiente para una longitud de onda 'roja' que pasa el filtro verde se cuenta de la misma manera que cada fotón que vibra a una frecuencia para una longitud de onda 'verde' que pasa al mismo pozo de píxeles.³

Es como colocar un filtro rojo frente a la lente cuando se filma una película en blanco y negro. No resultó en una foto roja monocromática. Tampoco da como resultado una foto en blanco y negro donde solo los objetos rojos tienen brillo. Más bien, cuando se fotografían en blanco y negro a través de un filtro rojo, los objetos rojos aparecen con un tono de gris más brillante que los objetos verdes o azules que tienen el mismo brillo en la escena que el objeto rojo.

La máscara de Bayer frente a los píxeles monocromáticos tampoco crea color. Lo que hace es cambiar el valor tonal (qué tan brillante o qué tan oscuro se registra el valor de luminancia de una longitud de onda de luz en particular) de varias longitudes de onda en diferentes cantidades. Cuando se comparan los valores tonales (intensidades de gris) de los píxeles adyacentes filtrados con los tres filtros de color diferentes utilizados en la máscara de Bayer, los colores pueden interpolarse a partir de esa información. Este es el proceso al que nos referimos como demostración .

¿Qué es 'Color'?

Igualar ciertas longitudes de onda de luz con el "color" que los humanos perciben en esa longitud de onda específica es una suposición un poco falsa. El "color" es en gran medida una construcción del sistema ojo/cerebro que lo percibe y en realidad no existe en absoluto en la porción del rango de radiación electromagnética que llamamos "luz visible". Si bien es cierto que la luz que es solo una única longitud de onda discreta puede ser percibida por nosotros como un cierto color, es igualmente cierto que algunos de los colores que percibimos no son posibles de producir con luz que contiene solo una sola longitud de onda.

La única diferencia entre la luz "visible" y otras formas de EMR que nuestros ojos no ven es que nuestros ojos responden químicamente a ciertas longitudes de onda de EMR mientras que no responden químicamente a otras longitudes de onda. Las cámaras enmascaradas de Bayer funcionan porque sus sensores imitan la forma tricromática en que nuestras retinas responden a las longitudes de onda visibles de la luz y cuando procesan los datos sin procesar del sensor en una imagen visible, también imitan la forma en que nuestros cerebros procesan la información obtenida de nuestras retinas. Pero nuestros sistemas de reproducción de color rara vez, si acaso, usan tres colores primarios que coincidan con las tres longitudes de onda de luz respectivas a las que los tres tipos de conos en la retina humana son más sensibles.

Las primeras fotografías en color exponían tres placas (película) en blanco y negro, una al rojo, una al verde y la otra al azul. Las exposiciones se realizaron mediante Wratten 47B azul – Wratten 58 verde – Wratten 25 rojo. Estos son los tres filtros “Tri-Color” que se utilizan para hacer separaciones de color. Terminamos con tres negativos que representaban los tres colores primarios. Estos se imprimieron a través de una ampliadora en película o papel. Estos son “filtros de corte estrecho. Los filtros superpuestos a los fotositos deben ser estos o sus primos: Wratten 98 azul, Wratten 99 verde, Wratten 25 rojo. Estos se utilizaron en la ampliadora para hacer exposiciones de separación.

Los números de catálogo de Wratten provienen del maestro fabricante de filtros Frederick Wratten (firma inglesa de Wratten and Wainwright, comprada por Kodak en 1912. Se retuvo el número de catálogo de Wratten. Hoy en día estos filtros se pueden obtener, probablemente el nombre Wratten se haya eliminado.

De todos modos, puede fotografiar tres imágenes a través de estos conjuntos de filtros. La matriz de Bayer probablemente usa estos mismos valores de filtro. En la matriz de Bayer, la proporción de fotositos filtrados de rojo a verde a azul se basa en la sensibilidad del chip. Debería poder realizar su tarea creando tres imágenes usando estos valores de filtros.