Färginterpoleringsmetoder

Färginterpolering

I kamerasensorer sitter det miljontals ljuskänsliga element. För att kunna fånga upp färger har man ovanpå sensorn placerat ett färgfilter. Det vanligaste filtret i dag är Bayerfiltret som består av 2×2 pixlar i grön, röd och blå färg. Eftersom det mänskliga ögat är mer känsligt för grönt har även kameratillverkarna ökat mängden gröna pixlar. En sensor med en upplösning på 36 megapixlar består av:

  • grön – 18 megapixlar
  • röd – 9 megapixlar
  • blå – 9 megapixlar

För att rekonstruera de färger som saknas behöver man färginterpolera.

Innan färginterpolering.

Färginterpoleringsmetoder

Ett antal färginterpoleringsmetoder har därmed utvecklats och alla har sina styrkor och svagheter. I kamerorna använder man metoder som framför allt går snabbt. I bildbehandlingsprogram har man däremot mer processorkraft och i bland även möjlighet att nyttja grafikkort för att kunna använda mer avancerade interpoleringsmetoder. Nedan är några vanliga som används för sensorer med Bayerfilter.

AMaZE (Aliasing Minimization and Zipper Elimination) är närmast standarden för fria programvaror och när det kommer till detaljrikedom för bilder med lågt brus. Priset är processorkraft. Svaga processorer och hög upplösning kan innebära flera sekunder i bearbetning.

RCD (Ratio Corrected Demosaicing) passar bra för rundade kanter såsom stjärnor. Kan även hantera 45-gradiga linjer bra där andra metoder fallerar. Kommer nära AMaZE när det kommer till detaljer. Från utvecklaren står det följande om RCD:
”The Ratio Corrected Demosaicing algorithm intends to smooth the colour correction errors that are common in many other interpolation methods.”

AHD (Adaptive Homogeneity-Directed) har tidigare varit den vanligaste metoden. Har använts av Adobe och kanske fortfarande används, se längre ned angående kommersiella program.

VNG och VNG4 (Variable Number of Gradients) är utmärkt för ytor utan detaljer så som himmel. VNG4 är även utmärkt när andra färginterpoleringsmetoder ger labyrintmönster.

PPG (Patterned Pixel Grouping interpolation) har färre artefakter än VNG4 och är snabb. Fungerar bra för naturliga motiv men ger lättare moire än AMaZE.

IGV och LMMSE är för bilder med mycket brus och kan med fördel användas med brusreducering utan att bilderna ser urvattnade ut.

För Fujifilm med X-transsensor finns det inte lika många metoder att välja mellan. VNG, Markesteijn 1-pass och Markesteijn 3-pass. är de vanliga hos program som bygger på öppen och fri källkod. Markesteijn 3-pass brukar ge minst artefakter.

Dubbla färginterpoleringsmetoder

Genom att kombinera två färginterpoleringsmetoder kan man använda en metod för detaljer som gräs och en annan för kontrastlösa delar som en himmel. Ett exempel på detta är att blanda AMaZE för detaljer och VNG4 för övriga delar. Priset är att det tar dubbelt så lång tid att processa. Ju högre bildupplösning, desto mer märkbart blir det. Som ett mycket snabbare alternativ till VNG4 kan man använda Bilinear. Vid låga ISO-tal ser man nästan ingen skillnad.

Heta pixlar påverkas av färginterpolering

En het pixel kan efter en färginterpolering smitta av sig på mångdubbelt så många omkringliggande pixlar. Därför har moderna råkonverterare möjlighet att plocka bort heta pixlar redan innan de färginterpoleras.

Exempel där en het pixel spillt över till två grannpixlar. Vid färginterpolering med VNG4 som metod har drabbade pixlar ökat markant.

Upptäck vad kommersiella program använder

Om man har kända färginterpoleringsmetoder som man kan jämföra med, exempelvis från RawTherapee och RAWHide Converter, kan man ladda ned en speciell DNG-fil och färginterpolera den. Olika metoder skapar olika artefakter. På så vis har man kunnat avgöra att Adobe, åtminstone fram till 2018, använt sig av metoden AHD. Om Adobe fortfarande använder AHD kan du själv testa, under förutsättning att du har tillgång till Adobe Camera Raw eller Lightroom. Det ser även ut som att den metod Capture One använder liknar ECW (Expanding Chroma Weighted Demosaicing).

Exempel

RCD
VNG4
LMMSE
IGV
HPHD
EAHD
DCB
AMaZE
AHD
RCD med färguppmjukning satt till 2

Labyrintmönster i bildfil från Canon EOS R

En medlem hos Dpreview, Hadrian Robinson, upptäckte att vissa bilder från sin EOS R hade ett labyrintmönster. Han upptäckte att även exempelfiler hos Dpreview hade samma mönster. Gemensam nämnare är att det krävs ett ljusstarkt objektiv med bländare f/2 eller större. Iliah Borg, skaparen bakom RawDigger misstänker att fenomenet beror på Dual Pixel-designen, kort slutartid och den låga kontrasten vid större bländare.

Om så är fallet borde fler kameror också vara drabbade och efter att ha ögnat igenom råfiler från 5D IV med kort slutartid och stor bländare fann jag samma mönster. Canon Digital Photo Professional 4 och Lightroom hanterar däremot bildfilerna från 5D IV mycket bättre.

Nedan en bildfil från Hadrian och hans EOS R. ISO 100, 1/6400 sekund och f/1,2. Detta med objektivet RF 85/1,2 L USM.

Vid 100% förstoring kan man skönja mönstret som ränder. Först vid högre förstoring ser man att det rör sig om ett labyrintmönster. Går det att åtgärda? Ja, det går det genom att använda VNG4 som demosaicing-metod. Det blir inte lika detaljrikt som med AMaZE men man märker inte detaljförlusten.

Maze pattern EOS R
Konverterad i RawTherapee med AMaZE som demosaicing-metod. Klicka för större bild.
Maze pattern removed EOS R
Konverterad i RawTherapee med VNG4 som demosaicing-metod. Klicka för större bild.

Både darktable och RawTherapee kan använda VNG4. Utöver det kan man i RawTherapee dessutom använda ett grönbalanseringsverktyg för att helt få bort mönstret i AMaZE. Enligt uppgift hos Dpreview kan också Capture One och Luminar hantera mönstret. Det är därför inget problem. För användare av Lightroom eller Canon Photo Professional 4 syns däremot mönstret.