青いチャンネルが一番うるさいのはなぜですか？

デジタルカメラの青色チャンネルが最もノイズが大きいことが広く観察されています。私は確かに私のカメラでそれに気づきました。どうしてこれなの？

それは、特定の技術（バイエルアレイやCMOSセンサーなど）のアーティファクトですか、それとも高周波光の物理学と関係があるのでしょうか、それとも人間の視覚に関連していますか？

_{追加の質問：センサーはなぜ青色光に敏感ではないのですか？}

Tall Jeffによって議論されたセンサー応答に加えて、ほとんどのシーン照明（日光、白熱灯）は、緑と赤に比べて青の光が不足しています。このJava黒体シミュレータを起動し、目的の色温度（〜5500 Kの昼光、〜3000 Kの白熱）で青が緑または赤よりも低いことを確認します。

問題を悪化させるもう1つの小さな要因があります。CCDおよびCMOSアレイは、光子計数検出器です。上記の黒体シミュレータのプロットを含むほとんどのプロットは、光子数ではなくスペクトルエネルギー密度を示しています。青色の光子は、波長の逆比により赤色の光子よりもエネルギーが高いため、プロット上の同じエネルギー値に対して、青色の光子よりも約25％多い赤色の光子が得られます。そして、それがトールジェフが説明する感度効果の出発点です。

CCDと裏面照射型センサーに関しては、表面照射型CCDも同じように青色感度が低下します。これは、青色光の多くがチップの非感度ゲート構造を通過する間に吸収されるためです。裏面照射型センサーでは、青色の応答が改善されます。この典型的なスペクトル応答曲線を参照してください（さまざまなタイプの研究グレードのCCDについて）。

現在の最新技術を考えると、青チャネルのノイズは、青の「外観」を最悪にするために一緒に機能するカスケード効果の組み合わせです。まず、Bayerパターンのセットアップでは、マトリックス内の赤または青のピクセルの2倍の緑のピクセルがあります*。これにより、青と赤は緑のチャネルに比べてすぐに空間的に不利になり、RGBトリプレットが隣接するセンサーピクセルから再構築されると、これらの2つのチャネルのスペクトルノイズが大きくなります。たとえば、10Mピクセルセンサーには、5Mのソースグリーンピクセル、2.5Mのレッドピクセル、2.5Mのブルーピクセルがあります。明らかに、その生の情報を最終的な10M RGBトリプレットに形成すると、赤または青のチャネルの情報が1/2以下になることは明らかであり、これは最終画像にノイズの形として現れます。

次の効果は、赤、緑、青フィルターを介したセンサーシステムのスペクトル感度に関係しています。システムとして、最新のCMOSセンサーは、青の領域よりもスペクトルの緑と赤の領域に約50％敏感です。たとえば、サイプレスのこのCMOSセンサーの場合、各波長の適切な波長で曲線のインデックスを作成すると、相対感度が約赤（75％）、緑（80％）、青（50％）であることがわかります。色。センサーの固定レベルとセンサー全体のすべてのピクセルのサンプリングノイズと組み合わされたこの感度の欠如は、他の2色と比較して、重大なS / N比の欠点に青を置きます。

これを整理すると、これは、カラーCMOSセンサーが緑を再現するのに最善を尽くし、次に赤が続き、最後にノイズ全体の観点から3つのうち最悪の青が続くことを意味します。

将来に目を向けると、青チャネルのこれらの制限は、実際にはほとんどコスト/パフォーマンスの最適化の問題であることに注意してください。つまり、青の性能を悪化させる必要がある物理学に固有のことは何もありません。ただ、現在のデバイスの構造を考えれば、青チャネルをかなりのマージンで改善するには、はるかに高価になります。また、人間の目が青/黄色の色軸に対してあまり敏感でないことを考えると、ソリューションはすでに非常に最適化されたソリューションです。実際に、私は確かほとんどのカメラメーカーは、より多くの同じまたは支払う前に、最初にドロップする総コストを好むてるだけを青チャンネルのノイズ性能を向上させます。

**バイエルは、人間の視覚システムがカラースペクトルの緑の部分から輝度信号（つまり、輝度情報）の大部分を取得するため、この方法でマトリックスを設定することを選択しました。つまり、目のrod体は緑色光に最も敏感であり、スペクトルの緑色部分が視覚的に最も重要になります。*

人間の目/脳は、緑/赤の光の変化に比べて、青の光の変化に敏感ではないためです。最新のカメラセンサーは、人間の目のように動作するため、緑/赤よりも青の感度が低くなります。カラーモニターでニュートラルを表示するための標準は、青、緑、赤を同量にすることであり、センサーは赤と緑よりも青の感度が低いため、青チャネルを増幅すると便利です。青チャネル信号を増幅すると、青チャネルノイズも増幅されます。

カメラのノイズリダクションは、JPEGを撮影している場合にのみ適用されますが、多くの人がRAWを撮影するため、青チャンネルは常に多少うるさいです。この問題の解決策を探しました。画像をラボカラーに変換し、ルミナンスチャネルのみをスムース/ぼかし、その後ノイズを除去するためにRGBに戻すことを提案しました。あなたが試すことができます。

デジタル（RAW）モードのDP3メリルの青緑赤チャンネルの分析を行いました。2018年6月にこのカメラを購入しました。青チャネルは、赤緑チャネルには存在しないa / dコンバーターのレベル依存エラーを示しますが、これは期待どおりに機能します。青チャネルa / dの配線またはa / d電圧を青チャネルデジタル信号に変換するコードにエラーがある可能性があります。これは感度の問題ではありません。これは飽和の問題である可能性があります。つまり、物理的な電圧が非常に低い電圧でa / dの範囲を超えている、つまりそのチャネルでゲインが大きすぎます。カメラはデータを取得するためにISO 100に設定され、データはフレームのシャッタースピードと信号レベルの範囲で取得されました。青チャネルの測定値は、最も低い信号レベルで最も正確な信号でした。信号が高いほど、エラーが大きくなります。これは、X3Fファイルを生成するアルゴリズムのゲイン/デジタル化の問題、またはおそらくバイト順序の問題です。X3Fファイルを直接調べて、エラーが既に存在するかどうかを確認していますが、コンバーターによって生成されたTIFFファイルとJPEGファイルの両方に同じ問題があるためだと思います。メーカーがこの問題を修正することに興味があるかどうかは質問ですか？Foveonチップは、適切に設計する必要がある良いアイデアです。メーカーがこの問題を修正することに興味があるかどうかは質問ですか？Foveonチップは、適切に設計する必要がある良いアイデアです。メーカーがこの問題を修正することに興味があるかどうかは質問ですか？Foveonチップは、適切に設計する必要がある良いアイデアです。