白黒のデモザイクアルゴリズムは役に立ちますか？

デモザイキングの主な目的が色をできるだけ正確に復元することであることを考えると、「白黒のみ」のデモザイクアルゴリズムには利点がありますか？つまり、最初に色を回復してから白黒に変換するのではなく、RAWファイルを直接白黒に変換する方が良いのではないでしょうか。

特に画質に興味があります（ダイナミックレンジやシャープネスなど）。関連するメモとして、どの一般的なデモザイキングアルゴリズムが白黒変換に最も適していますか？

コンバーターがイメージを生成するためにR、G、Bピクセルセットのいずれか1つだけを取得しない限り、最初にカラーを回復せずにRAWファイルを直接白黒に変換する方法はありません。このアプローチでは、解像度が大幅に低下します。

白黒に変換するときに解像度を失わないようにするには、すべてのRGピクセルとBピクセルを使用する必要があります。これは、暗黙的にカラー計算を実行する必要があることを意味します。結果は白黒になります。

画像を白黒に変換する場合でも、デモザイクアルゴリズムが必要です。

その理由は非常に単純です。そうしないと、至る所でサブピクセルのアーティファクトが発生します。センサーで記録された画像はかなり乱雑であることを理解する必要があります。ウィキペディアのサンプルを見てみましょう：

ここで、デモザイキングを行わずに、RAWをグレースケールに変換するとします。

さて...あなたはブラックホールを参照してください？赤いピクセルは背景に何も記録しませんでした。

次に、それをグレースケールに変換されたデモザイク後の画像（左側）と比較してみましょう。

基本的にディテールは失われますが、画像がかなり耐え難くなる多くのアーティファクトも失われます。画像をバイパスするデモザイキングでは、B＆W変換がどのように実行されるかにより、多くのコントラストが失われます。最終的に、間にある色の濃淡原色は赤と青の大きな面が3/4ブランクにされるが、むしろ予想外の方法で表現されるかもしれません。

私はそれが単純化であることを知っています、そしてあなたは単純なアルゴリズムを作成することを目指すかもしれません：白黒へのRAW変換でより効率的ですが、私のポイントはそれです：

白黒写真で正しい灰色の階調を生成するには、計算されたカラー画像が必要です。

以下のように- B＆Wの写真撮影を行うための良い方法は、完全にカラーフィルタアレイを削除することであるライカがモノクロームでやった - いない RAW変換を変更すること。それ以外の場合は、アーティファクト、偽のグレーシェード、解像度の低下、またはこれらすべての低下が発生します。

これに加えて、RAW-> Bayer-> B＆W変換は、画像を強化および編集するためのはるかに多くのオプションを提供し、専用のセンサー構造によってのみ打倒できるかなり優れたソリューションを手に入れました。そのため、プロセスのどこかでデモザイキングにフォールバックしない専用のB＆W RAWコンバーターが表示されません。

ベイヤーフィルターを備えたマシンビジョンカメラは、グレースケールイメージを直接提供できますが、これは、デモザイキング、YUVへの変換、およびVチャネル（少なくとも通常使用するもの）のみの送信によって行われます。彼らがこのカラー再構成をバイパスすることでより良い方法を持っている場合、彼らはフレームレートを常にプッシュしているので、そうだと思います（私が使用する典型的なカメラは、たとえば100FPSを実行します）。

カラーベースのデモザイキングを無視する場合は、解像度を半分にし、各2x2クワッドを加重平均することができますが、フル解像度が必要な場合は、エッジをより適切に保持しようとする通常のカラーデモザイキングアルゴリズムを使用することをお勧めします。グレースケールが必要なことがわかっている場合は、最初からモノクロカメラを取得します。特定の色を探す場合は、カラーフィルターを使用します。この設定は画質が非常に優れているため、解像度のオーバーサンプリングの必要性を減らし、これにより、より大きなピクセルを備えた高速低解像度センサーの使用。これにより、さらに優れた画像が得られます。

ベイヤーレイヤーの各ピクセルウェル上のカラーフィルターの効果は、レンズ上のカラーフィルターを使用して白黒フィルムを撮影するのと同じです。これにより、撮影するシーンのさまざまな色のグレーレベルの関係が変化します。シーン内のすべての色の正確な輝度レベルを取得するには、各ピクセルからの信号をデモザイクする必要があります。他の人が述べたように、ベイヤー層のないセンサーは、デモザイクする必要のないモノクロ画像を生成します。これにより、レンズからの錯乱円が各ピクセルの幅以下である場合、画像の鮮明さが向上します。

実際には、CanonのDigital Photo Professional（DPP）を使用してRAWファイルをモノクロに変換するいくつかのことに気づきました。

1. ホワイトバランス調整は、コントラスト調整と同じように、全体的な知覚輝度を変化させることができます。そのため、コントラストを微調整するために使用できます。
2. ホワイトバランスは、シーン内のさまざまな色の相対的な明度にも影響します。これは、「オレンジ」、「黄」、「赤」などのフィルター効果のアプリケーションの微調整に使用できます。赤はこれによる影響が最も大きいようで、10000Kよりも2500Kではるかに暗いです。驚いたことに、少なくとも私にとって、ブルーの色調はその逆を示していません。
3. すべての実用的な目的で、白黒写真にはクロミナンスノイズがないため、「0」のままにしておくことができます。
4. アンシャープンマスクツールでは、シンプルな「シャープネス」スライダーよりもシャープネスをはるかに細かく制御できます。特に画像に「暖かい」または「熱い」ピクセルがいくつかある場合は、強調せずに全体の鮮明度を上げることができます。

以下は、EF 70-200mm f / 2.8L IS IIレンズとKenco C-AF 2X Teleplus Pro 300テレコンバーターを搭載したCanon 7Dでの同じ露出ショットの2つのバージョンです。画像は1000X1000ピクセルにトリミングされました。最初は、その下に表示されているカメラの設定を使用して変換されました。2番目は、スクリーンショットに示す設定で編集されました。RAWタブに加えて、輝度ノイズリダクション設定2が適用され、色収差値99も適用されました。

私はそのようなアルゴリズムを提案します（ターゲットが白で、一貫した色温度を持っていると仮定します）：

• RGBへのデモザイクRAWベイヤー
• カラーをグレースケールにダウンサンプル
• 生のベイヤー値とグレースケール値の間にLUTを作成します（これは、カラープレーンRGGBまたはRGBごとに1回実行する必要があります）
• カラーフィルターごとのLUTを使用して、ピクセル間フィルタリングを行わずにRAWベイヤーを直接グレースケールに変換します

理論的には、これは真のモノクロセンサーの結果に近づきます。