主流のセンサーがRGBではなくCYMフィルターを使用しないのはなぜですか？

私の理解では、ほとんどのデジタルカメラにはセンサーがあり、各ピクセルセンサーには3つのサブセンサーがあり、それぞれにR、G、Bフィルターがあります。RGBは、人間の目の受容体（コーン）に直接対応するため、明らかにより基本的なカラーモデルです。

ただし、RGBフィルターは、その成分を得るために必然的に3分の2の白色光をカットします。フィルターが代わりにCYMで各要素が光の3分の1だけをカットする場合、カメラは短い露光時間の恩恵を受けるでしょう。カメラのプロセッサは、CYMデータポイントをRGBデータポイントに簡単に変換できるため、消費者が望む形式で画像を保存できます。

これは、CYMフィルターを使用して3枚の白黒写真を撮影する天体写真で行われることもあります。

私はちょうど間違っているのですか？実際、これはすでに行われていることですか？またはRGBセンサーの正当な理由はありますか？

まず、あなたの側のわずかな誤解を解消するための小さな背景。

大多数のカラーデジタルカメラには、各ピクセルを赤、緑、または青のカラーフィルターでマスクするBayerフィルターがあります。¹RAWデータには色情報は含まれず、各ピクセルの輝度値のみが含まれます。

ただし、RGBフィルターは、その成分を得るために必然的に3分の2の白色光をカットします。

あんまり。「赤」フィルターと「青」フィルターを通過する緑色の光がたくさんあります。多くの「赤」の光と「緑」のフィルターを通過する「青」の光が少しあります。赤のフィルターを通過する「青」の光があり、その逆も同様です。「緑」フィルターと「赤」フィルターの中心となる波長は互いに非常に近く、「赤」は通常580nmから600nmの間で、「赤」よりも「黄橙」の領域にあります。典型的なベイヤー配列のフィルターの「ピーク」は、「赤」、「緑」、および「青」として説明する波長と一致していません。

ですからある意味で、私たちのカメラはRGBと同じくらいYGV（Yellow-Green-Violet）です。当社の色再現システム（モニター、プリンター、輪転機など）は、RGB、CMYK、またはその他の色の組み合わせです。

これは人間の目を模倣しています。「赤」の円錐は565nm付近にあり、緑がかった黄色ですが、540nmの周囲にある「緑」の円錐は緑色で、黄色がわずかに混ざっています。人間の視覚システムとカメラの両方が「光」と呼ぶ電磁放射スペクトルの部分から「色」を作成する方法については、「赤、緑、青が光の原色である理由」をご覧ください。

非常に狭い波長帯域のみを通過させる科学機器で使用されるフィルターのように、フィルターの色の間に強いカットオフはありません。白黒フィルムで使用しているカラーフィルターに似ています。白黒フィルムで赤いフィルターを使用すると、緑色のオブジェクトがすべて消えたり、完全に黒く見えたりすることはありません。むしろ、緑のオブジェクトは、実際のシーンで同様に明るい赤のオブジェクトよりも濃い灰色に見えます。

人間の目と同じように、ほとんどすべてのBayerフィルターには、「赤」または「青」ピクセルの2倍の「緑」ピクセルが含まれています。つまり、1つおきのピクセルは「緑」でマスクされ、残りの半分は「赤」と「青」に分割されます。したがって、20MPセンサーには、約10Mの緑、5Mの赤、および5Mの青のピクセルがあります。各ピクセルの輝度値がカメラの処理ユニットによって解釈されるとき、異なる色でマスクされた隣接するピクセル間の差は、赤、緑、青の値を補間するために使用されます（実際には480、530、および640ナノメートルのどこかに対応します）ピクセルごとに。各色はさらに、人間の目の感度にほぼ重み付けされているため、「赤」

各ピクセルのモノクロ輝度値を各ピクセルの補間RGB値に変換するプロセスは、デモザイキングとして知られています。。ほとんどのカメラメーカーはこれを行うために独自のアルゴリズムを使用しているため、Adobe Camera RAWやDxO OpticsなどのサードパーティRAWコンバーターを使用すると、メーカー独自のRAWコンバーターを使用した場合とは少し異なる結果が得られます。Foveonなどのセンサータイプには、3つのカラーセンシティブレイヤーが相互に積み重ねられているものがあります。しかし、メーカーは、3つの15MPレイヤーが互いに積み重ねられたセンサーは45MPセンサーであると主張しています。実際には、このような配置は、約30MPの従来のバイエルマスクセンサーと同じ量の詳細をもたらします。少なくともこれまでのところ、Foveonタイプのセンサーの問題は、低照度環境でのノイズ性能が低いことでした。

では、ほとんどのデジタルカメラがRGB¹フィルターの代わりにCYMフィルターを使用しないのはなぜですか？主な理由は、異なる波長の光に対する人間の知覚によって定義される色の正確さです。「RGB」マスクを使用する場合よりも、CYMマスクを使用する場合、隣接ピクセルからの値を使用して色値を正確に補間することははるかに困難です。¹したがって、わずかな光感度をあきらめて色の精度を高めます。結局のところ、最高レベルの商業写真のほとんどは、制御された照明（光を追加するのが簡単なポートレートスタジオなど）または三脚（より長い露光時間でより多くの光を収集できる）で行われます。そして、プロの写真家の要求が、テクノロジーを駆り立てて、消費者向け製品に至るまでの道を見つけたのです。

_{¹ほとんどのバイエルマスク「RGB」カメラの3つのカラーフィルターは、実際には「青のタッチで紫」、「緑のタッチで黄色」、および「黄色のタッチで黄色」（人間の目が最も多い）と「オレンジ色の多い黄色」（CMOSセンサーの方が実装しやすいようです）。}

シアンマゼンタイエローセンサーと、レッドグリーンシアンおよびその他のいくつかのバリエーションが作成されました。

主な問題は、RGBセンサーを使用した場合でも、各色素のスペクトル応答にかなりの重複があることです。つまり、「緑」のピクセルは赤と青の光にある程度敏感です。つまり、正確な色を得るには複雑な計算が必要であり、隣接する赤と青のピクセルの相対応答を使用して、緑の応答が実際に赤と青の光の結果であるかどうかを判断します。

CMYを使用すると、問題はさらに悪化します。基本的に、光の効率と色の正確さをトレードしています。これは、鮮明な色の境界が常にあるわけではない天体写真には適している可能性があるため、ぼかしによって色ノイズを減らすことができますが、風景やファッションの写真には適していません。

RGBチップの中で、フィルターの正確な選択はメーカーによって異なります。たとえば、キヤノンは低光性能を追及するために幅広い反応を示す弱い染料を使用していますが、使用される特定の染料は、キヤノンのカメラを使用するスポーツおよびニュース写真家の軍隊の利益のために、蛍光灯下での識別色にも調整されています。

一方、ソニーはA900を使用して、非常に高い色精度を提供することにより、プロのファッション市場に参入しようとしました。ミディアムフォーマットのデジタルバックで使用されるカラーフィルターアレイは、心地よい（必ずしも正確ではない）スキントーンを提供するように調整されています。

カメラメーカーがRGBG Bayerアレイを採用した理由は、色の「精度」よりも、特許、 入手可能性、およびコストに関係していると考えられます。原則として、適切な3つの「直交」（いわば）の任意のセットは、色を再現するのに適しています。より高度なセンサーとプロセッサを使用すると、さらに簡単になります。

RGBとCMYKの間の変換は印刷のために常に行われるため、RGBとCMYの色精度の主張を疑います。また、ホワイトバランシングの前に、RAWファイルのデモザイキングされた色は、実際に必要な色に近いものではありません。色が本当に「正確」であれば、写真家は写真の色補正にそれほど時間を費やす必要はありません。

富士フイルムのさまざまなセンサー実験（スーパーCCD、EXR CMOS、X-Trans）は、他の誰もが特定の方法で何かをするからといって、必ずしもそれが最良の方法であるとは限らないことを示しています。コダックはさまざまなカラーアレイの実験も行いましたが、テクノロジーと特許のマーケティングはあまりうまくいきませんでした。

2002年頃の5mpカメラであるNikon Coolpix 5700は、CYGMカラーアレイを使用する最後のカメラの1 つと思われます。 デジタル写真レビューは言う（強調を追加）：

優れたマトリックスメータリング、良好なトーンバランスと色（色を吹き消すことなく正確で鮮明な）、および平均以上の解像度で、画質は優れています。パープルフリンジは下がっていますが、画像の全体的な外観は非常に「Coolpix」のままです。ノイズレベルは、特に他の5メガピクセルデジタルカメラと比較した場合に良好です（Minolta DiMAGE 7iとの比較で示すように）。

私たちが取り上げたいくつかの画質の詳細。樽型歪み、ハイライトクリッピング、バイエルアーティファクトは、毎日の撮影に影響を与える種類の問題ではなく、5700の画質の全体的な楽しみを損なうことはありません。