Bayer-Filter

Der Bayer-Filter ist ein Verbund aus roten, grünen und blauen Farbfolien vor dem Kamerasensor. Jeweils eine Farbfolie liegt dabei vor einem Pixel auf dem Sensor.
Klassischer Bayerfilter - hinter jeder Farbfolie liegt ein Pixel

Klassischer Bayerfilter - hinter jeder Farbfolie liegt ein Pixel

Da jeder Pixel nur die Anzahl, nicht aber die tatsächliche Farbe der auf ihn treffenden Lichtteilchen erkennt wird zusätzlich ein Bayer-Filter vor dem Kamerasensor benötigt. Auf diesem sind einzelne, rote, grüne und blaue Farbfolien angebracht - wobei vor jedem Pixel nur eine Farbfolie in einer der drei Grundfarben liegt. Da so eine Farbfolie physikalisch bedingt nur Wellenlängen der eigenen Farbe hindurch lässt (eine grüne Farbfolie lässt also nur grünes Licht hindurch) kann die Kamera feststellen, wie viele Lichtteilchen mit grüner Wellenlänge auf den Sensor treffen.

Zur Veranschaulichung ein einfaches Beispiel von einem Sensor mit einer Auflösung von nur drei Pixel.

Pixel A hat eine grüne Farbfolie, Pixel B eine rote und Pixel C eine blaue Farbfolie.

Nun trifft Licht auf den Sensor, beispielsweise von einem farbigen Blatt Papier. Pixel A registriert 200 Lichtteilchen - da eine grüne Farbfolie davor montiert ist und somit nur grüne Lichtteilchen hindurch kommen weiß die Kamera, dass diese 200 Lichtteilchen eine grüne Wellenlänge haben. Pixel B mit roter Folie registriert kein Lichtteilchen und übermittelt den Wert 0. Die Kamera schließt daraus, dass in dem vorhandenen Licht keinerlei rote Wellenlängen enthalten sind. Pixel C registriert schließlich noch 100 Lichtteilchen mit blauer Wellenlänge. Aus diesem Werten errechnet die Kamera nun automatisch die Farbe des Papiers.

Die Verteilung der Farbfolien mit Rot - Grün - Blau = 1 : 2 : 1 ist dem menschlichen Auge nachempfunden. Auch hier gibt es etwa doppelt so viele Rezeptoren für grüne Wellenlängen als für die anderen beiden Grundfarben.

Zusatzwissen:

Die Farbempfindlichkeit von CCD- bzw. CMOS-Sensoren reicht dabei von blauen bis infraroten-Licht. CMOS-Sensoren sind aber im Gegensatz zu CCD-Sensoren gegen ultraviolettes Licht unempfindlich. Bei Faveon-Sensoren werden dagegen keine einzelnen Farbfilter genutzt sondern der Sensor ganzflächig mit jeweils einer roten, grünen und blauen Filterfolie überzogen. So liefert jeder einzelne Pixel Werte für rotes, grünes und blaues Licht. Mittlerweile haben sich jedoch die klassischen Bayer-Sensoren in der Industrie durchgesetzt, lediglich bei einigen speziellen Kameras werden andere Sensoren genutzt.