Filtre de Bayer dans appareils numériques : comment il capture la couleur (démosaïquage expliqué)
Le Réseau de Filtres Couleurs Bayer (CFA) est la mosaïque de filtres rouge, vert, bleu sur un capteur monochrome qui permet aux capteurs monocip de capturer la couleur. Inventé par Bryce Bayer chez Kodak (1976).
Motif
RGGB 2×2 répétitif : 50% vert, 25% rouge, 25% bleu. Vert doublé car perception luminance humaine est pondérée vert.
Fonctionnement
- Chaque pixel reçoit une seule couleur (R, V, ou B).
- Les deux couleurs manquantes par pixel sont interpolées (démosaïquées) depuis les voisins.
- Algorithmes : Bilinéaire (simple), AHD, VNG, AMaZE, LMMSE (avancés — préservent contours, réduisent artefacts).
Avantages
- Simple, pas cher, pas de pièces mobiles.
- Haute résolution spatiale (chaque pixel utilisé).
- Faible bruit (vs systèmes 3 puces à prisme).
- Bonne couleur avec démosaïquage moderne.
Inconvénients
- Perte résolution vs vrai RGB par pixel (facteur ≈√2).
- Moiré/aliasing sur motifs fins répétitifs (atténué par filtre OLPF/AA).
- Artefacts couleur (zippering, fausses couleurs) sur contours.
Alternatives
- Foveon (Sigma) : Photodiodes empilées — RGB complet par pixel. Pas de démosaïquage. Niche.
- 3-CCD/CMOS (prisme) : Caméras broadcast/vidéo. Encombrant, cher.
- CFAs non-Bayer : X-Trans (Fujifilm), Quad Bayer (pixel binning), RYYB (Huawei).
Bayer reste dominant (95%+ caméras) pour son équilibre coût/performance.