Il vero motivo per cui le immagini delle fotocamere a colori appaiono verdi: l'efficienza quantica, non il rapporto di Bayer

Quando riprendiamo immagini astronomiche, notiamo spesso che i file Raw scattati da una OSC (fotocamera a colori), o l’immagine lineare dopo l’integrazione, presentano un verde marcato. In passato, discutendo questo fenomeno, la spiegazione più comune era: «nel Bayer Array i pixel verdi occupano il 50%, il doppio dei pixel rossi e blu, quindi è naturalmente più verde».

Tuttavia, secondo un punto di vista condiviso di recente da Seti Astro, questa affermazione non è rigorosa dal punto di vista della logica dell’elaborazione del segnale.

Ciò che il rapporto di Bayer aumenta è l’SNR, non la luminosità media

In realtà, il fatto che un’immagine appaia verde non ha alcun rapporto diretto con la proporzione del numero di pixel.

Nell’algoritmo del «debayering», il software completa l’informazione cromatica attraverso il valore medio dei pixel circostanti, anziché sommarne i valori. Questo significa che avere il doppio di pixel verdi fa aumentare il rapporto segnale/rumore (SNR) e la risoluzione spaziale del canale verde, rendendo la qualità dell’immagine più fine; ma non raddoppia con ciò la «luminosità media» di quel canale.

In altre parole, il fatto che nel Bayer Array ci sia il doppio di verde porta un vantaggio in termini di qualità, e non è la causa che «tinge di verde» l’immagine.

Il vero motivo: la differenza di efficienza quantica del sensore

Il vero nocciolo sta nella differenza di «efficienza quantica (QE)» del sensore.

Dalla curva di risposta spettrale si può notare che la maggior parte dei sensori a base di silicio è assai più sensibile alla banda della luce verde che alla luce rossa e blu. Perciò, a parità di condizioni di esposizione, il segnale elettronico (valore ADU) prodotto dai pixel verdi è per natura molto più forte di quello degli altri canali.

A ciò si aggiunge che i file originali astronomici, per mantenere la loro scientificità, di solito non applicano in anticipo i pesi di correzione del bilanciamento del bianco—a differenza delle comuni fotocamere per riprese diurne, che il bilanciamento lo fanno prima all’interno della macchina—così questo squilibrio fisico di sensibilità si conserva del tutto intatto e, di conseguenza, provoca il fenomeno del viraggio verde visivo.

Comprendere questo punto è in realtà molto utile per la post-elaborazione: il viraggio verde non significa che la fotocamera sia guasta, né è un «difetto congenito» del Bayer Array, bensì un fenomeno normale del fatto che i pesi di calibrazione del colore non sono ancora stati applicati. Una volta completata la calibrazione del colore nella fase lineare, questo strato di verde viene naturalmente riequilibrato.