Настоящая причина зелёного оттенка снимков цветных камер: квантовая эффективность, а не соотношение Байера
При съёмке астрономических объектов мы часто замечаем, что RAW-файлы, полученные камерой OSC (цветной камерой), или линейное изображение после интеграции имеют заметный зелёный оттенок. В прошлых обсуждениях этого явления самым распространённым объяснением было: «зелёные пиксели занимают 50% массива Байера (Bayer Array) — их вдвое больше, чем красных и синих, поэтому изображение естественным образом получается зеленее».
Однако, согласно точке зрения, недавно высказанной Seti Astro, это объяснение недостаточно строго с точки зрения логики обработки сигнала.
Соотношение Байера повышает SNR, а не среднюю яркость
На самом деле зелёный оттенок изображения не имеет прямой связи с соотношением количества пикселей.
В алгоритме дебайеризации (Debayering) программа восполняет цветовую информацию через среднее значение окружающих пикселей, а не через суммирование значений. Это означает: вдвое большее количество зелёных пикселей повышает отношение сигнал/шум (SNR) и пространственное разрешение зелёного канала, делая изображение более детальным, но при этом не удваивает «среднюю яркость» этого канала.
Иными словами, то, что в массиве Байера зелёного вдвое больше, даёт выигрыш в качестве, а не является причиной, «окрашивающей» кадр в зелёный.
Настоящая причина: разница в квантовой эффективности сенсора
Настоящая суть кроется в разнице «квантовой эффективности (QE)» сенсора.
По кривой спектральной чувствительности видно, что большинство кремниевых сенсоров гораздо чувствительнее к зелёной полосе спектра, чем к красному и синему свету. Поэтому при одинаковых условиях экспозиции электронный сигнал (значение ADU), создаваемый зелёными пикселями, по своей природе оказывается намного сильнее, чем у других каналов.
Вдобавок к этому исходные астрономические файлы, чтобы сохранить научную достоверность, обычно не применяют заранее веса коррекции баланса белого — в отличие от обычных дневных камер, которые выполняют балансировку прямо внутри камеры, — поэтому такое физическое смещение чувствительности сохраняется в неизменном виде, что и приводит к визуальному эффекту зелёного оттенка.
Понимание этого момента на самом деле очень помогает в постобработке: зелёный оттенок не означает, что камера сломана, и не является «врождённым дефектом» массива Байера, а представляет собой нормальное явление, вызванное тем, что веса цветовой коррекции ещё не применены. На линейной стадии, после завершения цветовой коррекции, этот зелёный оттенок естественным образом выравнивается.