Nguyên nhân thực sự khiến ảnh từ camera màu ngả xanh lá: hiệu suất lượng tử, không phải tỷ lệ Bayer

Khi chụp ảnh thiên văn, chúng ta thường thấy các tệp Raw chụp bằng camera OSC (camera màu), hoặc ảnh tuyến tính sau khi tích hợp (integration), ngả sang màu xanh lá rõ rệt. Trước đây khi bàn về hiện tượng này, cách giải thích thường gặp nhất là: “Trong ma trận Bayer (Bayer Array), các pixel xanh lá chiếm 50%, gấp đôi số pixel đỏ và xanh lam, nên ảnh tự nhiên sẽ xanh lá hơn.”

Tuy nhiên, theo quan điểm mà Seti Astro chia sẻ gần đây, cách nói này không chặt chẽ về mặt logic xử lý tín hiệu.

Tỷ lệ Bayer nâng cao SNR, chứ không phải độ sáng trung bình

Thực ra, việc ảnh ngả xanh lá không liên quan trực tiếp đến tỷ lệ số lượng pixel.

Trong thuật toán “debayer” (Debayering), phần mềm bù thông tin màu bằng giá trị trung bình của các pixel xung quanh, chứ không cộng dồn các giá trị. Điều này có nghĩa: số pixel xanh lá nhiều gấp đôi giúp nâng tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) và độ phân giải không gian của kênh xanh lá, khiến chất lượng ảnh mịn hơn; nhưng nó không vì thế mà làm “độ sáng trung bình” của kênh đó tăng gấp đôi.

Nói cách khác, việc màu xanh lá nhiều gấp đôi trong ma trận Bayer đem lại lợi ích về chất lượng, chứ không phải là nguyên nhân “nhuộm xanh” bức ảnh.

Nguyên nhân thực sự: chênh lệch hiệu suất lượng tử của cảm biến

Cốt lõi thực sự nằm ở chênh lệch “hiệu suất lượng tử (QE)” của cảm biến.

Từ đường cong đáp ứng phổ có thể thấy, độ nhạy của đa số cảm biến nền silic với dải sóng ánh sáng xanh lá cao hơn hẳn so với ánh sáng đỏ và xanh lam. Vì vậy, trong cùng điều kiện phơi sáng, tín hiệu điện tử (giá trị ADU) mà các pixel xanh lá sinh ra vốn đã mạnh hơn nhiều so với các kênh khác.

Thêm vào đó, để giữ tính khoa học, các tệp gốc thiên văn thường không áp sẵn trọng số hiệu chỉnh cân bằng trắng — khác với máy ảnh chụp ban ngày thông thường vốn cân bằng trước ngay trong máy — nên độ lệch nhạy sáng mang tính vật lý này được giữ nguyên vẹn, và từ đó sinh ra hiện tượng ngả xanh lá về mặt thị giác.

Hiểu được điểm này thực ra rất có ích cho khâu xử lý hậu kỳ: ngả xanh lá không phải là camera bị hỏng, cũng không phải “khiếm khuyết bẩm sinh” của ma trận Bayer, mà là hiện tượng bình thường khi trọng số hiệu chỉnh màu chưa được áp dụng. Khi hoàn tất hiệu chỉnh màu ở giai đoạn tuyến tính, lớp xanh lá này sẽ tự nhiên được cân bằng trở lại.