ベイヤーフィルター
2007年6月14日にイーストマン・コダックは、ベイヤーフィルタの代替技術を発表した。光センサのカラーフィルタパターンに当たる光の量を多く集めるために「パンクロマチック」セルと呼ばれる部品を用いることで可視光のすべての波長への感度を高め、デジタルカメラ内の画像センサの光に対する感度を増加させるというものである。 コダックはいくつかのパターンを提示したが、ベイヤー配列では見られる2×2単位の小さい繰り返し単位が含まれない。
エドワード・T.チャンが2007年にアメリカで出願した特許は、赤・青・緑と透明の各画素で構成される画素の2×2ブロックを含むパターンを有するものである。全体的に高い赤外線感度を含むものだが、コダックの特許出願が先だった。 このようなセルは、CMYW(シアン、マゼンタ、黄、白)「RGBW」(赤、緑、青、白)とされていたが、コダックはそれらと新しいフィルタパターンとを比較していない。
デジタルセンサーの解像度の限界に近い繊細な表現を持つ画像は、デモザイク処理の際のアルゴリズムの関係で、被写体の表現を正しく再現しきれない結果が生成される事がある。典型的な症状としては、繰り返しパターンに於けるモアレの発生や、色・ピクセル表現での迷路のような文様の発生が上げられる。
デモザイク処理は、様々な方法で行うことができる。簡単な方法としては、近くにある同じ色を担当する画素のカラー値で補間するやり方がある。例えば一旦、画像を露光して各画素を読み込む。緑のフィルタが貼られた画素は、緑の光を観測できる。この画素に於ける赤と青のデータは、近隣の画素データから補完される。緑の画素ひとつに対する赤・青のデータは、近くにあるそれぞれの色担当の画素2つ分で補完される。このシンプルな手法は、一定の色や滑らかなグラデーションの領域であればうまくいくが、シャープなエッジに沿って目立つ色や明るさの急激な変化がある領域では、色のにじみなどの不自然さが発生する可能性がある。このため、他のデモザイク方法では高コントラストのエッジを識別し、またがずに補完するなどの手法を取る。 他のアルゴリズムでは、三原色の各色が高度に対応付けされているように、明るさが変化しても画像内の領域の色は比較的一定であるという仮定に基づいている。したがって、まず最初に三原色のうち緑の画像情報が補間され、ついで赤、そして青の画素情報が補間される。これ以外に、赤と緑・青と緑それぞれの色の比率が一定となるように画像内容についての異なる仮定を行い、欠けている色の数値を推測する方法がある。
元の画像
ベイヤーフィルターで120×80ピクセルに分解された画像
ベイヤー色フィルターで色付けされた画像
欠落した色情報などを補って最終的に得られた画像
1976年に出願されたブライス=ベイヤー(英語版)の特許(米国特許第3971065号)では、輝度に敏感な波長である緑の光素子と、色差に敏感な波長である赤と青の素子が組み合わされている。人間の目の生理的特性を模倣するため、バイヤーは緑用の素子を赤・青の2倍使用した。人間の網膜は、M型・L型錐体細胞の組み合わせで輝度を認知するが、これらは日中の視界では緑色の光の波長に最も敏感である。これらセンサー素子の個々の画素から得られた値は、補間されるなどの処理を経て、最終的にはピクセルで構成された画像を得る。
ベイヤーは特許を登録する際に、シアン・マゼンタ・イエローといった補色の色フィルター組合せも提案している。この構成は、当時は実現に必要な染料が存在しなかったため実用化されなかったが、近年では数例のデジタルカメラで採用されている。