Wäre ein Demosaik-Algorithmus für Schwarzweiß nützlich?

Wäre ein Demosaik-Algorithmus "nur Schwarzweiß" von Vorteil, da der Hauptzweck der Demosaikierung darin besteht, die Farbe so genau wie möglich wiederherzustellen? Das heißt, anstatt zuerst die Farbe wiederherzustellen und dann Schwarzweiß zu konvertieren, ist es möglicherweise besser, die RAW-Datei direkt in Schwarzweiß zu konvertieren?

Ich interessiere mich besonders für die Bildqualität (zB Dynamikbereich und Schärfe). Welche gängigen Demosaikierungsalgorithmen eignen sich am besten für die Schwarz-Weiß-Konvertierung?

Es gibt keine Möglichkeit, eine RAW-Datei direkt in Schwarzweiß zu konvertieren, ohne zuvor die Farbe wiederherzustellen, es sei denn, Ihr Konverter verwendet nur einen der Pixelsätze R, G, B, um ein Bild zu erstellen. Dieser Ansatz würde zu einem erheblichen Auflösungsverlust führen.

Um bei der Konvertierung in Schwarzweiß nicht an Auflösung zu verlieren, müssen Sie alle RG- und B-Pixel verwenden. Dies bedeutet implizit, dass Farbberechnungen durchgeführt werden müssen. An diesem Punkt können Sie auch einen der erweiterten Farbdemosaikierungsalgorithmen verwenden und anschließend konvertieren das Ergebnis zu schwarz und weiß.

Sie benötigen einen Demosaik-Algorithmus, auch wenn Sie ein Bild in Schwarzweiß konvertieren.

Ein Grund dafür ist recht einfach - sonst würden Sie überall Subpixel-Artefakte erhalten. Sie müssen feststellen, dass das vom Sensor aufgenommene Bild ziemlich unordentlich ist. Schauen wir uns das Beispiel aus Wikipedia an :

Stellen Sie sich nun vor, wir machen keine Demosaikierung und konvertieren RAW einfach in Graustufen:

Nun ... siehst du die schwarzen Löcher? Rote Pixel haben im Hintergrund nichts registriert.

Vergleichen wir das nun mit dem in die Graustufen konvertierten demosaikierten Bild (links):

Sie verlieren im Grunde Details, aber auch viele Artefakte , die das Bild ziemlich unerträglich machen. Das Umgehen der Demosaikierung von Bildern verliert auch viel Kontrast, da die Schwarzweißkonvertierung durchgeführt wird. Schließlich können die Farbtöne, die zwischen den Primärfarben liegen , auf unerwartete Weise dargestellt werden, während große Oberflächen von Rot und Blau zu 3/4 leer sind.

Ich weiß, dass es eine Vereinfachung ist, und Sie könnten versuchen, einen Algorithmus zu erstellen, der einfach: effizienter bei der RAW-Konvertierung in Schwarzweiß ist, aber mein Punkt ist:

Sie benötigen ein berechnetes Farbbild, um korrekte Graustufen in Schwarzweißfotos zu erzeugen.

Der gute Weg, Schwarzweißfotografie zu machen, besteht darin, das Farbfilter-Array vollständig zu entfernen - wie es Leica in Monochrom getan hat - und nicht die RAW-Konvertierung zu ändern. Andernfalls erhalten Sie entweder Artefakte oder falsche Graustufen oder eine geringere Auflösung oder all diese.

Hinzu kommt, dass die RAW-> Bayer-> B & W-Konvertierung Ihnen bei weitem mehr Optionen zum Verbessern und Bearbeiten von Bildern bietet und Sie eine hervorragende Lösung erhalten, die nur durch eine spezielle Sensorkonstruktion gestürzt werden kann. Aus diesem Grund sehen Sie keine dedizierten Schwarzweiß-RAW-Konverter, die nicht irgendwo in den Prozess zurückfallen würden.

Bildverarbeitungskameras mit Bayer-Filtern können Graustufenbilder direkt liefern, dies geschieht jedoch durch Demosaikieren, Konvertieren in YUV und Senden nur des V-Kanals (den ich normalerweise mindestens verwende). Wenn sie diese Farbrekonstruktion besser umgehen könnten, würden sie es wahrscheinlich tun, da sie ständig die Frameraten erhöhen (die typische Kamera, die ich verwende, läuft zum Beispiel mit 100 Bildern pro Sekunde).

Wenn das farbbasierte Demosaikieren ignoriert wird, kann es die Hälfte der Auflösung und den gewichteten Durchschnitt jedes 2x2 Quad betragen. Wenn Sie jedoch die volle Auflösung wünschen, ist es besser, den normalen Farbdemosaikalgorithmus zu verwenden, der versucht, Kanten besser zu erhalten. Wenn wir wissen, dass wir Graustufen wollen, bekommen wir von Anfang an nur eine Schwarzweißkamera. Wenn wir nach einer bestimmten Farbe suchen, können Sie einen Farbfilter verwenden, da dieses Setup in der Bildqualität weit überlegen ist, wodurch die Notwendigkeit einer Überabtastung der Auflösung verringert wird, was wiederum eine Überabtastung der Auflösung ermöglicht Verwendung eines schnellen Sensors mit niedriger Auflösung und größeren Pixeln, was wiederum ein noch besseres Bild ergibt.

Der Effekt der Farbfilter über jeder Pixelvertiefung in der Bayer-Ebene ist der gleiche wie beim Aufnehmen von Schwarzweißfilmen mit Farbfiltern über dem Objektiv: Er ändert die Beziehung der Graustufen verschiedener Farben in der fotografierten Szene. Um einen genauen Luminanzpegel für alle Farben in der Szene zu erhalten, müssen die Signale von jedem Pixel demosaikiert werden. Wie andere bereits erwähnt haben, würde ein Sensor ohne Bayer-Schicht ein monochromes Bild liefern, das nicht demosaikiert werden muss. Dies sollte zu einer besseren Bildschärfe führen, wenn der Verwirrungskreis der Linse gleich oder kleiner als die Breite jedes Pixels ist.

In der Praxis habe ich verschiedene Probleme beim Konvertieren von RAW-Dateien in Schwarzweiß mit Canon Digital Photo Professional (DPP) festgestellt.

1. Die Anpassung des Weißabgleichs kann eine Änderung der insgesamt wahrgenommenen Luminanz auf dieselbe Weise bewirken wie die Kontrastanpassung. Als solches kann es zur Feinabstimmung des Kontrasts verwendet werden.
2. Der Weißabgleich wirkt sich auch auf die relative Leuchtkraft verschiedener Farben in der Szene aus. Dies kann verwendet werden, um die Anwendung der Filtereffekte "Orange", "Gelb", "Rot" usw. zu optimieren. Rot scheint am stärksten davon betroffen zu sein und ist bei 2500K viel dunkler als bei 10000K. Zumindest für mich ist es überraschend, dass Blautöne nicht das Gegenteil zeigen.
3. Da ein Schwarzweißfoto praktisch kein Chrominanzrauschen aufweist, kann es bei "0" belassen werden.
4. Das ungeschärfte Maskenwerkzeug bietet viel mehr Kontrolle über die Schärfe als der einfachere Schieberegler "Schärfe". Insbesondere wenn das Bild einige "warme" oder "heiße" Pixel enthält, können Sie die Gesamtschärfe erhöhen, ohne sie hervorzuheben.

Im Folgenden finden Sie zwei Versionen derselben Belichtung, die auf einer Canon 7D mit einem EF 70-200 mm 1: 2,8L IS II-Objektiv und einem Kenco C-AF 2X Teleplus Pro 300-Telekonverter aufgenommen wurden. Das Bild wurde auf 1000 x 1000 Pixel zugeschnitten. Die erste wurde mit den darunter gezeigten Einstellungen in der Kamera konvertiert. Die zweite wurde mit den im Screenshot gezeigten Einstellungen bearbeitet. Zusätzlich zur Registerkarte RAW wurde eine Einstellung für die Luminanzrauschreduzierung von 2 sowie ein Wert für die chromatische Aberration von 99 angewendet.

Ich würde einen solchen Algorithmus vorschlagen (vorausgesetzt, Ihr Ziel ist weiß und hat eine konstante Farbtemperatur):

• Demosaik RAW Bayer zu RGB
• Downsample-Farbe auf Graustufen
• Erstellen Sie eine LUT zwischen Roh-Bayer-Werten und Graustufenwerten (dies müsste einmal pro Farbebene RGGB oder RGB durchgeführt werden).
• Verwenden Sie den Filter LUT pro Farbe, um den RAW Bayer ohne Filterung zwischen Pixeln direkt in Graustufen umzuwandeln

Theoretisch würde sich dies den Ergebnissen eines echten Monochromsensors annähern.