En el artículo «Investigation of Color Aliasing of High Spatial Frequencies and Edges for Bayer-Pattern Sensors and Foveon X3® Direct Image Sensors» escrito por Rudolph J. Guttosch, se exploran las diferencias en la captura de imagen entre dos tecnologías de sensores: la matriz de filtros de color (CFA) Bayer y el sensor de imagen directa Foveon X3.
La tecnología Bayer CFA, introducida en la década de 1970, utiliza un mosaico de filtros rojos, verdes y azules dispuestos sobre cada píxel para capturar imágenes en color. Sin embargo, este método implica el submuestreo de los canales de color, lo que resulta en una pérdida de nitidez y la necesidad de interpolación de color para rellenar las lagunas en los datos de imagen. Además, los artefactos de aliasing de color surgen debido a las diferencias de fase espacial entre los canales de color {ver el informe paginado}. Para mitigar estos artefactos sin introducir desenfoque, se utilizan filtros ópticos de bajo paso, lo que conlleva una reducción adicional de la nitidez .
Por otro lado, la tecnología de sensores Foveon X3 captura la luz roja, verde y azul en diferentes profundidades del sensor de silicio, lo que elimina la necesidad de filtros de color laterales. Esta disposición vertical permite un muestreo completo del plano de imagen, mejorando la resolución espacial de luminancia y eliminando los artefactos de aliasing de color sin necesidad de interpolación adicional .
El artículo describe un estudio comparativo que incluye simulaciones y capturas de imágenes reales para evaluar el rendimiento de ambos tipos de sensores ante estímulos como un borde y un patrón de barras de alta frecuencia. Los resultados de la simulación y las imágenes reales indican que los sensores Foveon X3 ofrecen una mayor nitidez y menos artefactos de aliasing de color en comparación con los sensores Bayer CFA. En las pruebas basadas en patrones de resolución, los sensores Bayer mostraron patrones de Moiré de color dependientes de la frecuencia de entrada, mientras que los sensores Foveon solo mostraron Moiré de luminancia, típico de los sistemas de datos muestreados .
La investigación destaca que aunque los filtros ópticos de bajo paso y algoritmos de interpolación avanzados pueden reducir los artefactos en sensores Bayer, estos métodos añaden complejidad y costos adicionales al sistema de captura de imágenes. En aplicaciones donde el costo, el tamaño y el consumo de energía son críticos, la tecnología Foveon X3 es preferible debido a su capacidad para evitar artefactos sin comprometer la nitidez ni aumentar los costos del sistema .
En conclusión, el estudio de Guttosch proporciona pruebas detalladas que demuestran las ventajas del sensor de imagen directa Foveon X3 sobre la tecnología Bayer CFA en términos de calidad de imagen y control de artefactos de color. Esta investigación enfatiza la eficiencia del muestreo completo de plano de imagen y su impacto positivo en la resolución y la fidelidad del color en la captura digital de imágenes .
