相机传感器如何记录光和颜色

看了 Bartosz Ciechanowski 写的一篇标题为 Cameras and Lenses 的文章，作者亲自制作了很多可互动的图片方便读者理解，解释得非常详细。Bartosz 写的每一篇文章都是这种文章，非常建议打开他的博客看看。

以下是我从这篇文章了解到的部分信息。

相机传感器是由很多光电探测器 photodetectors 组成的，它可以把光子 photons 转变为电流，光子越多，电流强度越高，对应的像素越明亮。光子多有两种可能：密度大、时间长。时间越长，就有越多的光子击中传感器。

photodetector 只能捕捉光子的数量，但不能根据光子的波长判定它的颜色，所以需要在 photodector 前面放一个过滤层，比如某个 photodector 前面过滤红色波长的光子，旁边的 photodector 前面放过滤绿色波长的光子等。

红绿蓝光子过滤器的布局(Color filter array 滤色阵列)有很多种，Bayer Filter 是最简单的一种之一，2x2 共四个小格子，绿色两个，红蓝各一。又叫 RGBG。

A Bayer filter uses two green filters because light in green part of the spectrum heavily correlates with perceived brightness.

之所以有两个 G，是因为根据光度函数，人眼对绿光最为敏感，这是为了讨好人眼的生理特点。

photodector 依然只能判定光子的数量，并转换成电流的强度，它不能知道颜色，但是我们知道了 filter 的布局之后，就可以结合电流的强度计算出颜色的强度和布局。

最后一步是 demosaicing(去马赛克)，有很多种不同的算法，最简单的可能是线性填充，linearly interpolate the values between the existing neighbors。