RAW檔原理與拜爾陣列

撰寫者：Cherry

感光元件原來只能讀到黑白色！那為什麼會有彩色影像呢？因為1976年的拜爾先生為人類社會做了美好的貢獻：拜爾陣列（Bayer Pattern）

　為什麼人類世界中，所有的影像，不管是照片（底片）還是動態影片，一開始都是只有黑白色的呢？

因為光線本身並沒有顏色，人的眼睛之所以能看到色彩，是因為光線碰到物體後，反射了物體上面的色彩後，彈進我們的眼睛，才看的到顏色（再講深入一點，其實物體的真實顏色極可能不是我們眼中所見！不過先不談這些，太複雜了）。

同樣的，感光元件本身在接受「光」的時候，只能讀取到明暗（黑與白）資訊，所以一開始的底片就只能感知到光線的強弱而變成僅有白、灰、黑色的變化，沒有色彩。

但人類世界總不能都只留存黑白色吧！？若要完整的得到RGB三種原色彩（Red紅、Green綠、Blue藍）的資訊，就必須讓光線進到相機後，想辦法進行光線的分離，不然呈現的畫面都只是純黑白影像。

＊一般光線只能讀取到明暗，無法得到細部三原色，透過三稜鏡才能分離三種原色出來

目前廠商最常採用的另一種讀取光線色彩的技術，就是在每個感光元件上面覆蓋了三原色的濾色片，又因為人眼對綠色特別敏感，所以採用每四個畫素為一組，在上面安排２個綠色片、１個紅色和１個藍色的方式來排列。此種排列法是在1976年，由柯達公司的科學家，Bryce Bayer所發明，所以稱為「拜爾陣列」（Bayer pattern），又因為排列的像馬賽克般的樣子，因此也稱為「馬賽克陣列」（Mosaic pattern）。     

*拜爾陣列就是讓每個像素以４個為一組，每個畫素上面放一個三原色之一的濾色片，再讓畫素得到色彩資訊 。

光線被覆上去的濾色片染出RGB的顏色數值後，接下來還沒結束！因為這樣不就每個畫素都僅有它上面的顏色了嗎？例如紅色濾色片下的畫素就只有紅色、藍色就只有藍色，如此一來，這個影像不就只有紅藍綠三色的可怕畫面了嗎？

拜爾先生當時提出的理論中，後半段就是在解釋接下來要解決的這個問題：當像素的光源被過濾到底層之後，每個畫素只取得自己正上方濾色片的顏色資訊，其餘不足的色彩資訊則向隔壁的畫素「借」來，也就是經過插值數學運算去推出缺少的部分，這種方式稱為「反拜爾算法」或是「反馬賽克算法」。

RAW檔的原理就是讓相機單純抓取每個像素的光線資訊（這是一組數字構成的資訊），暫時先不要讓機身「反拜爾算法」處理影像，在後期的時候由使用者來用軟體進行解像。

使用者要告訴軟體說，這台相機的畫素上面，紅、綠、藍三種色片的排列方式是為何，接著軟體才能正確的把畫素光線顏色資訊給解釋出來，所以不能用別牌甚至是同廠牌不同相機的RAW檔設定來解其他機種，因為各機子的排列方式不一定相同，只要拜爾排列方式在位置上的解讀錯誤，就會出現色彩錯亂的畫面。（因此有新機子發表後，記得要去更新處理軟體，才能正常解讀新機的RAW檔）

也就是說，其實只要能看到完整畫面的＂RAW＂，都是經過反拜爾運算編碼後的結果了，你之所以可以在數位相機上瀏覽RAW檔，是因為相機預設會直接把機內的RAW檔給反拜爾，並套用一個色彩設定，呈現給你看的緣故，而現在的拜爾陣列也已經有多家廠商以此為基礎，設計出很多不同的陣列，像富士的X-Trans、Sigma的Foveon X3（這個更是特別）....等，發明的源頭都要感謝多年前的拜爾先生呢！

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