(15.3.1999)
Jednotlivé buňky CCD prvku zachycují světlo a mění energii dopadajících fotonů na elektrický náboj. Nejsou tedy samy o sobě schopny nijak "měřit" barvu dopadajícího světla, tedy jeho vlnovou délku. Tím pádem "nevědí", jestli ten který paprsek, odražený od fotografovaného objektu a zachycený objektivem byl odražen dejme tomu od hnědé kůry stromu, žlutého písku nebo červené cihly. "Vnímají" jen světlo a stín.

Do buněk v CCD světlo prochází přes barevné filtry

Držme se i nadále našeho příkladu s baňkami, přičemž obsah baněk znázorňuje elektrický náboj. Před ústí každé baňky nasaďme filtr, tedy skleněné víčko v jedné ze tří základních barev RGB, tedy červená, zelená a modrá, které dohromady dají bílou barvu a ve vzájemném poměru jsou schopny vyjádřit libovolnou další barvu. Na našem obrázku je více zelených filtrů než modrých a červených. Tak tomu v praxi je. Z praktických důvodů se totiž buňky organizují do čtveřic, tudíž jedna ze tří barev tam musí být obsažena dvakrát. Volba padla na zelenou.

Co se tedy děje, jakmile svazky paprsků odražených od fotografovaného objektu projdou objektivem a pokračují na prvek CCD ? Projdou filtry. Zelený propustí zelenou část spektra a odrazí modrou a červenou; podobně červený odrazí zelenou a modrou složku a konečně modrý propustí modrou složku a odmítne zelenou a červenou. Uvnitř baňky opět vznikne elektricý náboj, ale jeho mohutnost už nezávisí jenom na intenzitě světla, nýbrž na jeho barevném složení. Takže procesor, který vyhodnocuje informaci získanou z CCD ví, že - hodně zjednodušeně řečeno - buňka číslo 1 v řadě 1 má zelený filtr, buňka 2/1 červený, buňka 3/1 zelený atd., pak v další řadě 1/2 modrý, 2/2 zelený, 3/2 modrý atd.

Touto metodou procesor získá první informace o barevné teplotě paprsků, dopadajících na jednotlivé buňky CCD.
Zatím je ale ještě daleko do barevného obrazu. Připomeňme si, jak se barvy skládají dohromady: jakmile jsou všechny v plné intenzitě, modrá + červená + zelená dají bílou, červená + modrá je fialová, zelená + modrá je blankytná a zelená a červená je žlutá. Když jsme si toto připomněli, snadno pochopíme, jak může procesor vytvořit z informace o třech barvách vytvořit barevný pixel, základní stavební prvek digitální fotky.

Pro názornost jsem převzal stupnici od 0 do 255, jaká se pro základní barvy používá v obrazových editorech. "Nula" je žádná barva (tedy bílá), kdežto "255" je maximální odstín.Dejme tomu, že zobrazovací buňky CCD prvku nasnímaly obraz, vznikl v nich elektrický náboj, ten byl v převodníku "analog - digital" vyhodnocen a převeden do digitální, tedy číselné podoby.

Podívejme se na schema vlevo. Procesor vyhodnocuje informaci ze čtyř buněk (zde pro názornost propojených žlutým kroužkem). Červená má hodnotu 255, zelená (bez ohledu na to, že jsou dvě zelené) 255, modrá buňka taktéž 255. Procesor z této informace "ví", že výsledný pixel je bílý. Na obrázku bude bílý bod. Proces pokračuje, procesor bude vyhodnocovat informaci z buněk 2 a 3 v první řadě a 2 a 3 v druhé řadě, ty mají stejné hodnoty (nejsou na obrázku vyznačeny, ale je očividné, že barvy jsou stejné) a dojde ke stejnému závěru. Takto postupně vyhodnotí čtyři úplné čtveřice - takže kdyby náš imaginární CCD prvek měl těchto 9 buněk, metodou vyhodnocování čtveřic bychom došli ke čtyřem pixlům na digitální fotce.

Schéma vpravo ukazuje jinou situaci. Buňky mají jinou barevnou hodnotu, opět vyjádřenou číselně: červená má hodnotu 183, zelená 147, modrá 98. Výsledný pixel je tudíž hnědý. A opět, postupně by došlo k vyhodnocování čtyř úplných čtveřic z CCD prvku o devíti buňkách.

Toto je nejhrubší schematické vyjádření procesu, který začíná průnikem paprsků skrz objektiv na plochu CCD prvku posetou buňkami, přes vznik elektrického náboje, přes převodník analog-digital do procesoru, který porovnává informaci ze sousedních buněk.

Praxe je samozřejmě složitější. Buněk jsou statisíce, ba miliony. Buňky mohou mít různé tvary, nemusejí být čtvercové. Vyhodnocovat se nemusí čtveřice, mohou to být trojice (ovšem každá buňka z trojice je opatřena filtrem se základní barvou a nese informaci o červené nebo zelené nebo modré složce).

Co je INTERPOLACE
Inerpolace je důležitý pojem, s nímž se budete setkávat - zde je jen stručná informace, více se dozvíte v samostatném článku. Vraťme se k našim schematů. Na tom prvním (kde nám vyšel bílý pixel) procesor zhodnotil jednu čtveřici, pak druhou čtveřici, pak šel níže a vyhodnotil další dvě čtveřice. Pokaždé došel k výsledku "bílá". Kdybyste byli na místě toho procesoru, položíte si logickou otázku:
"Jakou barvu by měly pixely MEZI těmito bílými pixely, kdyby buněk bylo víc?"
Samozřejmě že taky bílou, to dá rozum. Takže byste směle nasázeli mezi pixely které jsou vypočítané z REÁLNÝCH, tedy EXISTUJÍCÍCH buněk CCD prvku, vymyšlené, dopočítané čili INTERPOLOVANÉ prvky. Stejně byste postupovali i v druhém případu, kdy jsme došli k hnědým pixlům.

Skutečnost je samozřejmě složitější - náš příklad uváděl "jednobarevné obrázky" (první bílý, druhý hnědý), kdežto skutečnost je mnohem pestřejší. Ale i tady lze interpolovat. Dejme tomu mezi tmavší a světlejší pixel dané barvy lze vpálit pixel, který bude na půl cesty od světlejšího ke tmavšímu.

Toto se skutečně děje v praxi digitální fotografie. Některé interpolační metody jsou velmi důmyslné a obrázek markantně zlepšují - ovšem v každém případě jde o obraz umělý, dopočítaný, který nenese žádnou další informaci, jen vypadá líp.

Odkazy: Co je to CCD, jak se získá barevný obraz, co je progresivní a prokládané CCD co je to superCCD.