バイエルフィルター

カラーフィルタアレイ（CFA）補間またはデモザイキングでよく見られる、残念なアーティファクトは、偽色として知られています。通常、このアーティファクトはエッジに沿って現れ、エッジに沿ってではなく、エッジを横切るように誤って補間した結果、色が急激または不自然に変化します。この偽色を防止および除去するためのさまざまな方法があります。デモザイキング中に滑らかな色相遷移補間を使用して、最終画像に偽色が現れないようにします。ただし、デモザイキング後に偽色を除去できる他のアルゴリズムもあります。これらのアルゴリズムは、赤と青のカラープレーンを補間するために、より堅牢なデモザイキングアルゴリズムを使用しながら、画像から偽色のアーティファクトを除去するという利点があります。

CFAデモザイキングのもう一つの副作用であるジッパー効果は、主にエッジに沿って発生する現象です。簡単に言うと、ジッパー効果とは、エッジに沿ってオン/オフのパターンで発生するエッジのぼやけのことです。この効果は、デモザイキングアルゴリズムがエッジ上のピクセル値を平均化する際に発生し、特に赤と青のプレーンで顕著に現れ、特徴的なぼやけが生じます。前述のように、この効果を防​​ぐ最良の方法は、画像のエッジを横切るのではなく、エッジに沿って補間する様々なアルゴリズムを用いることです。パターン認識補間、適応型カラープレーン補間、方向加重補間はすべて、画像内で検出されたエッジに沿って補間することでジッパー効果を防ごうとします。

しかし、理論的には完璧なセンサーで、各フォトサイトで全ての色を捉えて識別できたとしても、モアレなどのアーティファクトが発生する可能性があります。これは、連続的な信号を離散的な間隔や位置でサンプリングするシステムでは避けられない結果です。そのため、ほとんどのデジタル写真センサーには、光学ローパスフィルター（OLPF）またはアンチエイリアシング（AA）フィルターと呼ばれるものが組み込まれています。これは通常、センサーのすぐ前に薄い層として配置され、センサーの解像度よりも細かい、問題となる可能性のある細部を効果的にぼかすことで機能します。

2007年6月14日、イーストマン・コダックはベイヤーフィルターの代替案を発表しました。これは、可視光のすべての波長に感度を持つパンクロマチックセルを使用して、デジタルカメラのイメージセンサーの光に対する感度を高め、センサーに当たる光の量を増やすカラーフィルターパターンです。^{[ 12 ]}同社はいくつかのパターンを提示していますが、ベイヤーパターンの2×2ユニットほど小さい繰り返し単位を持つものはありません。

エドワード・T・チャンによる2007年の米国特許出願では、「カラーフィルターは、赤、青、緑、透明の各ピクセルからなる2×2のピクセルブロックで構成されるパターンを有する」センサーが主張されており、全体的な感度を高めるために赤外線感度を含めることを意図した構成となっている。^{[ 13 ]} コダックの特許出願はそれよりも前である。^{[ 14 ]}

このようなセルはこれまで「 CMYW」（シアン、マゼンタ、イエロー、ホワイト）^{[ 15 ]、}「RGBW」（レッド、グリーン、ブルー、ホワイト）^{[ 16 ]}センサーで使用されてきましたが、コダックはまだ新しいフィルターパターンをそれらと比較していません。

富士フイルムのEXRカラーフィルターアレイは、CCD（SuperCCD）とCMOS（BSI CMOS）の両方で製造されています。SuperCCDと同様に、フィルター自体は45度回転しています。従来のベイヤーフィルター設計とは異なり、常に2つの隣接するフォトサイトが同じ色を検出します。このタイプのアレイの主な理由は、2つの隣接するフォトサイトをマージしてセンサー自体の光に対する感度を高めるピクセル「ビニング」に貢献することです。もう1つの理由は、センサーが2つの異なる露出を記録し、それらをマージしてより広いダイナミックレンジの画像を生成することです。基となる回路には、センサーの交互の行から情報を取得する2つの読み出しチャネルがあります。その結果、フォトサイトの半分ごとに異なる露出時間を持つ2つのインターリーブセンサーのように機能します。フォトサイトの半分は、シーンの明るい部分を完全に捉えるために、意図的に露出不足にすることができます。こうして保持されたハイライト情報は、センサーのもう一方の半分（「フル」露光を記録している部分）からの出力とブレンドすることができ、ここでも同様の色のフォトサイトが近接していることが利用される。

多くの富士フイルムXシリーズカメラに使用されている富士フイルムX-Trans CMOSセンサーは、ベイヤーフィルターよりもカラーモアレに対する耐性が優れているとされており^{[ 17 ]}、そのためアンチエイリアシングフィルターなしで製造できる。これにより、このセンサーを使用するカメラは、同じメガピクセル数でより高い解像度を実現できる。また、この新しい設計では、各ラインに赤、青、緑のピクセルを配置することで、偽色の発生を低減できるとされている。これらのピクセルの配置は、フィルムのような粒状感も提供すると言われている。

カスタムパターンの主な欠点の1つは、Adobe Photoshop Lightroom ^{[ 18 ]}のようなサードパーティのRAW現像ソフトウェアで完全なサポートが得られない場合があることで、改善には数年を要しました。^{[ 19 ]}

ソニーは、2014年に発売されたiPhone 6のフロントカメラに初めて搭載されたクアッドベイヤーカラーフィルターアレイを発表しました。クアッドベイヤーはベイヤーフィルターに似ていますが、隣接する2×2ピクセルは同じ色で、4×4パターンは青4つ、赤4つ、緑8つで構成されています。 ^{[ 20 ]}暗いシーンでは、信号処理によって各2×2グループのデータを結合でき、実質的にはより大きなピクセルのようになります。明るいシーンでは、信号処理によってクアッドベイヤーを従来のベイヤーフィルターに変換して、より高い解像度を実現できます。^{[ 21 ]クアッドベイヤーのピクセルは、}長時間積分と短時間積分で動作させることができ、シングルショットHDRを実現し、ブレンドの問題を軽減します。^{[ 22 ]}クアッドベイヤーは、サムスンではテトラセル、オムニビジョンでは4セル[ ^{21 ] [ 23 ]} 、クアルコムではクアッドCFA（QCFA）^{[ 24 ]}としても知られています。

2019年3月26日、Huawei P30シリーズがRYYBクアッドベイヤーを搭載して発表され、4×4の青、4×赤、8×黄の4×4パターンが採用された。^{[ 25 ]}

2020年2月12日、 Nonacell CFAを搭載したSamsung Galaxy S20 Ultraが発表されました。Nonacell CFAはベイヤーフィルターに似ていますが、隣接する3×3ピクセルは同じ色で、6×6パターンは9×青、9×赤、18×緑で構成されています。^{[ 26 ]}