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Les capteurs utilisés en photographie sont intrinsèquement panchromatiques: les photosites réagissent indifféramment à la lumière, quelle que soit sa couleur. Pour obtenir une image couleur, il faut placer un filtre couleur devant chaque photosite.

Mais il existe d'autres moyens pour faire que chaque photosite produit les trois couleurs de base: le capteur Foveon et le 3-ccd sont deux exemples.

Un descriptif des différents systèmes de couleur est décrit sur cette page.

Il n'a en fait rien inventé (la vie est un éternel recommencement, tous les philosophes et même les écrivain[e]s vous le diront), il utilise l'ancienne méthode du masque coloré pour faire apparaitre la couleur. En photographie argentique on a depuis longemps abandonné la filière du masque coloré.

A cette époque, son brevet n'a trouvé d'application directe car la plupart des capteurs étaient en fait des tubes cathodiques (voir les caméras vidéo couleur). Les premiers circuits intégrés ne pouvaient pas être utilisés comme capteur, la résolution était trop basse et le bruit de fond trop important. C'était le temps des premiers microprocesseurs (4 bits!). Que de chemin a été fait entretemps!

Le système de Bayer est actuellement le plus utilisé. La structure de base est un carré de 4 photosites qui permet de récolter une information couleur. On pourrait dire que le capteur est composé de blocs de 4 photosites.

La structure en matrice a comme inconvénient que des effets de moiré peuvent apparaitre (interférence entre des images contenant une structure répétitive et la structure du capteur). Pour éviter de telles interférences, un filtre passe-bas est placé devant le capteur. Ce filtre réduit malheureusement aussi la netteté des images.

Mais un filtre RGB Canon ne ressemble pas à un filtre RGB Nikon (et c'est ici que les capteurs se différentient le plus!).

Chaque photodiode étant recouverte d'un filtre de couleur, quand une diode est défectueuse elle produit un point clair qui est toujours coloré (hot pixel), bien que le logiciel élimine parfois la couleur.

On recréé l'information manquante (le canal rouge et vert pour un pixel bleu) en se basant sur les pixels environnants. En fin de compte, on a ainsi des triplets RVB complets, mais avec une information couleur de résolution plus faible. Des formules complexes permettent de récupérer la résolution monochrome (comme s'il n'y avait pas de filtre), mais il y a une nette perte de résolution pour la couleur. En pratique cela ne se remarque pas, car nos yeux ont une résolution moindre pour la couleur.
Le filtre Bayer classique RGB (RVB)

Dans la pratique, un filtre vert est ajouté pour augmenter le contraste, notre vue ayant un pic de sensibilité pour le vert, mais certains filtres sont CYYM.

Le filtre CYMG a deux inconvénients: premièrement il demande un calculateur plus puissant pour transformer les informations CYMG en données RVB pour le stockage sous forme d'un fichier JPEG. Actuellement, ce n'est plus un problème, et de plus on dispose du format RAW qui est le format interne du capteur (et qui doit être développé plus tard sur ordinateur). Il semble qu'on ait enterré le format CYMG un peu trop tôt!

Un autre inconvénient du modèle soustractif sur lequel se base le capteur CYMG est le gamut plus limité (espace de couleurs disponibles pour un modèle donné).

Les appareils qui ont utilisé un tel filtre sont le Canon PowerShot S10 (qui donne de meilleures photos que le Nikon Coolpix 800 plus traditionnel), le Kodak DCS 620x et DCS 720x, le Canon digital Ixus (modèle d'origine) et certains Nikon Coolpix.

Une variation de ce filtre est le filtre RYYB, un filtre bayer classique où le filtre vert est remplacé par un filtre jaune qui laisse passer le double de lumière. Il est utilisé par le smartphone Huawei P30 PRO. Ce système mixte combine les avantages des deux systèmes.

2/3 de la lumière se perd dans un filtre RGB

Ce filtre laisse passer les 2/3 de la lumière
mais les couleurs sont définies moins précisément

Une génération suivante utilise même deux photosites par pixel: un grand photosite qui est très sensible, et un plus petit qui a comme avantage ne ne pas être ébloui en cas de forte intensité lumineuse. En tout, un tel capteur a une dynamique plus étendue.

Un dernier aspect des capteurs Fiju est leur placement sous un angle de 45°. Il est possible d'augmenter la résolution verticale et horizontale (les lignes rouges sur l'image à droite) en utilisant le signal des capteurs environnants, mais cet effet est limité.
Matrice Fuji 3×3

Agencement des photosites sur un capteur fuji

Notre capteur se compose de micro-lentilles qui vont concentrer la lumière sur le filtre et le photosite. La mosaique de Bayer classique utilise 4 couleurs. La mosaique dichroïde sépare les rayons rouges et cyan (la teinte complémentaire au rouge). Le photosite reçoit uniquement la teinte cyan, tandis que les deux photosites voisins reçoivent en plus la composante rouge.

Plusieurs systèmes sont en expérimentation. Le système à gauche utilise un filtre séparateur pour deux photosites (alternativement un filtre dichroïde rouge et vert) produisant un signal cyan et magenta), mais des systèmes concurrents utilisent un filtre séparateur par photosite. Le traitementd es données est plus complexe qu'un filtre classique, car chaque photosite reçoit également le signal complémentaire du pixel voisin.

Le filtre séparateur n'agit que sur un seul plan (par exemple horizontal). Les photosites à gauche et à droite reçoivent la couleur complémentaire, mais pas les photosites situés au dessus ou en dessous. La ligne suivante se compose de séparateurs vert et bleu, produisant les couleurs complémentaires magenta et jaune.
Différentes sortes de mosaiques.