Poiché la luce solare bianca è composta dai tre colori di base, basta mettere un filtro rosso, o verde o blu, sopra ogni pixel per scomporre la luce nei tre canali di colore e ottenere immagini colorate, esattamente come fece Maxwell nel 1860. Nel sistema Bayer usato nella maggior parte dei sensori, i filtri verdi sono in numero doppio degli altri. Poiché l'occhio umano è molto più sensibile al verde che agli altri due colori, l'esatta resa cromatica del verde è più importante.

 

Le micro-lenti al di sopra dei filtri colorati servono a focalizzare la luce e aumentare la resa del sensore. Filtri colorati ricoprono ogni pixel del sensore. I filtri verdi sono in numero doppio rispetto ai filtri rossi e blu. Ogni pixel registra solo la luce del colore del suo filtro, quindi il 50% dei pixel "vedono" solo la luce verde, il 25% solo la luce rossa, il 25% solo la luce blu, come illustrato dal disegno seguente.



Il sistema RGB è certamente il più diffuso, ma non il solo. Altri sistemi usano la combinazione di colori sottrattivi CMY (Cyan-Magenta-Yellow), oppure CYGM (Cyan-Yellow-Green-Magenta), o la variante introdotta da Sony RGBE (Emerald). Ogni sistema ha i suoi vantaggi e punti deboli, i tentativi di migliorare la resa cromatica sono costanti. Da notare che la fedeltà dei colori riprodotti dipende in gran misura dalla perfezione dell'algoritmo del software, il vero motore che sta alla base della ricostruzione delle immagini digitali.

Con i filtri colorati, ogni pixel registra la brillantezza della luce colorata che passa attraverso il proprio filtro, mentre gli altri colori vengono bloccati. Per esempio, un pixel con filtro rosso percepisce solo la luce rossa che lo colpisce, ma se su quel pixel arriva luce di un altro colore, rimane spento. Occorre quindi determinare di quale colore quel pixel dovrebbe essere. Usando come riferimento i colori dei pixel circostanti, l'algoritmo stabilisce quale colore attribuire ai pixel che non registrano direttamente alcun segnale.

Il ragionamento (semplificato) è il seguente: Se in una certa area arriva luce rossa, tutti i pixel con filtro rosso saranno attivi mentre i pixel verdi e blu saranno spenti. In questo caso il software deciderà che tutti i pixel in quell'area devono essere rossi ed attribuirà il colore rosso anche ai pixel spenti.

In pratica, ogni pixel misura l'intensità di uno dei colori primari, se questo colore è presente nella luce incidente. Se invece quel pixel non percepisce luce, il suo colore viene "stimato" dal software basandosi sul colore degl ottoi pixel adiacenti. Per eseguire questo processo in modo ottimale, è necessaria una mole impressionante di calcoli, dato che in realtà per ogni pixel si esegue il confronto con i suoi otto vicini.

Questo processo (interpolazione cromatica o interpolazione Bayer) richiede un notevole dispendio di energia, che significa consumo delle batterie e rallentemento delle operazioni, ma comporta anche alti costi di sviluppo del software e di produzione dei microchip. Per tutti questi motivi nelle camere compatte si usano algoritmi relativamente semplici, con conseguente inferiore livello della qualità delle immagini.

Ogni volta che si scatta una foto, milioni di operazioni vengono eseguite in un istante. Sono questi calcoli che rendono possibile catturare, convertire, elaborare, comprimere, memorizzare, visualizzare in anteprima, trasferire, e riprodurre l'immagine. Tutti questi calcoli vengono effettuati da un microprocessore all'interno della fotocamera (foto a destra), simile a quello del nostro computer. La sola differenza è costituita dalla potenza di calcolo, necessariamente limitata nelle fotocamere per motivi spazio, di costi, e di consumo energetico. La grande differenza tra camere compatte e camere reflex, oltre alle dimensioni del sensore, sta appunto nella potenza di calcolo del processore.