Spektrum Cahaya dan Teknologi Kamera Drone: Bagaimana Warna Tercipta?

by    |   07 Feb 2025

Pendahuluan

Warna yang kita lihat berasal dari cahaya yang dipantulkan atau ditransmisikan oleh suatu objek. Mata manusia dapat menangkap warna berkat sistem pengolahan visual yang kompleks. Namun, perangkat seperti kamera drone menggunakan teknologi optik dan elektronik untuk menangkap dan mereproduksi warna secara digital. Artikel ini akan menjelaskan bagaimana cahaya menghasilkan warna hingga bagaimana kamera drone menangkap dan memproses warna.

  1. Bagaimana Cahaya Menghasilkan Warna?

1.1 Spektrum Cahaya dan Panjang Gelombang

Cahaya tampak adalah bagian dari spektrum elektromagnetik, yang mencakup berbagai panjang gelombang cahaya yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang dalam spektrum tampak berkisar dari 400 nm (violet) hingga 700 nm (merah).

Berikut adalah diagram spektrum cahaya tampak:

Setiap warna dalam spektrum cahaya tampak memiliki panjang gelombang yang berbeda.

Ketika cahaya mengenai suatu objek, beberapa panjang gelombang diserap, sementara yang lain dipantulkan. Warna yang kita lihat adalah panjang gelombang yang dipantulkan oleh objek tersebut. Misalnya, daun tampak hijau karena menyerap cahaya merah dan biru, tetapi memantulkan cahaya hijau.

1.2 Dispersi dan Pembiasan Cahaya

Ketika cahaya putih melewati prisma atau tetesan air, cahaya akan dipecah menjadi spektrum warna yang berbeda. Fenomena ini disebut dispersi cahaya. Hal ini terjadi karena panjang gelombang yang berbeda memiliki indeks bias yang berbeda saat melewati media transparan seperti kaca atau air.

Fenomena ini juga yang menyebabkan terbentuknya pelangi, di mana cahaya matahari dipecah oleh tetesan air hujan dan menghasilkan warna spektrum yang berurutan.

1.3 Persepsi Warna oleh Mata Manusia

Mata manusia memiliki tiga jenis sel kerucut (cone cells) yang sensitif terhadap panjang gelombang cahaya:

  • Sel kerucut merah (paling sensitif terhadap cahaya merah)
  • Sel kerucut hijau (paling sensitif terhadap cahaya hijau)
  • Sel kerucut biru (paling sensitif terhadap cahaya biru)

Dari kombinasi ketiga warna ini, mata kita dapat membedakan jutaan warna yang berbeda. Sistem ini disebut model warna RGB (Red, Green, Blue), yang juga digunakan dalam teknologi tampilan digital dan kamera.

 

  1. Bagaimana Kamera Drone Menangkap Warna?

2.1 Peran Lensa dalam Menyalurkan Cahaya

Lensa pada kamera drone memiliki fungsi utama untuk mengumpulkan dan memfokuskan cahaya ke sensor. Lensa juga memiliki berbagai fitur optik seperti:

  • Coating anti-refleksi untuk mengurangi pantulan cahaya yang dapat mengganggu warna asli.
  • Koreksi distorsi optik untuk memastikan gambar tetap akurat tanpa efek melengkung.
  • Filter inframerah (IR Cut Filter) untuk menghilangkan cahaya inframerah yang dapat mempengaruhi keseimbangan warna. Jika dilihat pada gambar, saat pagi hingga siang hari ketika cahaya matahari nampak. Maka, IR Cut Filter diaktifkan pada kamera drone untuk memantulkan Cahaya Infrared dikarenakan Cahaya Infrared mampu mampu membuat distorsi pada gambar sehingga yang masuk pada Sensor Gambar adalah Visible Light. Jika di malam hari, maka IR Cut Filter akan dinon-aktifkan sehingga semua Visible Light ataupun IR Light dapat terpantulkan dengan baik ke Sensor Gambar.

2.2 Sensor Kamera dan Filter Bayer

Kamera drone menggunakan sensor gambar CMOS atau CCD, tetapi sensor ini hanya mampu menangkap intensitas cahaya, bukan warna. Untuk menangkap warna, kamera menggunakan Filter Bayer RGB, yang terdiri dari:

  • Filter merah (Red)
  • Filter hijau (Green)
  • Filter biru (Blue)

Setiap piksel sensor memiliki filter warna tertentu yang hanya memungkinkan panjang gelombang tertentu masuk. Setelah data cahaya dikumpulkan, prosesor kamera akan menggabungkan informasi dari piksel yang berbeda untuk menghasilkan gambar berwarna penuh.

2.3 Konversi Cahaya ke Sinyal Digital

Ketika cahaya mencapai sensor, berikut adalah proses yang terjadi:

  1. Setiap piksel menerima cahaya dan menghasilkan sinyal listrik berdasarkan intensitasnya.
  2. Sinyal ini dikonversi menjadi data digital untuk direkam sebagai gambar.
  3. Algoritma Demosaicing digunakan untuk menggabungkan data dari filter Bayer dan menciptakan gambar berwarna penuh.

 

  1. Proses Digitalisasi Warna dalam Kamera Drone

3.1 White Balance dan Koreksi Warna

Kamera drone menggunakan White Balance (WB) untuk menyesuaikan warna agar tetap alami dalam berbagai kondisi pencahayaan. Teknologi AI Color Processing juga diterapkan untuk meningkatkan akurasi warna dalam pemetaan atau inspeksi.

3.2 High Dynamic Range (HDR) dan Algoritma Warna

Kamera drone modern sering dilengkapi dengan fitur HDR (High Dynamic Range) untuk mempertahankan detail warna dalam kondisi pencahayaan ekstrem. Dengan teknologi ini, kamera dapat menangkap detail di area terang dan gelap secara lebih seimbang.

 

  1. Kesimpulan

Cahaya menghasilkan warna berdasarkan panjang gelombang yang dipantulkan oleh suatu objek. Lalu, lensa kamera drone mengumpulkan dan mengarahkan cahaya ke sensor untuk diproses lebih lanjut. Kemudian, sensor kamera drone menggunakan filter Bayer RGB untuk menangkap warna berdasarkan panjang gelombang tertentu.
Pada proses digitalisasi warna melibatkan algoritma Demosaicing, White Balance, dan HDR untuk memastikan warna yang akurat dan realistis dan teknologi AI dalam kamera drone membantu meningkatkan akurasi warna dalam berbagai kondisi pencahayaan.

Dengan teknologi yang semakin berkembang, kamera drone kini mampu menangkap warna dengan akurasi tinggi, menjadikannya alat yang ideal untuk berbagai keperluan, termasuk pemetaan, inspeksi industri, dan produksi film profesional.