Mój aparat (Nikon D7100) ma kilka trybów balansu bieli. Zastanawiam się, co się stanie, gdy wybiorę różne opcje. Co robi wewnętrznie? Czy zmienia intensywność składników koloru po wykonaniu zdjęcia. Czy zmienia czułość kanałów kolorów matrycy? Co się stanie, gdy wybiorę automatyczny balans bieli? Jak decyduje, których ustawień użyć?
W jaki sposób aparat realizuje różne tryby balansu bieli?
Odpowiedzi:
Kamera nie może zmieniać czułości spektralnej czujnika, są one upieczone w chipie.
To, co się faktycznie dzieje, zależy od formatu, w jakim zapisywane są pliki. Jeśli jest to format pliku RAW, to ustawienie balansu bieli kamery jest rejestrowane w pliku RAW, aby procesor plików RAW mógł go użyć do stworzenia tego balansu bieli.
Jeśli piszesz pliki JPEG, jest trochę inaczej. Aparat zna czułości kolorów czujnika i uzbrojony w tę informację może obliczyć, ile zmian wymaga każdy piksel i w jakim kierunku, w zależności od balansu bieli wybranego w aparacie.
Należy pamiętać, że żadna z tych obliczeń nie jest wykonywana w wartościach RGB, ale przed obliczeniami przy użyciu przestrzeni kolorów CIEXYZ. Następnie, w zależności od przestrzeni kontenera profilu ICC wybranej w kamerze, wartości XYZ dla każdego piksela są obliczane z nowym punktem bieli. Zatem wartości XYZ dla tego samego koloru mogą dawać różne wartości RGB w zależności od wyboru Adobe RGB lub sRGB.
Przeprowadzane są inne obliczenia w celu usunięcia szumu czujnika ( odejmowanie ciemnej ramki ), a zmiana punktu bieli następuje po uruchomieniu wielu algorytmów renderowania kolorów w celu zmiany liniowych wartości RGB na scenę oznaczoną RGB, a następnie na wyjście określone tak, jak są zapisywane poprawna przestrzeń kolorów.
Automatyczny balans bieli sprawdza dominujący kolor w najjaśniejszych obszarach sceny i wykorzystuje to jako podstawę tego, co musi być białe. Podobnie jak nasz system wizualny wykorzystuje adaptację chromatyczną, ale w znacznie prostszy sposób. Istnieje część przestrzeni kolorów XYZ zwana locus spektralnym. Patrz poniżej
Tak więc punkt bieli jest regulowany wzdłuż tej znanej linii w oparciu o to, co czujnik odbiera jako najsilniejszą wartość bieli. Na wielu obrazach nie ma wyraźnego białego punktu, więc kamera korzysta z tej linii, aby zdecydować, gdzie umieścić swój biały punkt według tego, która część miejsca spektralnego jest najbliższa najjaśniejszym pikselom.
Żaden tryb nie zmienia reakcji czujnika na światło ani sposobu jego odczytu . Dlatego ustawienia WB nie mają wpływu na pliki RAW z dwoma wyjątkami: osadzoną miniaturą, którą zwykle jest JPEG oraz parametry WB zapisane w EXIF.
Tryby balansu bieli dzielą się na 3 kategorie:
- Automatyczny: aparat odczytuje scenę w wielu punktach i używa wzoru, aby odgadnąć temperaturę barwową światła.
- Wstępnie ustawione (w tym Kelvin): Temperatura barwowa jest na stałe zakodowana.
- Niestandardowe: kamera mierzy światło odbite przez obiekt, który powinien być biały, aby poznać temperaturę barwową.
We wszystkich takich przypadkach dane RAW są odczytywane z czujnika w ten sam sposób, a podczas konwersji do ustawionej przestrzeni kolorów (zwykle sRBG, ale czasem AdobeRGB), procesor stosuje transformację kolorów w celu uzyskania kolorów obrazu, które anulują zmierzony balans bieli.
Balans bieli polega na dostosowaniu stosunku czułości między kolorami. Czujnik nie ma rzeczywistego wpływu (dlatego balans bieli nie ma szczególnego znaczenia podczas fotografowania w formacie RAW).
Na idealnie neutralnym zdjęciu, jeśli masz taką samą ilość światła czerwonego, zielonego i niebieskiego, dostaniesz coś w rodzaju .8, .8, .8 dla czerwonego, zielonego i niebieskiego, jeśli masz 80% szarości. Jeśli z drugiej strony wyregulowałeś balans bieli, aby był nieco bardziej wrażliwy na niebieski, teraz, gdy 0,8 dla niebieskiego zostanie zamiast tego pomnożony, a otrzymasz w końcu 0,8, 0,8, 0,9 dla czerwonego, zielonego i niebieskiego , nawet jeśli czujnik faktycznie mówi .8, .8, .8.
Różne ustawienia wstępne odpowiadają różnym multiplikatorom czułości różnych składników kolorów, a wartości, które faktycznie przechwytuje czujnik, są mnożone przez te ustawienia wstępne w celu uzyskania końcowego koloru obrazu JPEG z balansem bieli.
Poruszasz interesujący punkt. W rzeczywistości nie jest oczywiste, że transformacja powinna być niezależnym i liniowym skalowaniem trzech kanałów. Nie spodziewałbym się, że będzie on liniowy, ponieważ wartości RGB nie są liniowo powiązane z natężeniem światła (oczekiwałbym jednak, że będzie niezależny). Jednakże WP mówi, że to jest rzeczywiście to, co jest często wykonywana w praktyce , choć nie zawsze.
—
Szabolcs