Что такое * точно * баланс белого?

10

При настройке конфигурации баланса белого мы настраиваем температуру и зеленовато-пурпурный сдвиг на распределение интенсивности света по длине волны, которое наиболее тесно коррелирует с фактическим распределением света, излучаемого источником света, освещающим нашу сцену.

Я не понимаю, каким образом наша камера использует эту информацию, чтобы изменить способ записи цветовых данных RGB. Предполагая, что это идеальное распределение освещало наш датчик равномерно, мы ожидали бы, что белые / серые объекты будут демонстрировать определенную интенсивность красного / зеленого / синего на всем датчике, и я предполагаю, что этот шаблон будет отображаться на равные значения RGB в процессе коррекции баланса белого. Я просто догадываюсь здесь, хотя.

  • Как именно необработанные данные фотоснимков RGB на датчике преобразуются в пиксельные значения RGB с использованием смоделированного баланса белого для распределения света? Если красный, синий и зеленый каналы небольшого пятна на датчике собирают одинаковое количество фотонов, то почему это не представлено пикселем с равными значениями RGB? Почему мы «исправляем» это, искажая значения в соответствии с источником света?

  • Если баланс белого выбран правильно, источник света не будет казаться чистым белым? Это противоречит тому факту, что источники света явно не выглядят чисто белыми.

  • Если я хочу, чтобы изображение не представляло цвета объектов точно, а включало цветовое наложение, которому подчиняется мое зрение, то какая конфигурация баланса белого позволит этого достичь? Существует ли какая-то глобальная «нейтральная» настройка, которая не меняет цветопередачу? Например, белые объекты не выглядят белыми в темной комнате с включенным красным световым индикатором. Я не хочу, чтобы они тоже были белыми на моих фотографиях.

Два параметра конфигурации баланса белого (температура и пурпурно-зеленый сдвиг) изменяют то, что камера считает характеристикой амплитуды длины волны освещения сцены. Как она использует эту информацию (формулы; для чего она предназначена в принципе), чтобы изменить яркость каналов RGB?

Myridium
источник
9
«Почему мы« исправляем »это» <- потому что наши глаза (или, скорее, мозг) делают то же самое. Для людей (или других существ) в первую очередь важен цвет объектов , а не цвет света, отражаемого объектами. Таким образом, мозг корректирует источники света разных цветов, чтобы лучше распознавать цвета / объекты. Целью коррекции баланса белого в камерах является имитация этого и получение фотографий, которые выглядят «естественно». За этим нет никаких фундаментальных законов физики, все это имитирует наше человеческое восприятие.
Сабольч
Но мой мозг не фильтрует белые объекты в желтой комнате, поэтому они белые. По крайней мере, не совсем. Делает ли мозг какую-то частичную коррекцию, которая должна соответствовать камере?
Миридиум
Я имею в виду, что я мог бы отличить желтый источник света от красного - это не значит, что мозг полностью корректирует цветовую гамму, чтобы они были неразличимы. Но кажется, что именно это и стремится сделать баланс белого на камере.
Миридиум
1
Я имею в виду, что я мог бы определить разницу между желтым источником света и красным. Но вы можете сказать разницу между красным объектом при дневном освещении и красным объектом в помещении под белым светодиодным светом? Нет - ваши отруби исправляют это. Да, вы очень разборчивы. ;) Камера может, и она тоже может ее поменять.
BBking
2
@Myridium Дело в том, что когда вы смотрите на белый объект, освещенный лампой накаливания 3000К, ваш мозг знает, что объект белый, потому что он компенсирует окружающий желтоватый оттенок (а вольфрамовый свет объективно очень желто-оранжевый, хотя мы думаем об этом как о «белом».) Однако, когда вы смотрите на фотографию со слишком теплым балансом белого, она будет выглядеть неправильно, потому что в этом случае это действительно не совсем белое фото, а не окружающий свет в окружении вы смотрите на фото.
JohannesD

Ответы:

12

Наши глаза и мозг ежедневно делают вещи, которые заставляют эффекты ЛСД казаться относительно ручными.

Одна из вещей, которые делают наши мозги, это их собственная деятельность по балансированию цвета. Никто не знает почему, но теоретически мы делаем это так, чтобы было легче отследить добычу, когда она уклоняется от теней (жертвы отражают голубое небо, находясь в тени, поэтому они становятся голубее). Независимо от того, почему наш мозг делает это.

Это удивительно очевидно, если вы дайвер. Красные воды довольно быстро вырезаются у толщи воды. На самом деле, на 30 м, красный цвет - камуфляж. Тем не менее, мы не воспринимаем это, когда ныряем. Мы думаем, что видим идеальные цвета. Возьмите белую карточку в 30 м воды, и она выглядит для вас «белой».

Теперь сфотографируй эту карту. Камера видит количество необработанных фотонов. Это будет называться так, как есть. Гораздо меньше красных фотонов попадет в камеру, поэтому на снимке будет меньше красного. Нет проблем!

Необходимость цветовой балансировки возникает, когда вы пытаетесь просмотреть эти фотографии, когда вы не находитесь на 30 м под водой. Ваш мозг будет выполнять свою цветовую балансировку, как он делал это под водой, но теперь он делает это в отношении воспринимаемого освещения в комнате. Если вы находитесь в достаточно освещенной комнате, ваш мозг настроится на то, чтобы воспринимать белый объект (например, неокрашенный белый ободок вокруг фотографии) как «белый». Теперь картина выглядит ужасно голубой. Это точная модель того, сколько красных фотонов попало в ваш глаз, когда вы были на глубине, но теперь ваш мозг больше не корректирует цвета.

Решение - баланс белого. Вы выбираете «белый» объект на картинке (который на самом деле представляет собой группу голубоватых пикселей) и заявляете: «Я хочу, чтобы люди думали, что это белый». Программное обеспечение делает некоторые цветовые карты, чтобы эффективно делать то, что раньше делал ваш мозг. После печати эта область пикселей приобретает цвет света в комнате (обычно довольно желтоватый), но теперь ваш мозг правильно вносит свои коррективы, и вы воспринимаете белый цвет!

Это почти конец истории. Это работает замечательно хорошо для печати. На экране у мозга немного больше проблем с правильной оценкой цветовой коррекции, потому что яркость экрана не зависит от освещенности в комнате вокруг вас. Если вы профессионально редактируете фотографию, обычно выбирайте комнату с очень постоянным освещением и «цветовым балансом» монитора, чтобы отображаемые в нем цвета «белого» отображались как «белые» при печати!

Корт Аммон
источник
Поэтому, когда мы смотрим на изображение на мониторе, для того, чтобы это изображение было правильно сбалансировано белым, мы также должны знать, какую коррекцию наши глаза делают на этом мониторе, верно? Например, если мы сделали физическую, защищенную от воды фотографию с нами вниз к океану, который был правильно сбалансирован на земле, он больше не будет смотреться прямо под океаном, не так ли? Красный и зеленый будут преувеличены. Итак, когда мы «правильно» уравновешиваем белый цвет фотографии, в каких стандартных условиях освещения мы должны предусмотреть, чтобы фотография была правильно видна?
Миридиум
@ Myridium: фотография - это физическая среда. Поскольку фактический цвет (в фотонах), который он показывает, зависит от падающего света, если вы уравновесите свою картинку так, чтобы «белая бумага» была вашей белой точкой, отсутствие красных оттенков в океане привело бы к появлению бумаги белого цвета. части изображения должны быть (фотонными) синими, которые ваш глаз снова настроит на белый. Если вы выключите свой ЖК-монитор и проведете тот же эксперимент, он будет выглядеть ужасно красным.
Корт Аммон
Отличный ответ. Поскольку вы упомянули разницу между просмотром изображения на мониторе и на бумаге, я укажу, что выбор бумаги также играет роль. Мы думаем о бумаге для фотопечати как о «белой», но если вы сравните разные бумаги рядом, вы увидите, что они немного различаются по цвету. Некоторые из них «ярко-белые», в то время как другие имеют желтоватый оттенок.
Калеб
3

Почему мы «исправляем» это, искажая значения в соответствии с источником света?]

Потому что ваша зрительная система реагирует на относительные изменения интенсивности разных цветов, тогда как датчик камеры записывает абсолютные интенсивности. Если вы некоторое время стоите под натриевым уличным фонарем, вы привыкнете к тому, что этот свет «белый», хотя его цвет совсем иной, чем у солнечного света. И сам солнечный свет меняет цвет в зависимости от времени суток, атмосферных условий и т. Д., Но большую часть времени мы думаем о солнечном свете как о «белом».

Если баланс белого выбран правильно, источник света не будет казаться чистым белым?

Я не думаю, что корреляция такая прямая. Рассмотрим лампу накаливания, освещающую комнату - большая часть света, освещающего объекты в комнате, вероятно, отражается от стен и других объектов, прежде чем попадает на объекты, на которые вы смотрите, и отражается от вашего взгляда. Поэтому необходимо учитывать цвет стен и т. Д. Если вы отрегулируете баланс белого в камере, чтобы лист бумаги выглядел белым на фотографии, изображение источника света может выглядеть немного не совсем белым, потому что остальная часть комнаты играет свою роль. (Обычно, однако, если вы фотографируете лампочку без света, вы получаете что-то очень белое только потому, что оно переэкспонировано.)

Если я хочу, чтобы изображение не представляло цвета объектов точно, а включало цветовое наложение, которому подчиняется мое зрение, то какая конфигурация баланса белого позволит этого достичь?

Это то, что делает RAW - записывает именно то, что видит датчик без регулировки. Он также записывает настройку баланса белого, так что ваше программное обеспечение может сделать соответствующие настройки при рендеринге изображения.

Калеб
источник
Существует ли конфигурация баланса белого, которая позволяет нам просматривать эти необработанные данные о цвете? Я принимаю, что он содержится в RAW, но как мне его извлечь? Кроме того: большое замечание об окружающем 'прыгающем' свете! Я не думал об этом.
Миридиум
2
Данные RAW не имеют цвета, они имеют только монохроматические значения яркости для каждого пикселя. Когда данные демозаизированы, учитываются различия в значениях между пикселями, отфильтрованными для красного, зеленого или синего света. Выбранная белая точка определяет точное смещение для каждого цвета мозаичного фильтра RGB. Значение RGB для каждого пикселя затем интерполируется на основе значения каждого пикселя и значений окружающих пикселей.
Michael C
1
+1 для средней части. Слишком часто эффект отраженного света от других объектов игнорируется. Сфотографируйте на улице ребенка высоко в воздухе на качелях. Затем сделайте снимок с уровня земли минуту спустя того же ребенка под тем же солнечным светом, лежащим на очень зеленой траве, и критически изучите разницу в оттенках кожи и цветах одежды из-за солнечного света, отраженного от травы.
Майкл C
3

Общий ответ на вопрос, который вас интересует, заключается в том, что существует большая разница между простой фотометрической сценой, записанной нашими глазами или камерой, и результатами фильтрации этих необработанных данных посредством процессов человеческого восприятия. Одним из феноменов человеческого восприятия, который может быть тесно связан с тем, о чем вы спрашиваете, может быть этот , когда даже количество света может влиять на наше субъективное впечатление о его «теплоте» или «прохладе».

Надеемся, что будут лучшие ответы, но это место, чтобы начать задумываться о том, насколько сложна ситуация. :)

Между прочим, я сильно подозреваю, что способность сознательно осознавать изменения в источниках света довольно сильно различается среди людей, и, вероятно, можно в некоторой степени «научиться», когда вы начнете обращать на это внимание ... по крайней мере, я знаю что я гораздо больше осознаю это, чем раньше.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ МЫСЛЬ: В ответ на ваш последний пункт, мне кажется, что даже когда мы хотим запечатлеть впечатление светлого цвета в сцене, буквальное, «объективное» впечатление от камеры все еще слишком сильно, поскольку наши впечатления возможно, «исправлены», по крайней мере, до некоторой степени, даже когда мы знаем о светлом цвете. Лучший субъективный результат, вероятно, обычно достигается, если можно так выразить разницу.

junkyardsparkle
источник
Спасибо за комментарий-ответ. Мои мысли шли по этой линии. Возможно, наши глаза смягчают, но не устраняют цветопередачу. Тогда баланс белого будет настроен так, чтобы найти ту же самую счастливую среду, которую делают наши глаза.
Миридиум
2

Что именно является балансом белого?

«Белый» не имеет цветового баланса / баланса белого. Источники света имеют цветовой баланс. Усиление света, собираемого датчиком камеры, необходимо для того, чтобы что-то выглядело или воспроизводилось, поскольку у белого есть цветовой баланс. Свет любой цветовой температуры / баланса белого с достаточно полным спектром может быть сделан, чтобы выглядеть белым на фотографии. Его также можно заставить выглядеть оранжевым, синим, красным или любым другим цветом, который мы хотим, чтобы он выглядел, регулируя усиление красного, зеленого и синего каналов в изображении, которое мы получили при этом освещении. Полное усиление каналов для трех цветовых каналов на фотографиях мы называем балансом белого .

Различные источники света излучают свет при разных цветовых температурах и оттенках. Даже источники "белого света", которые излучают свет, который включает в себя большую часть или весь видимый спектр, обычно имеют большую часть своего света в центре при различных цветовых температурах. Если эти источники света являются так называемыми «излучателями черного тела», то излучаемый ими свет определяется их температурой, измеряемой в градусах Кельвина. Например, светящиеся газы на поверхности звезд являются излучателями черного тела. Как и большинство металлов при нагревании, пока они не начинают светиться, затем плавятся и, наконец, превращаются в пар, если нагреваются достаточно горячо. Шкала температур, которые производят определенные цвета от радиаторов черного тела, выражается в градусах Кельвина и является одной осью цветового круга, которая перемещается от синего с одной стороны к янтарному с другой стороны. Это то, что мы называемЦветовая температура .

Но цветовая температура - это только одна ось поперек цветового круга 360 °. То, что мы называем балансом белого, включает в себя весь цветовой круг. Источники света, которые не являются излучателями черного тела, могут излучать свет, цвет которого отсутствует вдоль оси цветовой температуры. Такой свет может быть более пурпурным или зеленым, чем ближайший цвет, который падает вдоль оси цветовой температуры. Мы иногда называем этот зеленый ← → оттенок пурпурной оси или цветовой тон, Чтобы полностью выразить доминирующий цвет источника света, нам нужно не только определить его местоположение вдоль синей оси цветовой температуры ← → янтарь, но мы также должны определить его местоположение вдоль зеленой оси ← → пурпурный оттенок, который перпендикулярен синий ← → янтарная ось. (Когда мы используем только цветовую температуру для правильного описания источника света, это происходит потому, что оттенок этого источника света нейтрален, то есть он падает на ось цветовой температуры без смещения в сторону зеленого или пурпурного.) Большинство источников естественного света излучать свет, который падает вдоль оси цветовой температуры.

Мы до сих пор не полностью описали природу света от источника света, когда определили количество синего ← → янтарного и зеленого ← → пурпурного, который является наиболее доминирующим компонентом этого света.

Мало того, что источники света излучают свет с центром на определенных длинах волн (которые наши глаза / мозг воспринимают как определенные цвета), но некоторые источники излучают свет, который имеет более широкий диапазон длин волн / цветов, чем другие. Вольфрамовые лампочки, например, излучают свет с центром около 3000К. Но некоторое количество практически всего диапазона длин волн видимого света включено в свет от вольфрамовой колбы. Просто свет, излучаемый вольфрамовой лампой, определяется диапазоном около 3000K. С другой стороны, натриевые лампы испускают очень узкий спектр света около 2500K. Но лампы с натриевым паром высокого давления вообще не излучают свет в некоторых очень широких сегментах видимого спектра. Почти весь свет, который они излучают, очень близок к 2500K. Источники, которые излучают более ограниченный спектр диапазона длин волн, который мы называем видимым светом, становятся еще более проблематичными, когда мы пытаемся выполнить коррекцию баланса белого, чтобы получить точный цвет освещаемых ими объектов. Если источник света вообще не излучает синий свет, не будет никакого света для отражения синих объектов. Если нет синего сигнала для усиления, не имеет значения, насколько мы усиливаем синий канал, мы не увидим синего (кроме ложного синего, вызванного шумом чтения камеры в синем канале).

Корректировки, которые мы производим между необработанной информацией, собранной камерой, и фотографией, которую мы хотим получить в результате, при которой изображение выглядит белым, - это не цветовая температура как таковая, это компенсационный фильтр, который регулирует относительную силу красного, зеленого и синие компоненты на рисунке, так что значения красного, зеленого и синего для объектов, которые мы хотим отображать белым или нейтральным серым, равны. Мы присваиваем номер цветовой температуры (5500K) или название баланса белого (холодный флуоресцент) определенному набору множителей, потому что он является подходящим, чтобы компенсировать фотографию, сделанную при свете, который был центрирован на этой цветовой температуре и с этим оттенок.Если используемый свет был очень синим, то мы должны применить очень оранжевый фильтр, чтобы исправить синий оттенок света. Вот почему свет 10000K становится очень синим, когда мы перемещаем ползунок в нашем приложении для необработанной обработки до 10000K, он делает объекты, снятые при более желтом свете, оранжевым. Вот почему свет 2500К очень теплый, когда мы перемещаем ползунок в нашем приложении для необработанной обработки до 2500К, это делает вещи, снятые в более желтом свете, выглядят очень круто.

Опять же, при любой конкретной настройке цветовой температуры нам также может понадобиться изменить настройку зеленой ← → пурпурной оси, которая проходит примерно перпендикулярно синей оси ← → желтая на цветовом круге, чтобы конкретный объект выглядел белым. Это связано с тем, что не все источники света излучают свет, который падает точно вдоль континуума цветовой температуры, определяемого температурой в градусах Кельвина излучателя черного тела. Например, светодиодное освещение, используемое в настоящее время для освещения сцены во многих небольших ночных клубах, может иметь гораздо более пурпурный оттенок, чем излучатель черного тела, излучающий при любой температуре. Типичные флуоресцентные лампы старого стиля, с другой стороны, излучают гораздо более зеленый оттенок, чем черное тело.

Когда мы изменяем настройку цветовой температуры фотографии, которую мы сделали, мы не меняем цвет света, который присутствовал при съемке фотографии. Скорее, мы меняем степень усиления каждого из каналов RGB по сравнению с двумя другими каналами RGB.

Установка баланса белой представляет собой набор множителей для красных, зеленых и синих каналов , которые целесообразно применять к фотографии , сделанной под светом определенной цветовой температуры и оттенка. Это влияет на то, каким цветом будут выглядеть различные объекты на фотографии, но это не меняет «их баланс белого», потому что эти объекты не имеют баланса белого - свет, который их освещал, имеет баланс белого.

Если мы фотографируем белый объект при освещении 2700K, нам нужно применить настройку цветовой температуры 2700K, чтобы этот объект выглядел белым на нашей фотографии. Если мы фотографируем тот же объект при освещении с центром в 8000K, то мы должны применить настройку цветовой температуры 8000K, чтобы объект выглядел белым на нашей фотографии. Если мы применяем множители RGB (то есть настройку цветовой температуры ), подходящие для света 5000 К, к первому изображению, снятому при освещении 2700 К, белый объект будет выглядеть желтым / оранжевым, если мы применяем множители RGB, соответствующие 5000 К, для второго изображения, снятого под 8000 К освещение белого объекта будет выглядеть синим.

Термин баланс белого также используется для описания того, как мы пытаемся исправить цветовые оттенки на фотографиях, сделанных с использованием этих различных типов источников света.

Помните, когда мы говорили, что разные источники света излучают свет при разных цветовых температурах и балансах белого? Это влияет на то, какими цветами кажутся вещи, которые они освещают. Это влияет на цвет, который видят наши глаза и мозг. Это влияет на цвет, который видят наши камеры. Хотя наши камеры предназначены для имитации того, как наши глаза и мозг создают цвет, они не делают это точно так же.

Наши системы глаз / мозга невероятно хороши в адаптации к различным источникам освещения, особенно к тем, которые были найдены в природе с незапамятных времен (помните те радиаторы черного тела?). Они также неплохо справляются с теми искусственными источниками, которые мы изобрели, которые имитируют такие естественные источники света. Наш мозг может компенсировать различия в источниках света, и мы воспринимаем большинство объектов одинакового цвета при разных типах источников света.

Камеры, однако, должны регулировать смещение, которое они дают красному, зеленому и синему каналам в изображениях, которые они захватывают. Если мы не сказали камере, через такие настройки, как «дневной свет» или «тень», «флуоресцентный» или «вольфрам», какой цвет источника света, он должен сделать «обоснованное предположение», основываясь на подсказках в сцена. Когда сцены не дают ожидаемых подсказок, например, когда самые яркие части сцены не имеют нейтральный / белый цвет, камера часто может ошибаться. Другой сценарий, который часто может обмануть камеры другим способом, - это когда большая часть кадра имеет равномерную яркость, которую камера будет пытаться выставить как среднюю яркость на полпути между чистым белым и чистым черным.


Так как же все это работает?

Представьте, что у вас совершенно темная комната без окон. В этой комнате три отдельных источника света. Один излучает чистый синий свет, другой излучает чистый зеленый свет, а другой излучает чистый красный свет. Теперь войдите в эту комнату с четырьмя картами в руке: чистая синяя, чистая зеленая, чистая красная и чистая белая.

  • Когда горит только синий свет, не будет света правильного цвета, чтобы красная и зеленая карты отражались, поэтому они будут выглядеть черными. Синяя карта и белая карта будут отражать только синий свет и будут выглядеть одинаково синим. Если бы мы сделали фотографию при таком освещении, не было бы никакой возможности различить синюю карту и белую карту на полученной фотографии.
  • Когда горит только зеленый свет, не будет света правильного цвета, чтобы красные и синие карты отражались, поэтому они будут выглядеть черными. Зеленая карта и белая карта будут отражать только зеленый свет и будут выглядеть одинаково зелеными. Если бы мы сделали фотографию при таком освещении, не было бы никакой возможности провести различие между зеленой картой и белой картой на полученной фотографии.
  • Когда горит только красный индикатор, не будет света правильного цвета, чтобы синие и зеленые карты отражались, поэтому они будут выглядеть черными. Красная карточка и белая карточка будут отражать только красный свет и будут выглядеть одинаково красным. Если бы мы сделали фотографию при таком освещении, не было бы никакой возможности различить красную карточку и белую карточку на полученной фотографии.
  • Когда красный и зеленый индикаторы включены, не будет света правильного цвета для отражения синей карты, и поэтому он будет выглядеть черным. Красная карточка будет выглядеть красной. Зеленая карта будет выглядеть зеленой. Однако белая карта будет представлять собой комбинацию красного и зеленого света, который она отражает, и будет желтой. Если бы мы сделали фотографию при таком освещении, мы могли бы различить красную, зеленую и белую карты, но при полном отсутствии синего света мы все равно не могли бы заставить белую карту выглядеть белой, изменяя только усиление красного , зеленые и синие каналы на нашей фотографии.
  • Когда красный и синий индикаторы включены, не будет света правильного цвета для зеленой карты, поэтому он будет выглядеть черным. Красная карточка будет выглядеть красной. Синяя карта будет выглядеть синей. Однако белая карта будет представлять собой комбинацию красного и синего света, который она отражает, и будет выглядеть пурпурно-пурпурной. Если бы мы сфотографировали при таком освещении, мы могли бы различить красную, синюю и белую карты, но при полном отсутствии зеленого света мы все равно не смогли бы получить белый цвет, только изменяя усиление красного, зеленого и синие каналы на нашей фотографии.
  • Когда оба индикатора горят зеленым и синим, не будет света правильного цвета, чтобы красная карточка отражалась, поэтому он будет выглядеть черным. Зеленая карта будет выглядеть зеленой. Синяя карта будет выглядеть синей. Однако белая карта будет представлять собой комбинацию зеленого и синего света, который она отражает, и будет выглядеть как аква. Если бы мы сфотографировали при таком освещении, мы могли бы различить зеленую, синюю и белую карты, но при полном отсутствии красного света мы все равно не смогли бы получить белый цвет, только изменяя усиление красного, зеленого и белого. синие каналы на нашей фотографии.

Теперь представьте, что каждый из трех источников света находится на реостате, и его яркость может варьироваться независимо. Если мы включим синий свет на 20%, зеленый свет на 60% и красный свет на 100%, у нас будет свет, очень похожий на лампу вольфрамовой лампы с очень теплым оттенком. Если бы мы сфотографировали наши четыре карты при таком освещении, все они выглядели бы разными цветами, но цвета были бы смещены в сторону красного. Ключевое отличие от предыдущего состоит в том, что теперь у нас есть хотя бы немного света каждого цвета для работы. Если мы отрегулируем усиление камеры каждого цветового канала так, чтобы красный свет усиливался только на 20%, зеленый свет - на 33%, а синий свет - на 100%, мы получим, что каждый цвет будет иметь одинаковую яркость для нашего белого карта, и он будет казаться белым.

ОГРОМНЫЙ недостаток делать это таким образом, что теперь ни один из цветов не любой ярче , чем на 20% от того, что мы могли бы получить , если все три лампочки были скорректированы до 100% , и все три цветовых канала был усилен на 100%! Если мы решим усилить нашу фотографию еще на 500% при постобработке, чтобы она выглядела как усиление 100% RGB при освещении 100% RGB, мы также увеличим шум чтения нашей камеры на 500%! Вот почему всегда желательно, чтобы освещение было как можно ближе к тому, что мы хотим, прежде чем выставлять фотографию.


Как именно необработанные данные фотоснимков RGB на датчике преобразуются в пиксельные значения RGB с использованием смоделированного баланса белого для распределения света?

Следует помнить, что фильтры в маске Байера не являются абсолютными. Также нет трех типов колбочек в сетчатке человека!

Некоторый красный свет проходит через зеленый и синий фильтры! Некоторый зеленый свет проходит через красный и синий фильтры! Некоторый синий свет проходит через зеленый и красный фильтры! Просто красный свет проходит больше, чем зеленый или синий через красные фильтры. Зеленый свет проходит больше, чем красный или синий, через зеленые фильтры. Синий свет проходит больше, чем красный или зеленый, проходит через синие фильтры. Но каждый фотон (независимо от того, на какой длине волны света он колеблется), который проходит через фильтр Байера и попадает в каждую ячейку пикселя, считается так же, как и любой другой фотон, который хорошо освещает этот пиксель. Исходные данные с датчика представляют собой одноцветное монохромное значение для каждого пикселя хорошо (более правильно называется sensel).

введите описание изображения здесь

Во многом таким же образом все колбочки в наших сетчатках имеют некоторую реакцию на все длины волн видимого света. Просто совпадение зеленого и красного в наших глазах намного ближе, чем в наших камерах.

введите описание изображения здесь

Если красный, синий и зеленый каналы небольшого пятна на датчике собирают одинаковое количество фотонов, то почему это не представлено пикселем с равными значениями RGB?

Причина, по которой камера не всегда может использовать один и тот же вес, заключается в том, что цвета разных источников света различны. Наши глаза и мозг обычно компенсируют эти колебания цветовой температуры и баланса белого разных источников света. Наши камеры нуждаются в немного большем руководстве. Если камера установлена ​​на «Авто ББ», она будет использовать информацию, собранную на сцене, чтобы угадать правильную настройку. Наиболее простые камеры обычно делают это, предполагая, что самая яркая вещь на изображении - белая. Современные камеры стали очень сложными в способности угадывать большую часть времени. Но некоторые сценарии все еще трудно интерпретировать должным образом. Таким образом, камеры также дают пользователю возможность устанавливать цветовую температуру и баланс белого вручную.

Почему мы «исправляем» это, искажая значения в соответствии с источником света?

Потому что, когда свет от различных источников света отражается от белых объектов, отраженный свет не содержит одинакового количества красного, зеленого и синего цветов по сравнению со светом от других различных источников света, отражающихся от одних и тех же белых объектов. Цвета объектов на нашей фотографии уже «искажены», когда свет попадает на датчик, в зависимости от цвета источника света, освещающего сцену, которую мы сфотографировали. Мы выполняем коррекцию баланса белого, чтобы нейтрализовать «искаженные» цвета, вызванные несовершенным источником света.

Если баланс белого выбран правильно, источник света не будет казаться чистым белым? Это противоречит тому факту, что источники света явно не выглядят чисто белыми.

«Правильный» WB для данного источника света - это усиление каналов R, G и B, которое более или менее соответствует силе каждого в источнике света. Если источник света имеет больше красного, мы усиливаем синий канал. Если источник света имеет больше синего цвета, мы усиливаем красный канал.

Если я хочу, чтобы изображение не представляло цвета объектов точно, а включало цветовое наложение, которому подчиняется мое зрение, то какая конфигурация баланса белого позволит этого достичь?

Это будет зависеть от источника света и цвета объектов, которые источник света освещает. Хорошее место для начала было бы где-то на 1/3 пути вдоль оси цветовой температуры между температурой источника света и около 5200 К («дневной свет»).

Существует ли какая-то глобальная «нейтральная» настройка, которая не меняет цветопередачу?

Нет. Ваши глаза и мозг всегда так или иначе приспосабливаются к разным источникам света. Ваша камера не регулируется, если баланс белого не изменился. Если камера настроена на автоматический баланс белого, камера вместо фотографа «выберет» способ ее настройки.

Например, белые объекты не выглядят белыми в темной комнате с включенным красным световым индикатором. Я не хочу, чтобы они тоже были белыми на моих фотографиях.

В случае, когда освещение очень ограничено по своему спектру, регулировка насыщенности обычно оказывает большее влияние на воспринимаемый цвет, чем регулировка баланса белого. Если на изображении присутствует только красный свет, усиление зеленого и синего не изменится так сильно.


Дальнейшее чтение

Экстремальный пример того, как правильный баланс белого, особенно вдоль пурпурно-зеленой оси, может повлиять на цвет (и многое другое) фотографии, см. В этом ответе на Выгоревший синий / красный свет, делающий фотографии не сфокусированными (несколько примеров изображений включен в ответ)

О том, как корректировка баланса белого и использование выборочных настроек цвета при конвертации из raw может значительно улучшить конечный результат по сравнению с тем, как камера это делает, см. « Много шума на моих хоккейных фотографиях». Что я делаю неправильно? (пример, включающий снимки экрана настроек, используемых для обработки необработанного файла)

Подробнее о том, как установить точную настройку баланса белого вне цветовой температуры в камере (или во многих камерах, даже при использовании AWB), смотрите: Как отменить фиолетовое сценическое освещение на объектах? (несколько примеров изображений включены в ответ)

Какова цветовая температура целевой подсветки баланса белого?
Что такое баланс белого в камере? Когда и где я должен использовать WB?
Что означает «баланс белого»?
Почему высокая температура баланса белого краснее, когда теплые объекты голубее?
RAW файлы хранят 3 цвета на пиксель или только один?
Почему у моей белой картинки синий оттенок?
В чем разница между автоматическим балансом белого и пользовательским балансом белого?
Есть ли причины использовать цветные фильтры с цифровыми камерами?
Как мне найти правильный баланс белого для ночного городского пейзажа?

Майкл С
источник
Источники света не имеют цветового баланса.
@MichaelClark - мне кажется, я понимаю: у нас на глазах 3 типа колбочек, поэтому три разных типа фотосайтов (RGB), вероятно, достаточно хороши для воспроизведения того, что мы видим. Все остальное было бы излишним. Теперь с тремя различными каналами и с учетом общей яркости изображения у нас остается 2 степени свободы для воспроизведения с относительным усилением каналов. Температура является одним из них, а зеленый / пурпурный сдвиг является другим. Мне все еще кажется странным, что мы обычно не воспринимаем наши источники света как белые. Может быть, из-за отраженного окружающего света.
Миридиум
-3

Электроника и человеческий разум - это разные вещи. Как уже упоминалось, наши глаза корректируют освещение / сцену для нас.

Свет в физике - это длины волн. В длинах волн разные частоты. Эти разные частоты определяют цвет. Ниже приведен очень упрощенный пример связи между цветами и длинами волн:

введите описание изображения здесь

От: http://science.hq.nasa.gov/kids/imagers/ems/visible.html

Из этого вы можете понять, что разные источники света излучают разные частоты. Пожалуйста, смотрите еще один упрощенный график:

введите описание изображения здесь

От: http://micro.magnet.fsu.edu/primer/lightandcolor/lightsourcesintro.html

Камеры могут на самом деле захватывать больше, чем наши глаза. Вот тут и наступает баланс белого. Чтобы камера могла видеть то, что видят наши глаза, она регулирует баланс белого.

Если я хочу, чтобы изображение не представляло цвета объектов точно, а включало цветовое наложение, которому подчиняется мое зрение, то какая конфигурация баланса белого позволит этого достичь?

Автоматический баланс белого. Если результаты вашей камеры не удовлетворяют, измените баланс белого. Вы могли бы чему-то научиться!

Помните, камеры очень сложные в наши дни. Но не так сложно, как человеческое тело.

BBKING
источник
2
«Камеры действительно могут запечатлеть больше, чем наши глаза», - если я не ошибаюсь, цифровые фотоаппараты имеют красные, зеленые и синие «фотосайты», которые в принципе очень похожи на конусы человеческого глаза. Колбочки в нашем глазу частично, но не полностью десенсибилизируются в зависимости от того, как распределение частот стимулирует клетки. Я полагаю, что камера эмулирует эту десенсибилизацию, изменяя яркость каналов RGB. Но как именно это изменит его при некотором распределении света?
Миридиум
Кроме того: у меня есть опыт работы в физике, поэтому нет необходимости экономить на деталях!
Миридиум
1
Он измеряет цветовую температуру. Обычно он изменяет красный и синий каналы.
BBking
1
@myridium Конусы вашего глаза сконцентрированы в небольшой части сетчатки (называемой фовеа), поэтому ваш глаз видит цвет только на части изображения. Ваш мозг заполняет все остальное. Камера OTOH распознает цвет по всему изображению.
Калеб