Як камера реалізує різні режими балансу білого?

Моя камера (Nikon D7100) має кілька режимів балансу білого. Мені цікаво, що станеться, коли я вибрав різні варіанти. Що це робить внутрішньо? Чи змінюється вона інтенсивність компонентів кольору після зробленого знімка. Або це змінює чутливість кольорових каналів датчика зображення? Що відбувається, коли я вибираю автоматичний баланс білого? Як він вирішує, які параметри використовувати?

Камера не може змінити спектральну чутливість датчика, вони запікаються в мікросхему.

Те, що відбувається насправді, залежить від того, у якому форматі зберігаються файли. Якщо це формат файлу Raw, то налаштування балансу білого на камерах записується у файл "необроблений", щоб процес-сирий файл використовувався для створення цього балансу білого.

Якщо ви пишете файли JPEG, це трохи інакше. Камера знає чутливість кольорів датчика, і озброївшись цією інформацією, можна вирахувати, скільки змін потрібно для кожного пікселя і в якому напрямку залежно від балансу білого, обраного в камері.

Майте на увазі, що жодна з цієї математики не виконується у значеннях RGB, але до цього обчислення, використовуючи кольоровий простір CIEXYZ. Потім, залежно від місця контейнера профілю ICC, обраного у камері, значення XYZ для кожного пікселя обчислюються з новою білою точкою. Таким чином, значення XYZ для одного кольору можуть призвести до різних значень RGB, залежно від вибору Adobe RGB або sRGB.

Інші обчислення робляться для усунення шуму датчика ( віднімання темного кадру ), і зміна білої точки відбувається після запуску безлічі алгоритмів відображення кольорів, щоб змінити лінійні значення RGB на RGB-сцени, потім вивести, як вони записані в правильний колірний простір.

Автоматичний баланс білого розглядає переважаючий колір у найяскравіших місцях сцени і використовує його як основу для того, яким повинен бути білий. Так само, як наша візуальна система використовує хроматичну адаптацію, але набагато простішим способом. Існує розділ кольорового простору XYZ, який називається спектральним локусом. Дивіться нижче

Таким чином, біла точка регулюється по цій відомій лінії на основі того, що сенсор сприймає як найсильніше біле значення. У багатьох зображеннях немає чіткої білої точки, тому камера використовує цю лінію, щоб вирішити, де розмістити її білу точку, за якою частиною спектрального локусу найближча до найяскравіших пікселів.

Жоден режим не змінює, як датчик реагує на світло, ні як його зчитують . Ось чому настройки WB не впливають на файли RAW за двома винятками: вбудованою мініатюрою, яка зазвичай є JPEG, та параметрами WB, записаними в EXIF.

Режими балансу білого поділяються на 3 категорії:

• Автоматично: камера зчитує сцену в декількох точках і використовує формулу, щоб відгадати кольорову температуру світла.
• Попередньо встановлений (включаючи Кельвіна): кольорову температуру жорстко кодує.
• Користувальницький: камера вимірює світло, відбите предметом, який повинен бути білим, щоб знати кольорову температуру.

У всіх таких випадках дані RAW зчитуються з датчика так само, і, перетворюючись на заданий кольоровий простір (зазвичай sRBG, але іноді AdobeRGB), процесор застосовує перетворення кольорів для отримання кольорів зображення, які скасовують вимірюється баланс білого.

Баланс білого працює, регулюючи співвідношення чутливості між кольорами. Фактичного впливу на датчик немає (саме тому баланс білого особливо не має значення під час зйомки RAW).

На ідеально нейтральному зображенні, якби у вас була однакова кількість червоного, зеленого та синього світла, ви отримали б щось на зразок .8, .8, .8 для червоного, зеленого та синього, якби у вас було 80% сірого. Якщо, з іншого боку, ви відрегулювали баланс білого, щоб бути трохи чутливішим до синього, то тепер, щоб .8 для синього замість цього було б помножено, і ви закінчились, можливо, .8, .8, .9 для червоного, зеленого та синього , незважаючи на те, що сенсор насправді говорить .8, .8, .8.

Різні пресети відповідають різним множникам для чутливості різних кольорових компонентів, а значення, які фактично фіксує датчик, множать на ці пресети, щоб отримати остаточний колір білого врівноваженого зображення JPEG.