Làm thế nào để một máy ảnh thực hiện các chế độ cân bằng trắng khác nhau?

Máy ảnh của tôi (Nikon D7100) có một số chế độ để cân bằng trắng. Tôi đang tự hỏi điều gì xảy ra khi tôi chọn các tùy chọn khác nhau. Nó làm gì trong nội bộ? Nó có thay đổi cường độ của các thành phần màu sau khi chụp không. Hay nó thay đổi độ nhạy của các kênh màu của cảm biến hình ảnh? Điều gì xảy ra khi tôi chọn cân bằng trắng tự động? Làm thế nào để nó quyết định cài đặt nào để sử dụng?

Máy ảnh không thể thay đổi độ nhạy quang phổ của cảm biến, chúng được đưa vào chip.

Điều gì thực sự xảy ra phụ thuộc vào định dạng tệp lưu của bạn. Nếu là định dạng tệp Nguyên, điều xảy ra là cài đặt cân bằng trắng của máy ảnh được ghi trong tệp thô để bộ xử lý tệp thô sử dụng để tạo cân bằng trắng đó.

Nếu bạn đang viết các tệp JPEG thì sẽ hơi khác một chút. Máy ảnh biết độ nhạy màu của cảm biến và được trang bị thông tin đó có thể tính toán mức độ thay đổi cần thiết cho mỗi pixel và theo hướng nào tùy thuộc vào cân bằng trắng được chọn trong máy ảnh.

Hãy nhớ rằng không có phép toán này được thực hiện trong các giá trị RGB nhưng trước phép tính đó sử dụng không gian màu CIEXYZ. Sau đó, tùy thuộc vào không gian chứa cấu hình ICC được chọn trong máy ảnh, các giá trị XYZ cho mỗi pixel được tính bằng điểm trắng mới. Vì vậy, các giá trị XYZ cho cùng một màu có thể dẫn đến các giá trị RGB khác nhau tùy thuộc vào sự lựa chọn của Adobe RGB hoặc sRGB.

Các tính toán khác được thực hiện để loại bỏ nhiễu cảm biến ( trừ khung tối ) và thay đổi điểm trắng xảy ra sau khi nhiều thuật toán kết xuất màu được chạy để thay đổi giá trị RGB tuyến tính thành cảnh RGB, sau đó chuyển sang đầu ra khi chúng được ghi vào không gian màu chính xác.

Cân bằng trắng tự động nhìn vào màu chủ đạo ở các vùng sáng nhất của cảnh và sử dụng đó làm cơ sở cho màu trắng phải là gì. Giống như hệ thống thị giác của chúng tôi sử dụng thích ứng màu sắc, nhưng theo cách đơn giản hơn nhiều. Có một phần của không gian màu XYZ được gọi là quỹ tích phổ. Xem bên dưới

Vì vậy, điểm trắng được điều chỉnh dọc theo đường đã biết này dựa trên những gì cảm biến chọn là giá trị trắng mạnh nhất. Trong nhiều hình ảnh không có điểm trắng rõ ràng, vì vậy máy ảnh sử dụng đường này để quyết định vị trí đặt điểm trắng của nó bởi phần nào của quỹ đạo phổ gần nhất với các pixel sáng nhất.

Không có chế độ nào thay đổi cách cảm biến phản ứng với ánh sáng cũng như cách đọc . Đó là lý do tại sao cài đặt WB không có tác động đến các tệp RAW với hai ngoại lệ: hình thu nhỏ được nhúng thường là JPEG và các tham số WB được ghi trong EXIF.

Chế độ Cân bằng trắng rơi vào 3 loại:

• Tự động: Máy ảnh đọc cảnh ở nhiều điểm và sử dụng công thức để đoán nhiệt độ màu của ánh sáng.
• Giá trị đặt trước (bao gồm Kelvin): Nhiệt độ màu được mã hóa cứng.
• Tùy chỉnh: Máy ảnh đo ánh sáng được phản chiếu bởi một đối tượng được cho là màu trắng để biết nhiệt độ màu.

Trong tất cả các trường hợp như vậy, dữ liệu RAW được đọc từ cảm biến theo cùng một cách và trong khi chuyển đổi sang không gian màu đã đặt (thường là sRBG nhưng đôi khi là AdobeRGB), bộ xử lý áp dụng biến đổi màu để tạo ra màu sắc hình ảnh loại bỏ màu sắc cân bằng trắng.

Cân bằng trắng hoạt động bằng cách điều chỉnh tỷ lệ độ nhạy giữa các màu. Không có tác động thực sự đến cảm biến (đó là lý do tại sao cân bằng trắng không đặc biệt quan trọng khi chụp RAW).

Trên một hình ảnh trung tính hoàn hảo, nếu bạn có cùng một lượng ánh sáng đỏ, lục và lam, bạn sẽ nhận được một cái gì đó như .8, .8, .8 cho màu đỏ, lục và lam nếu bạn có 80% màu xám. Mặt khác, nếu bạn điều chỉnh cân bằng trắng nhạy hơn một chút với màu xanh lam, thì bây giờ, thay vào đó, 8 cho màu xanh sẽ được nhân lên và cuối cùng bạn có thể có .8, .8, .9 cho màu đỏ, xanh lục và xanh lam , mặc dù cảm biến thực sự nói .8, .8, .8.

Các cài đặt trước khác nhau tương ứng với các bội số khác nhau về độ nhạy của các thành phần màu khác nhau và các giá trị mà cảm biến thực sự thu được được nhân với các cài đặt trước này để có được màu cuối cùng của hình ảnh JPEG cân bằng trắng.