* Chính xác * là cân bằng trắng là gì?


10

Khi cài đặt cấu hình cân bằng trắng, chúng ta điều chỉnh nhiệt độ và sự chuyển màu xanh lục sang phân bố ánh sáng cường độ bước sóng tương quan chặt chẽ nhất với sự phân bố ánh sáng thực tế phát ra từ nguồn sáng chiếu sáng cảnh của chúng ta.

Điều tôi không hiểu là điều gì có nghĩa là máy ảnh của chúng tôi sử dụng thông tin này để thay đổi cách ghi lại dữ liệu màu RGB. Giả sử rằng phân phối lý tưởng này chiếu sáng cảm biến của chúng tôi đồng đều, chúng tôi hy vọng các vật thể màu trắng / xám sẽ loại bỏ cường độ Đỏ / Xanh / Xanh đặc biệt trên toàn bộ cảm biến và tôi cho rằng mẫu này sẽ được ánh xạ tới các giá trị RGB bằng nhau trong quá trình điều chỉnh cân bằng trắng. Tôi chỉ đoán ở đây mặc dù.

  • Làm thế nào chính xác là dữ liệu thô của các hình ảnh RGB trên cảm biến được chuyển đổi thành các giá trị RGB pixel bằng cách sử dụng phân bố ánh sáng được mô hình hóa cân bằng trắng? Nếu các kênh màu đỏ, xanh lam và xanh lục của một miếng vá nhỏ trên cảm biến, mỗi kênh thu được cùng một số lượng photon, thì tại sao điều này không được biểu thị bằng một pixel có giá trị RGB bằng nhau? Tại sao chúng ta 'sửa' điều này bằng cách làm biến dạng các giá trị theo nguồn sáng?

  • Nếu cân bằng trắng được chọn chính xác, nguồn sáng có vẻ là màu trắng tinh khiết không? Điều này là mâu thuẫn với thực tế là các nguồn sáng rõ ràng không xuất hiện màu trắng tinh khiết nói chung.

  • Nếu tôi muốn một hình ảnh không thể hiện chính xác màu sắc của các vật thể, mà bao gồm cả việc truyền màu mà tầm nhìn của tôi phải tuân theo, thì cấu hình cân bằng trắng nào sẽ đạt được điều này? Có một loại cài đặt 'trung tính' toàn cầu không làm thay đổi màu đúc không? Ví dụ, các vật thể màu trắng không xuất hiện màu trắng trong phòng tối có bật đèn an toàn màu đỏ. Tôi cũng không muốn chúng xuất hiện màu trắng trong ảnh của mình.

Hai thông số của cấu hình cân bằng trắng (nhiệt độ và chuyển màu xanh lục) thay đổi những gì máy ảnh cho là đặc tính biên độ bước sóng của ánh sáng của cảnh. Làm thế nào để nó sử dụng thông tin này (các công thức; về nguyên tắc nó nhắm đến) để thay đổi độ chói của các kênh RGB?


9
"Tại sao chúng ta" sửa "cái này" <- bởi vì đôi mắt của chúng ta (hay đúng hơn là bộ não) cũng làm như vậy. Những gì liên quan đến con người (hoặc các sinh vật khác) chủ yếu là màu sắc của các vật thể , không phải màu sắc của ánh sáng được phản chiếu bởi các vật thể. Vì vậy, bộ não điều chỉnh các nguồn sáng có màu sắc khác nhau để có thể nhận ra màu sắc / vật thể tốt hơn. Mục đích của hiệu chỉnh cân bằng trắng trong máy ảnh là bắt chước điều này và tạo ra những bức ảnh trông "tự nhiên". Không có định luật vật lý cơ bản nào đằng sau điều này, tất cả chỉ là bắt chước nhận thức của con người chúng ta.
Szabolcs

Nhưng não tôi không lọc các vật màu trắng trong một căn phòng màu vàng để chúng có màu trắng. Ít nhất là không hoàn toàn. Có phải bộ não thực hiện một loại chỉnh sửa một phần cần phải được khớp với máy ảnh?
Myridium

Ý tôi là tôi có thể nói sự khác biệt giữa nguồn sáng màu vàng và nguồn sáng màu đỏ - không giống như bộ não điều chỉnh hoàn toàn màu sắc để chúng không thể phân biệt được. Nhưng có vẻ như đây là điều mà cân bằng trắng trên máy ảnh nhắm đến.
Myridium

1
Ý tôi là tôi có thể nói sự khác biệt giữa nguồn sáng màu vàng và nguồn màu đỏ Nhưng, bạn có thể nói sự khác biệt giữa một vật màu đỏ trong ánh sáng ban ngày, với một vật màu đỏ trong nhà dưới ánh đèn LED trắng không? Không - cám của bạn đang sửa nó. Có - Bạn rất kén chọn. ;) Một máy ảnh có thể, và nó cũng có thể thay đổi nó.
BBking

2
@Myridium Vấn đề là - khi bạn nhìn vào một vật thể màu trắng được chiếu sáng bởi bóng đèn sợi đốt 3000K, não của bạn biết vật thể đó màu trắng vì nó bù cho màu vàng nhạt xung quanh (và ánh sáng vonfram có màu vàng cam rất khách quan mặc dù chúng tôi nghĩ nó là "trắng".) Tuy nhiên, khi bạn nhìn vào một bức ảnh có độ cân bằng trắng quá ấm thì nó sẽ nhìn sai bởi vì trong trường hợp đó, đó thực sự là bức ảnh không có màu trắng và không phải là ánh sáng xung quanh trong môi trường bạn đang nhìn vào bức ảnh.
JohannesD

Câu trả lời:


12

Mắt và não của chúng ta làm mọi việc hàng ngày khiến các hiệu ứng của LSD có vẻ tương đối thuần hóa.

Một trong những điều mà bộ não của chúng ta làm là một hoạt động cân bằng màu sắc của riêng chúng. Không ai biết tại sao chắc chắn, nhưng theo lý thuyết, chúng tôi làm điều đó để việc theo dõi con mồi sẽ dễ dàng hơn khi chúng lẩn vào trong bóng tối (con mồi phản chiếu bầu trời xanh trong bóng tối, vì vậy chúng trở nên xanh hơn). Bất kể tại sao, bộ não của chúng ta làm điều đó.

Điều này là rất rõ ràng nếu bạn là một thợ lặn. Màu đỏ bị cắt ra bởi cột nước khá nhanh. Trên thực tế, ở độ cao 30m, màu đỏ là màu ngụy trang. Tuy nhiên, chúng tôi không nhận thức được điều này khi chúng tôi lặn. Chúng tôi nghĩ rằng chúng tôi đang nhìn thấy màu sắc hoàn hảo. Giữ một thẻ trắng trong 30m nước, và nó trông "trắng" với bạn.

Bây giờ chụp ảnh thẻ đó. Máy ảnh nhìn thấy số lượng photon thô. Nó sẽ gọi nó như nó là. Ít photon đỏ hơn sẽ chạm vào máy ảnh, vì vậy nó sẽ ghi lại ít màu đỏ hơn trong ảnh. Không vấn đề gì!

Nhu cầu cân bằng màu xuất hiện khi bạn cố gắng xem những bức ảnh đó khi bạn không ở dưới nước 30m. Bộ não của bạn sẽ làm điều cân bằng màu sắc của nó, giống như nó đã làm dưới nước, nhưng bây giờ nó làm điều đó đối với ánh sáng nhận thức trong phòng. Nếu bạn đang ở trong một căn phòng có ánh sáng hợp lý, bộ não của bạn sẽ tự điều chỉnh để cảm nhận một vật thể màu trắng (như vành trắng không in xung quanh ảnh) là "màu trắng". Bây giờ hình ảnh trông màu xanh khủng khiếp. Đây là một mô hình chính xác về việc có bao nhiêu photon đỏ đập vào mắt bạn khi bạn ở độ sâu, nhưng bây giờ bộ não của bạn không còn điều chỉnh màu cho nó nữa.

Giải pháp là cân bằng trắng. Bạn chọn một đối tượng "trắng" trong ảnh (thực ra là một loạt các pixel màu xanh lam) và tuyên bố "Tôi muốn mọi người nghĩ rằng đây là màu trắng". Phần mềm thực hiện một số ánh xạ màu để thực hiện hiệu quả những gì bộ não của bạn đang làm trước đây. Sau khi được in, vùng pixel này sẽ lấy màu của ánh sáng trong phòng (thường là màu vàng), nhưng bây giờ bộ não của bạn thực hiện đúng các chỉnh sửa của nó và bạn cảm nhận được màu trắng!

Đó gần như là kết thúc của câu chuyện. Điều này làm việc rất tốt cho in ấn. Trên màn hình, bộ não gặp khó khăn hơn một chút khi đưa ra dự đoán tốt về hiệu chỉnh màu sắc vì độ sáng của màn hình không mở rộng với ánh sáng trong phòng xung quanh bạn. Nếu bạn đang chỉnh sửa ảnh một cách chuyên nghiệp, thông thường sẽ chọn một căn phòng có ánh sáng rất đều và "cân bằng màu" màn hình để những thứ mà nó hiển thị là "trắng" hiển thị là "trắng" khi được in!


Vì vậy, khi chúng ta nhìn vào một hình ảnh trên màn hình, để hình ảnh đó được cân bằng trắng chính xác, chúng ta cũng nên biết loại chỉnh sửa mà mắt chúng ta làm trên màn hình này, phải không? Chẳng hạn, nếu chúng ta chụp một bức ảnh vật lý, được bảo vệ bằng nước với chúng ta xuống đại dương được cân bằng chính xác màu trắng trên đất liền, nó sẽ không còn nhìn ngay dưới đại dương nữa, phải không? Màu đỏ và màu xanh lá cây sẽ được phóng đại. Vậy khi chúng ta cân bằng trắng một bức ảnh, chúng ta nên dự định điều kiện ánh sáng chuẩn nào để bức ảnh được nhìn đúng?
Myridium

@Myridium: Một bức ảnh là một phương tiện vật lý. Bởi vì màu sắc thực tế (tính bằng photon) mà nó thể hiện phụ thuộc vào ánh sáng rơi xuống, nếu bạn cân bằng hình ảnh của mình sao cho "màu trắng của giấy" là điểm trắng của bạn, việc thiếu màu đỏ trong ánh sáng đại dương sẽ khiến giấy trắng bị mờ các phần của bức ảnh có màu xanh lam (photon) mà mắt bạn sẽ điều chỉnh trở lại màu trắng. Nếu bạn kéo màn hình LCD của bạn xuống và thực hiện cùng một thí nghiệm, nó sẽ có màu đỏ rực.
Cort Ammon

Câu trả lời chính xác. Vì bạn đã đề cập đến sự khác biệt giữa xem hình ảnh trên màn hình và trên giấy, tôi sẽ chỉ ra rằng lựa chọn giấy cũng đóng một vai trò. Chúng tôi nghĩ rằng giấy in ảnh là "màu trắng", nhưng nếu bạn so sánh các loại giấy khác nhau, bạn sẽ thấy chúng thay đổi khá nhiều về màu sắc. Một số là "màu trắng sáng" trong khi những người khác có màu vàng nhạt.
Caleb

3

Tại sao chúng ta 'sửa' điều này bằng cách làm biến dạng các giá trị theo nguồn sáng?]

Bởi vì hệ thống hình ảnh của bạn phản ứng với những thay đổi tương đối về cường độ của các màu khác nhau, trong khi cảm biến camera ghi lại cường độ tuyệt đối. Nếu bạn đứng dưới ánh đèn đường natri một lúc, bạn sẽ quen với ánh sáng đó là "trắng" mặc dù nó có màu khá khác so với ánh sáng mặt trời. Và ánh sáng mặt trời tự thay đổi màu sắc tùy thuộc vào thời gian trong ngày, điều kiện khí quyển, v.v., nhưng hầu hết thời gian chúng ta nghĩ về ánh sáng mặt trời là "trắng".

Nếu cân bằng trắng được chọn chính xác, nguồn sáng có vẻ là màu trắng tinh khiết không?

Tôi không nghĩ rằng mối tương quan là trực tiếp. Hãy xem xét một đèn sợi đốt chiếu sáng một căn phòng - hầu hết ánh sáng chiếu sáng các vật thể trong phòng có lẽ đang phản chiếu khỏi các bức tường và các vật thể khác trước khi nó chiếu vào các vật thể bạn đang nhìn và chiếu vào mắt bạn. Vì vậy, bạn cần phải đưa màu tường, vv, vào tài khoản. Nếu bạn điều chỉnh cân bằng trắng trong máy ảnh để làm cho một tờ giấy trông có màu trắng trong ảnh, ảnh của nguồn sáng vẫn có thể trông hơi trắng vì phần còn lại của căn phòng đóng vai trò. (Tuy nhiên, thông thường, nếu bạn chụp ảnh bóng đèn trần, bạn sẽ có được thứ gì đó rất trắng chỉ vì nó quá sáng.)

Nếu tôi muốn một hình ảnh không thể hiện chính xác màu sắc của các vật thể, mà bao gồm cả việc truyền màu mà tầm nhìn của tôi phải tuân theo, thì cấu hình cân bằng trắng nào sẽ đạt được điều này?

Đó là những gì RAW làm - ghi lại chính xác những gì cảm biến nhìn thấy mà không cần điều chỉnh. Tuy nhiên, nó cũng ghi lại cài đặt cân bằng trắng, vì vậy phần mềm của bạn có thể thực hiện điều chỉnh phù hợp khi hiển thị hình ảnh.


Có cấu hình cân bằng trắng nào cho phép chúng ta xem dữ liệu màu thô này không? Tôi chấp nhận rằng nó có trong RAW, nhưng làm cách nào để giải nén nó? Ngoài ra: điểm tuyệt vời về ánh sáng 'nảy' xung quanh! Tôi đã không nghĩ về điều đó.
Myridium

2
Dữ liệu RAW không có màu, nó chỉ có các giá trị độ chói đơn sắc cho mỗi pixel. Khi dữ liệu bị khử màu, sự khác biệt về giá trị giữa các pixel được lọc cho ánh sáng Đỏ, Xanh lục hoặc Xanh lam được tính đến. Điểm trắng được chọn xác định độ lệch chính xác cho từng màu của bộ lọc khảm RGB. Giá trị RGB cho mỗi pixel sau đó được nội suy dựa trên giá trị của từng pixel và giá trị của các pixel xung quanh.
Michael C

1
+1 cho phần giữa. Tất cả quá thường xuyên, hiệu ứng của ánh sáng phản xạ tắt các đối tượng khác bị bỏ qua. Chụp ảnh ngoài trời của một đứa trẻ cao trên không trung trên xích đu. Sau đó chụp ảnh từ mặt đất một phút sau đó của cùng một đứa trẻ dưới cùng một ánh sáng mặt trời nằm trên bãi cỏ rất xanh và kiểm tra nghiêm túc sự khác biệt về màu da và màu quần áo do ánh sáng mặt trời phản chiếu từ cỏ.
Michael C

3

Câu trả lời chung cho những gì bạn đang thắc mắc là có một sự khác biệt lớn giữa cảnh quang trắc đơn giản được ghi lại bằng mắt hoặc máy ảnh của chúng tôi và kết quả lọc dữ liệu thô này thông qua các quá trình nhận thức của con người. Một hiện tượng nhận thức của con người có thể liên quan mật thiết đến những gì bạn đang hỏi có thể là hiện tượng này , theo đó, ngay cả lượng ánh sáng cũng có thể ảnh hưởng đến ấn tượng chủ quan của chúng ta về "độ ấm" hoặc "độ mát" của nó.

Hy vọng sẽ có câu trả lời tốt hơn, nhưng đó là nơi để bắt đầu suy nghĩ về tình hình phức tạp như thế nào. :)

Ngẫu nhiên, tôi cực kỳ nghi ngờ rằng khả năng nhận thức rõ ràng về các biến thể trong nguồn sáng thay đổi khá nhiều ở mọi người, và có lẽ có thể "học" ở một mức độ nào đó khi bạn bắt đầu chú ý đến nó ... ít nhất, tôi biết rằng tôi nhận thức được nó nhiều hơn trước đây.

BÀI VIẾT BỔ SUNG: Trả lời cho điểm cuối cùng của bạn, dường như ngay cả khi chúng ta muốn ghi lại ấn tượng về màu sáng trong một cảnh, ấn tượng "khách quan" theo nghĩa đen của máy ảnh vẫn quá mạnh, vì ấn tượng của chúng ta là có thể bị "sửa" ở ít nhất một mức độ nào đó, ngay cả khi chúng ta nhận thức được màu sáng. Kết quả chủ quan tốt nhất có lẽ thường đạt được bằng cách phân chia sự khác biệt, có thể nói như vậy.


Cảm ơn đã trả lời bình luận. Suy nghĩ của tôi đã đi dọc theo dòng này. Có lẽ đôi mắt của chúng ta giảm thiểu nhưng không loại bỏ việc đúc màu. Cân bằng trắng sau đó sẽ được thiết lập để tìm ra phương tiện hạnh phúc giống như mắt chúng ta.
Myridium

2

Có gì chính xác là cân bằng trắng?

'Trắng' không có cân bằng màu / cân bằng trắng. Nguồn sáng có sự cân bằng màu sắc. Sự khuếch đại ánh sáng được thu thập bởi cảm biến của máy ảnh cần thiết để làm cho một cái gì đó trông hoặc tái tạo vì màu trắng có sự cân bằng màu sắc. Ánh sáng của bất kỳ nhiệt độ màu / cân bằng trắng nào với phổ đủ đầy có thể được tạo ra để trông trắng trong ảnh. Nó cũng có thể được tạo để trông màu cam, xanh lam, đỏ hoặc bất kỳ màu nào khác mà chúng ta muốn làm cho nó trông bằng cách điều chỉnh sự khuếch đại của các kênh màu đỏ, xanh lục và xanh lam trong hình ảnh chúng ta đã chụp dưới ánh sáng đó. Chúng tôi gọi tổng khuếch đại kênh cho ba kênh màu trong ảnh là cân bằng trắng .

Các nguồn ánh sáng khác nhau phát ra ánh sáng ở nhiệt độ màu và sắc độ khác nhau. Ngay cả các nguồn "ánh sáng trắng" phát ra ánh sáng bao gồm hầu hết hoặc tất cả các phổ khả kiến ​​thường có hầu hết ánh sáng tập trung ở các nhiệt độ màu khác nhau. Nếu những nguồn sáng này là cái được gọi là 'bộ tản nhiệt cơ thể đen' thì ánh sáng chúng phát ra được xác định bởi nhiệt độ của chúng được đo bằng độ Kelvin. Các khí phát sáng trên bề mặt của các ngôi sao, ví dụ, là các bộ tản nhiệt cơ thể màu đen. Hầu hết các kim loại khi được làm nóng cho đến khi chúng bắt đầu phát sáng, sau đó tan chảy và cuối cùng chuyển thành hơi nếu được làm nóng đủ nóng. Thang đo nhiệt độ tạo ra màu sắc cụ thể từ bộ tản nhiệt cơ thể màu đen được biểu thị bằng độ Kelvin và là một trục của bánh xe màu chuyển từ màu xanh ở một bên sang màu hổ phách ở phía bên kia. Đây là những gì chúng tôi đề cập đến như làNhiệt độ màu .

Nhưng nhiệt độ màu chỉ là một trục duy nhất trên bánh xe màu 360 °. Những gì chúng ta gọi là cân bằng trắng bao gồm toàn bộ bánh xe màu. Các nguồn sáng không phải là bộ tản nhiệt cơ thể màu đen có thể phát ra ánh sáng là màu không tìm thấy dọc theo trục nhiệt độ màu. Ánh sáng như vậy có thể có nhiều màu đỏ tươi hoặc nó có thể có màu xanh lá cây nhiều hơn màu gần nhất nằm dọc theo trục nhiệt độ màu. Đôi khi chúng ta gọi màu xanh lá cây ← → tông màu trục đỏ hoặc tông màu. Để thể hiện đầy đủ màu sắc chủ đạo của nguồn sáng, chúng ta không chỉ cần xác định vị trí của nó dọc theo trục màu xanh lam ← → màu hổ phách, mà chúng ta còn phải xác định vị trí của nó dọc theo trục màu xanh lá cây ← → màu đỏ tươi vuông góc với màu xanh ← → trục hổ phách. (Khi chúng ta chỉ sử dụng nhiệt độ màu để mô tả đúng nguồn sáng, đó là do sắc độ của nguồn sáng đó là trung tính - nghĩa là nó rơi vào trục nhiệt độ màu không có độ lệch so với màu lục hoặc đỏ tươi.) Hầu hết các nguồn sáng tự nhiên phát ra ánh sáng rơi dọc theo trục nhiệt độ màu.

Tuy nhiên, chúng ta vẫn chưa mô tả đầy đủ bản chất của ánh sáng từ một nguồn sáng khi chúng ta đã xác định lượng màu xanh ← → màu hổ phách và màu xanh lá cây ← → màu đỏ tươi là thành phần chủ yếu nhất của ánh sáng đó.

Không chỉ các nguồn sáng phát ra ánh sáng tập trung vào một bước sóng nhất định (mà mắt / não của chúng ta hiểu là một số màu nhất định), mà một số nguồn phát ra ánh sáng có phạm vi bước sóng / màu rộng hơn các bước khác. Chẳng hạn, bóng đèn vonfram phát ra ánh sáng có tâm ở khoảng 3000K. Nhưng một số lượng gần như toàn bộ phạm vi bước sóng của ánh sáng khả kiến ​​được bao gồm trong ánh sáng từ một bóng đèn vonfram. Chỉ là ánh sáng phát ra từ một bóng đèn vonfram bị chi phối bởi phạm vi khoảng 3000K. Mặt khác, đèn hơi natri phát ra phổ ánh sáng rất hẹp với khoảng 2500K. Nhưng đèn hơi natri áp suất cao không phát ra bất kỳ ánh sáng nào trong một số phân đoạn rất rộng của quang phổ nhìn thấy được. Khá nhiều ánh sáng họ phát ra rất gần 2500K. Các nguồn phát ra phổ hạn chế hơn về phạm vi bước sóng mà chúng ta gọi là ánh sáng khả kiến ​​thậm chí còn có vấn đề hơn khi chúng ta cố gắng thực hiện hiệu chỉnh cân bằng trắng để có được màu chính xác của các vật thể mà chúng chiếu sáng. Nếu một nguồn sáng hoàn toàn không phát ra bất kỳ ánh sáng xanh nào, thì sẽ không có bất kỳ ánh sáng nào cho các vật thể màu xanh phản chiếu. Nếu không có tín hiệu màu xanh để khuếch đại, không quan trọng chúng ta khuếch đại kênh màu xanh đến mức nào, chúng ta sẽ không thấy màu xanh lam (ngoài màu xanh giả gây ra bởi nhiễu đọc của camera trong kênh màu xanh).

Những điều chỉnh mà chúng tôi thực hiện giữa thông tin thô được thu thập bởi máy ảnh và ảnh chúng tôi muốn kết thúc với điều đó làm cho thứ gì đó trông có màu trắng không phải là nhiệt độ màu mỗi se, đó là bộ lọc bù điều chỉnh cường độ tương đối của màu đỏ, xanh lục và các thành phần màu xanh lam trong hình sao cho các giá trị đỏ, lục và lam bằng nhau cho các đối tượng chúng ta muốn xuất hiện màu trắng hoặc xám trung tính. Chúng tôi gán một số nhiệt độ màu (5500K) hoặc tên cân bằng trắng (huỳnh quang mát) cho một bộ số nhân nhất định vì đó là số thích hợp cần thiết để bù cho một bức ảnh được chụp dưới ánh sáng tập trung vào nhiệt độ màu đó và với điều đó màu.Nếu ánh sáng được sử dụng là rất xanh, thì chúng ta phải áp dụng bộ lọc rất màu cam để điều chỉnh tông màu xanh của ánh sáng. Đó là lý do tại sao mặc dù ánh sáng 10000K rất xanh khi chúng ta di chuyển thanh trượt trong ứng dụng xử lý thô của mình đến 10000K, nó làm cho mọi thứ được chụp dưới ánh sáng màu vàng trông có màu cam hơn. Đó là lý do tại sao mặc dù ánh sáng 2500K rất ấm khi chúng ta di chuyển thanh trượt trong ứng dụng xử lý thô của mình đến 2500K, nó làm cho mọi thứ được chụp trong ánh sáng màu vàng trông rất tuyệt.

Một lần nữa, ở bất kỳ cài đặt nhiệt độ màu cụ thể nào, chúng ta cũng có thể cần thay đổi cài đặt trục màu xanh lá cây ← → màu đỏ chạy vuông góc với trục màu xanh lam ← → màu vàng trên bánh xe màu để làm cho một vật thể cụ thể trông có màu trắng. Điều này là do không phải tất cả các nguồn ánh sáng đều phát ra ánh sáng rơi chính xác dọc theo nhiệt độ màu liên tục được xác định bởi nhiệt độ, tính bằng độ Kelvin, của bộ tản nhiệt thân màu đen. Ví dụ, ánh sáng LED hiện đang được sử dụng để chiếu sáng sân khấu trong rất nhiều câu lạc bộ đêm nhỏ có thể có màu đỏ tươi hơn nhiều so với bộ tản nhiệt thân màu đen sẽ phát ra ở bất kỳ nhiệt độ nào. Mặt khác, đèn huỳnh quang kiểu cũ điển hình phát ra màu xanh lục hơn nhiều so với thân màu đen sẽ tỏa ra.

Khi chúng tôi thay đổi cài đặt nhiệt độ màu của ảnh chúng tôi đã chụp, chúng tôi không thay đổi màu của ánh sáng có khi ảnh được chụp. Thay vào đó, chúng tôi thay đổi mức độ khuếch đại của từng kênh RGB so với hai kênh RGB khác.

Một thiết lập cân bằng trắng là một tập hợp nhân cho các kênh màu đỏ, xanh lá cây, và màu xanh đó là thích hợp để áp dụng cho một bức ảnh chụp dưới ánh sáng của một nhiệt độ cụ thể màu sắc và sắc thái. Điều này ảnh hưởng đến màu sắc của các vật thể khác nhau trong ảnh sẽ xuất hiện, nhưng nó không thay đổi "cân bằng trắng" của chúng vì những vật thể đó không có cân bằng trắng - ánh sáng chiếu sáng chúng có cân bằng trắng.

Nếu chúng ta chụp một vật thể màu trắng dưới ánh sáng là 2700K, chúng ta cần áp dụng cài đặt nhiệt độ màu 2700K để vật thể đó trông có màu trắng trong bức ảnh của chúng ta. Nếu chúng ta chụp cùng một đối tượng dưới ánh sáng có tâm là 8000K thì chúng ta phải áp dụng cài đặt nhiệt độ màu 8000K để đối tượng trông có màu trắng trong ảnh. Nếu chúng ta áp dụng hệ số nhân RGB (tức là cài đặt nhiệt độ màu ) phù hợp với ánh sáng 5000K cho hình ảnh đầu tiên được chụp dưới ánh sáng 2700K, đối tượng màu trắng sẽ có màu vàng / cam, nếu chúng ta áp dụng hệ số nhân RGB phù hợp với 5000K cho hình ảnh thứ hai được chụp dưới 8000K chiếu sáng các đối tượng màu trắng sẽ trông màu xanh.

Thuật ngữ cân bằng trắng cũng được sử dụng để mô tả cách chúng ta cố gắng sửa các sắc màu trong các bức ảnh được chụp dưới các loại nguồn sáng khác nhau đó.

Bạn có nhớ khi chúng ta nói các nguồn sáng khác nhau phát ra ánh sáng ở nhiệt độ màu khác nhau và cân bằng trắng không? Điều này ảnh hưởng đến màu sắc mà những thứ họ chiếu sáng dường như. Nó ảnh hưởng đến màu sắc mà mắt và bộ não của chúng ta nhìn thấy chúng. Nó cũng ảnh hưởng đến màu sắc mà máy ảnh của chúng tôi cũng nhìn thấy. Mặc dù máy ảnh của chúng tôi được thiết kế để mô phỏng cách mắt và bộ não của chúng tôi tạo ra màu sắc, nhưng chúng không làm điều đó giống hệt nhau.

Hệ thống mắt / não của chúng ta cực kỳ tốt trong việc thích nghi với nhiều nguồn ánh sáng khác nhau, đặc biệt là những nguồn được tìm thấy trong tự nhiên từ thời bình minh (bạn có nhớ những bộ tản nhiệt cơ thể màu đen đó không?). Họ cũng làm khá tốt với những nguồn nhân tạo mà chúng tôi đã phát minh ra gần giống với các nguồn sáng tự nhiên như vậy. Bộ não của chúng ta có thể bù đắp cho sự khác biệt trong các nguồn sáng và chúng ta nhận thấy hầu hết các vật thể có cùng màu dưới các loại nguồn sáng khác nhau.

Tuy nhiên, máy ảnh phải điều chỉnh độ lệch mà chúng cung cấp cho các kênh màu đỏ, xanh lục và xanh lam trong ảnh mà chúng chụp. Trừ khi chúng tôi đã nói với máy ảnh, thông qua một cài đặt như 'ánh sáng ban ngày' hoặc 'bóng râm' hoặc 'huỳnh quang', 'màu sắc của nguồn sáng là gì để tạo ra một' dự đoán có giáo dục 'dựa trên manh mối trong bối cảnh. Khi các cảnh không đưa ra manh mối dự kiến, chẳng hạn như khi các phần sáng nhất của cảnh không phải là màu trung tính / trắng, máy ảnh thường có thể hiểu sai. Một kịch bản khác thường có thể đánh lừa máy ảnh theo một cách khác là khi hầu hết khung hình có độ sáng đồng đều mà máy ảnh sẽ cố gắng phơi sáng dưới dạng độ sáng trung bình ở giữa màu trắng tinh khiết và màu đen thuần khiết.


Vì vậy, làm thế nào để tất cả điều này làm việc ra?

Hãy tưởng tượng rằng bạn có một căn phòng hoàn toàn tối không có cửa sổ. Trong căn phòng đó là ba nguồn sáng riêng biệt. Một phát ra ánh sáng xanh thuần khiết, một phát ra ánh sáng xanh lục thuần khiết và một phát ra ánh sáng đỏ thuần. Bây giờ đi vào căn phòng đó với bốn lá bài trong tay bạn: một màu xanh thuần khiết, một màu xanh lá cây thuần khiết, một màu đỏ thuần khiết và một màu trắng tinh khiết.

  • Khi chỉ có đèn xanh lam sẽ không có ánh sáng, màu chính xác cho các thẻ đỏ và xanh lá cây phản chiếu và vì vậy chúng sẽ trông có màu đen. Thẻ màu xanh và thẻ trắng sẽ chỉ phản chiếu ánh sáng màu xanh lam và trông sẽ có màu xanh giống hệt nhau. Nếu chúng tôi chụp một bức ảnh dưới ánh sáng như vậy, sẽ không có cách nào để phân biệt giữa thẻ xanh và thẻ trắng trong bức ảnh thu được.
  • Khi chỉ bật đèn xanh, sẽ không có ánh sáng màu chính xác cho các thẻ đỏ và xanh dương phản chiếu và vì vậy chúng sẽ trông có màu đen. Cả thẻ xanh và thẻ trắng đều sẽ chỉ phản chiếu ánh sáng màu xanh lá cây và sẽ trông giống như màu xanh lá cây. Nếu chúng tôi chụp một bức ảnh dưới ánh sáng như vậy, sẽ không có cách nào để phân biệt giữa thẻ xanh và thẻ trắng trong bức ảnh thu được.
  • Khi chỉ bật đèn đỏ, sẽ không có ánh sáng màu chính xác để các thẻ màu xanh dương và xanh lá cây phản chiếu và vì vậy chúng sẽ trông có màu đen. Cả thẻ đỏ và thẻ trắng đều sẽ chỉ phản chiếu ánh sáng đỏ và trông sẽ có màu đỏ giống hệt nhau. Nếu chúng tôi chụp một bức ảnh dưới ánh sáng như vậy, sẽ không có cách nào để phân biệt giữa thẻ đỏ và thẻ trắng trong bức ảnh thu được.
  • Khi đèn đỏ và xanh lá cây đều bật, sẽ không có ánh sáng màu chính xác để thẻ màu xanh phản chiếu và do đó nó sẽ có màu đen. Thẻ đỏ sẽ có màu đỏ. Thẻ xanh sẽ trông xanh. Tuy nhiên, thẻ trắng sẽ là sự kết hợp của cả ánh sáng đỏ và xanh lục mà nó phản chiếu và sẽ có màu vàng. Nếu chúng ta chụp ảnh dưới ánh sáng như vậy, chúng ta có thể phân biệt được các thẻ đỏ, lục và trắng nhưng với sự thiếu vắng hoàn toàn của ánh sáng xanh thì vẫn không có cách nào chúng ta có thể làm cho thẻ trắng xuất hiện màu trắng bằng cách chỉ thay đổi độ khuếch đại của màu đỏ , kênh màu xanh lá cây và màu xanh trong ảnh của chúng tôi.
  • Khi cả hai đèn đỏ và xanh lam đều sáng, sẽ không có ánh sáng đúng màu để thẻ xanh phản chiếu và do đó nó sẽ có màu đen. Thẻ đỏ sẽ có màu đỏ. Thẻ màu xanh sẽ trông có màu xanh. Tuy nhiên, thẻ trắng sẽ là sự kết hợp của cả ánh sáng đỏ và xanh mà nó phản chiếu và sẽ xuất hiện màu tím / đỏ tươi. Nếu chúng ta chụp ảnh dưới ánh sáng như vậy, chúng ta có thể phân biệt được các thẻ đỏ, xanh lam và trắng nhưng với sự thiếu vắng hoàn toàn của ánh sáng xanh, sẽ không có cách nào chúng ta có thể tạo ra màu trắng chỉ bằng cách thay đổi các mức khuếch đại của màu đỏ, xanh lục và kênh màu xanh trong ảnh của chúng tôi.
  • Khi cả hai đèn xanh lục và xanh lam đều sáng, sẽ không có ánh sáng đúng màu cho thẻ đỏ phản chiếu và vì vậy nó sẽ có màu đen. Thẻ xanh sẽ trông xanh. Thẻ màu xanh sẽ trông có màu xanh. Tuy nhiên, thẻ trắng sẽ là sự kết hợp của cả ánh sáng xanh lục và xanh lam mà nó phản chiếu và sẽ xuất hiện dưới dạng nước. Nếu chúng ta chụp một bức ảnh dưới ánh sáng như vậy, chúng ta có thể phân biệt được các thẻ màu xanh lá cây, xanh lam và trắng nhưng với sự thiếu vắng hoàn toàn của ánh sáng đỏ, sẽ không có cách nào chúng ta có thể tạo ra màu trắng chỉ bằng cách thay đổi các mức khuếch đại của màu đỏ, xanh lục và kênh màu xanh trong ảnh của chúng tôi.

Bây giờ hãy tưởng tượng rằng ba nguồn sáng của chúng ta đều nằm trên một bộ biến trở và có thể được thay đổi độc lập về độ sáng. Nếu chúng ta bật đèn xanh ở mức 20%, đèn xanh ở mức 60% và đèn đỏ ở mức 100%, chúng ta sẽ có ánh sáng trông rất giống ánh sáng từ bóng đèn vonfram với tông màu rất ấm. Nếu chúng tôi chụp ảnh bốn thẻ của chúng tôi dưới ánh sáng như vậy, tất cả chúng sẽ có màu khác nhau nhưng màu sẽ bị chuyển sang màu đỏ. Tuy nhiên, sự khác biệt chính so với trước đây là bây giờ chúng ta có ít nhất một chút ánh sáng của mỗi màu để làm việc. Nếu chúng ta điều chỉnh độ khuếch đại của máy ảnh cho từng kênh màu sao cho ánh sáng đỏ chỉ được khuếch đại ở mức 20%, ánh sáng xanh ở mức 33% và ánh sáng xanh ở mức 100%, chúng ta sẽ cuộn lên với mỗi màu có cùng độ sáng cho màu trắng của chúng ta Thẻ và nó sẽ xuất hiện màu trắng.

Các HUGE bất lợi để thực hiện nó theo cách này là bây giờ không ai trong số các màu sắc bất kỳ sáng hơn 20% những gì chúng ta có thể nhận được nếu cả ba đèn đã được điều chỉnh lên 100% và cả ba kênh màu đã được khuếch đại ở mức 100%! Nếu chúng tôi quyết định khuếch đại ảnh của mình thêm 500% trong xử lý hậu kỳ để làm cho nó trông giống như khuếch đại 100% RGB của ánh sáng RGB 100%, chúng tôi cũng sẽ khuếch đại nhiễu đọc của máy ảnh lên 500%! Đó là lý do tại sao luôn luôn có ánh sáng gần nhất có thể với những gì chúng ta muốn trước khi chúng ta phơi bày bức ảnh.


Làm thế nào chính xác là dữ liệu thô của các hình ảnh RGB trên cảm biến được chuyển đổi thành các giá trị RGB pixel bằng cách sử dụng phân phối ánh sáng được mô hình hóa cân bằng trắng?

Điều cần lưu ý là các bộ lọc trong mặt nạ của Bayer không phải là tuyệt đối. Cả ba loại hình nón trong võng mạc của con người cũng không!

Một số ánh sáng đỏ được thông qua các bộ lọc màu xanh lá cây và màu xanh! Một số ánh sáng màu xanh lá cây được thông qua các bộ lọc màu đỏ và màu xanh! Một số ánh sáng xanh lọt qua bộ lọc xanh và đỏ! Chỉ là nhiều ánh sáng màu đỏ hơn màu xanh lá cây hoặc màu xanh được thông qua các bộ lọc màu đỏ. Nhiều ánh sáng xanh hơn màu đỏ hoặc xanh lam đi qua các bộ lọc màu xanh lá cây. Nhiều ánh sáng màu xanh hơn màu đỏ hoặc màu xanh lá cây lọt qua các bộ lọc màu xanh lam. Nhưng mọi photon (bất kể bước sóng ánh sáng nào đang dao động) làm cho nó đi qua bộ lọc của Bayer và xuống từng giếng pixel đều được tính giống như mọi photon khác làm cho nó xuống pixel đó. Dữ liệu thô từ cảm biến là một giá trị độ chói đơn sắc cho mỗi pixel tốt (gọi đúng hơn là một giác quan).

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Theo cùng một cách, tất cả các hình nón trong võng mạc của chúng ta có một số phản ứng với tất cả các bước sóng của ánh sáng khả kiến. Chỉ là sự chồng chéo giữa màu xanh lá cây và màu đỏ trong mắt chúng ta gần hơn rất nhiều so với máy ảnh của chúng ta.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Nếu các kênh màu đỏ, xanh lam và xanh lục của một miếng vá nhỏ trên cảm biến, mỗi kênh thu thập cùng một số lượng photon, thì tại sao điều này không được biểu thị bằng một pixel có giá trị RGB bằng nhau?

Lý do một máy ảnh không thể luôn luôn sử dụng cùng một trọng số là màu sắc của các nguồn sáng khác nhau là khác nhau. Mắt và não của chúng ta thường bù cho những thay đổi về nhiệt độ màu và cân bằng trắng của các nguồn sáng khác nhau. Máy ảnh của chúng tôi cần thêm một chút hướng dẫn. Nếu máy ảnh được đặt thành 'Tự động WB', nó sẽ sử dụng thông tin mà nó thu thập trong cảnh để đoán cài đặt chính xác. Các máy ảnh cơ bản nhất thường làm điều này bằng cách giả sử thứ sáng nhất trong ảnh là màu trắng. Máy ảnh hiện đại đã trở nên rất tinh vi trong khả năng đoán chính xác hầu hết thời gian. Nhưng một số kịch bản nhất định vẫn còn khó khăn để họ giải thích đúng. Do đó, máy ảnh cũng cung cấp cho người dùng khả năng cài đặt nhiệt độ màu và cân bằng trắng theo cách thủ công.

Tại sao chúng ta 'sửa' điều này bằng cách làm biến dạng các giá trị theo nguồn sáng?

Bởi vì khi ánh sáng từ các nguồn sáng khác nhau phản xạ khỏi các vật thể trắng, thì ánh sáng phản xạ không chứa cùng một lượng màu đỏ, lục và lam so với ánh sáng từ các nguồn sáng khác nhau phản xạ từ cùng một vật trắng. Màu sắc của các đối tượng trong ảnh của chúng tôi đã bị 'biến dạng' khi ánh sáng chiếu vào cảm biến, dựa trên màu của nguồn sáng chiếu sáng cảnh chúng tôi chụp. Chúng tôi thực hiện hiệu chỉnh cân bằng trắng để chống lại các màu 'bị biến dạng' gây ra bởi nguồn sáng không hoàn hảo.

Nếu cân bằng trắng được chọn chính xác, nguồn sáng có vẻ là màu trắng tinh khiết không? Điều này là mâu thuẫn với thực tế là các nguồn sáng rõ ràng không xuất hiện màu trắng tinh khiết nói chung.

WB "chính xác" cho một nguồn sáng nhất định là sự khuếch đại của các kênh R, G, & B tương ứng ít nhiều với cường độ của từng nguồn trong nguồn sáng. Nếu nguồn sáng có nhiều màu đỏ hơn, chúng tôi khuếch đại kênh màu xanh nhiều hơn. Nếu nguồn sáng có nhiều màu xanh hơn, chúng ta khuếch đại kênh màu đỏ nhiều hơn.

Nếu tôi muốn một hình ảnh không thể hiện chính xác màu sắc của các vật thể, mà bao gồm cả việc truyền màu mà tầm nhìn của tôi phải tuân theo, thì cấu hình cân bằng trắng nào sẽ đạt được điều này?

Nó sẽ phụ thuộc vào nguồn sáng và màu sắc của các vật thể mà nguồn sáng đang chiếu sáng. Một nơi tốt để bắt đầu sẽ là khoảng 1/3 đường dọc theo trục nhiệt độ màu giữa nhiệt độ của nguồn sáng và khoảng 5200K ("ánh sáng ban ngày").

Có một loại cài đặt 'trung tính' toàn cầu không làm thay đổi màu đúc không?

Không. Mắt và não của bạn luôn điều chỉnh cách này hay cách khác với các nguồn sáng khác nhau. Máy ảnh của bạn không điều chỉnh trừ khi thay đổi cân bằng trắng. Nếu bạn đặt máy ảnh thành Tự động cân bằng trắng máy ảnh, thay vì người chụp, sẽ 'chọn' cách điều chỉnh.

Ví dụ, các vật thể màu trắng không xuất hiện màu trắng trong phòng tối có bật đèn an toàn màu đỏ. Tôi cũng không muốn chúng xuất hiện màu trắng trong ảnh của mình.

Trong trường hợp ánh sáng rất hạn chế trong phổ của nó, việc điều chỉnh độ bão hòa thường sẽ có ảnh hưởng lớn hơn đến màu sắc cảm nhận hơn là điều chỉnh cân bằng trắng. Nếu chỉ có ánh sáng đỏ trong ảnh, không có lượng khuếch đại màu lục và lam nào sẽ thay đổi nhiều như vậy.


Đọc thêm

Để biết ví dụ cực đoan về cách cân bằng trắng thích hợp, đặc biệt dọc theo trục màu đỏ tươi có thể ảnh hưởng đến màu sắc (và hơn thế nữa) của ảnh, vui lòng xem câu trả lời này để làm mờ ánh sáng xanh / đỏ làm cho ảnh bị mất nét (Một số hình ảnh ví dụ là bao gồm trong câu trả lời)

Để biết cách hiệu chỉnh cân bằng trắng và sử dụng các điều chỉnh màu chọn lọc khi chuyển đổi từ nguyên liệu có thể cải thiện đáng kể kết quả cuối cùng so với việc để máy ảnh làm điều đó, vui lòng xem: Rất nhiều nhiễu trong ảnh khúc côn cầu của tôi. Tôi đang làm gì sai? (một ví dụ bao gồm ảnh chụp màn hình của các cài đặt được sử dụng để xử lý tệp thô được bao gồm)

Để biết thêm về cách cài đặt điều chỉnh cân bằng trắng vượt quá nhiệt độ màu trong máy ảnh (hoặc, với nhiều máy ảnh, ngay cả khi sử dụng AWB), vui lòng xem: Làm cách nào để hủy ánh sáng sân khấu màu tím trên các đối tượng? (một số hình ảnh ví dụ được bao gồm trong câu trả lời)

Nhiệt độ màu của mục tiêu chiếu sáng của cân bằng trắng là gì?
Cân bằng trắng trong máy ảnh là gì? Tôi nên sử dụng WB khi nào và ở đâu?
Ý nghĩa của "cân bằng trắng" là gì?
Tại sao nhiệt độ cân bằng trắng cao lại đỏ hơn khi các vật ấm hơn có màu xanh hơn?
Tệp RAW lưu 3 màu trên mỗi pixel hoặc chỉ một?
Tại sao bức tranh màu trắng của tôi có một màu xanh?
Sự khác biệt giữa cân bằng trắng tự động và cân bằng trắng tùy chỉnh là gì?
Có lý do để sử dụng bộ lọc màu với máy ảnh kỹ thuật số?
Làm thế nào để tôi tìm được mức độ phù hợp cho cảnh quan thành phố đêm?


Nguồn sáng không có sự cân bằng màu sắc.

@MichaelClark - Tôi nghĩ tôi hiểu: chúng ta có 3 loại hình nón trong mắt, vì vậy ba loại hình ảnh khác nhau (RGB) có thể đủ tốt để sao chép bất cứ thứ gì chúng ta có thể nhìn thấy. Bất cứ điều gì khác sẽ là dư thừa. Bây giờ với ba kênh khác nhau và bao gồm độ sáng tổng thể của hình ảnh, chúng ta có 2 bậc tự do để phát xung quanh với sự khuếch đại tương đối của các kênh. Nhiệt độ là một trong những điều này, và sự thay đổi màu xanh lá cây / đỏ tươi là khác. Nó vẫn có vẻ kỳ lạ đối với tôi rằng chúng ta thường không nhận thấy các nguồn sáng của mình là màu trắng. Có lẽ do ánh sáng xung quanh nảy.
Myridium

-3

Điện tử và tâm trí con người là những thứ khác nhau. Như đã đề cập, mắt chúng ta điều chỉnh ánh sáng / cảnh cho chúng ta.

Ánh sáng, trong vật lý, là bước sóng. Trong bước sóng là các tần số khác nhau. Những tần số khác nhau xác định màu sắc. Dưới đây là một ví dụ rất đơn giản về mối quan hệ giữa màu sắc và bước sóng:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Từ: http://science.hq.nasa.gov/kids/imager/ems/visible.html

Từ đó, bạn có thể hiểu rằng các nguồn sáng khác nhau phát ra các tần số khác nhau. Vui lòng xem một biểu đồ đơn giản hóa khác:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Từ: http://micro.magnet.fsu.edu/primer/lightandcolor/lightourceintro.html

Máy ảnh thực sự có thể chụp nhiều hơn mắt chúng ta. Đây là nơi cân bằng trắng xuất hiện. Để một camera hiển thị những gì mắt chúng ta đang nhìn thấy, nó sẽ điều chỉnh cân bằng trắng.

Nếu tôi muốn một hình ảnh không thể hiện chính xác màu sắc của các vật thể, mà bao gồm cả việc truyền màu mà tầm nhìn của tôi phải tuân theo, thì cấu hình cân bằng trắng nào sẽ đạt được điều này?

Cân bằng trắng tự động. Nếu kết quả máy ảnh của bạn không thỏa mãn, hãy thay đổi cân bằng trắng. Bạn có thể học được điều gì đó!

Hãy nhớ rằng, máy ảnh rất tinh vi những ngày này. Nhưng không tinh vi như cơ thể con người.


2
"Máy ảnh thực sự có thể chụp được morr hơn mắt chúng ta" - nếu tôi không nhầm, máy ảnh kỹ thuật số có "hình ảnh" màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương, hoạt động theo nguyên tắc rất giống với hình nón của mắt người. Các hình nón trong mắt chúng ta trở thành một phần nhưng không hoàn toàn được giải mẫn cảm theo cách phân phối tần số đang kích thích các tế bào. Máy ảnh tôi cho là mô phỏng quá trình giải mẫn cảm này bằng cách thay đổi độ chói của các kênh RGB. Nhưng chính xác làm thế nào để nó thay đổi nó được cung cấp một số phân phối ánh sáng?
Myridium

Ngoài ra: Tôi có một nền tảng về vật lý nên không cần phải tiết kiệm bất kỳ chi tiết nghiệt ngã nào!
Myridium

1
Nó đo nhiệt độ màu. Nó thay đổi các kênh màu đỏ và màu xanh, nói chung.
BBking

1
@myridium Các nón trong mắt của bạn tập trung ở một phần nhỏ của võng mạc (được gọi là hố mắt), do đó mắt bạn chỉ nhìn thấy màu sắc trong một phần của hình ảnh. Bộ não của bạn lấp đầy trong phần còn lại. Một camera, OTOH, phát hiện màu trên toàn bộ hình ảnh.
Caleb
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.