Czy automatyczny balans bieli naprawdę działa? W jaki sposób?
36
Nie rozumiem, jak aparat może obliczyć balans bieli do użycia w danej scenie.
Widziałem, jak działa, jeśli występuje wyraźny odcień kolorów (na przykład: pod świetlówkami). Czy porównuje histogramy z różnych kanałów kolorów i próbuje dopasować je do pewnego stopnia? Nawet wtedy mogę sobie wyobrazić, że działa niezawodnie w bardzo ściśle określonych okolicznościach.
Czy ktoś może wyjaśnić, w jaki sposób jest wdrażany w dzisiejszych aparatach i jak dobrze zwykle działa?
Oryginalne założenie jest takie, że średnia scena powinna mieć neutralny kolor, a zatem obliczając średni kolor w scenie, a następnie stosując tę samą korekcję do każdego piksela, otrzymamy scenę, której średni kolor jest neutralny, która powinna mieć prawidłowy balans bieli. To się nie powiedzie, gdy dominuje kolor i scena.
Z biegiem lat algorytmy stały się bardziej wyrafinowane dzięki wielu artykułom technicznym i patentom na ten temat. Dodali więcej inteligencji, jak mocowanie do zestawu znanych źródeł światła.
Dokładny algorytm różni się w zależności od kamery i wydaje się, że działa on wyjątkowo dobrze na zewnątrz w ciągu dnia, gdzie występuje niewielka zmienność. W sztucznym świetle istnieje znacznie większa wariancja i jest raczej trafiona lub chybiona. Starsze aparaty cyfrowe były szczególnie złe, ale poprawia się średnio.
Najlepsza wydajność balansu bieli, jaką kiedykolwiek widziałem, dotyczyła HP Photosmart R967 . DC Resource zauważył to i powiedział, że powinni wygrać nagrodę Nobla! Kilka najnowszych kompaktowych aparatów również wykonuje doskonałą robotę. Zaletą bezlusterkowców w porównaniu do lustrzanek cyfrowych jest to, że mogą one odczytywać dane z całego czujnika. Lustrzanki cyfrowe mogą teraz to robić w trybie podglądu na żywo.
Niektóre lustrzanki wykorzystują zupełnie inne podejście, polegające na pomiarze balansu bieli. Tak jest w przypadku Olympus E-5 . Ma dedykowany „zewnętrzny” czujnik, który mierzy światło padające na kamerę. Możesz to wyłączyć w przypadkach, gdy fotografujesz w innym świetle niż obiekt.
Uwaga: lustrzanka cyfrowa bez podglądu na żywo może nadal mierzyć balans bieli za pomocą całego czujnika. Balans bieli jest stosowany po zrobieniu zdjęcia, co widać po tym, że dane zapisane w pliku raw znajdują się przed zastosowaniem balansu bieli.
Guffa,
@Guffa - Wydaje mi się, że Twoja logika jest wadliwa, spróbuj zamiast tego użyć wstępnie ustawionego balansu bieli, a dane pliku RAW również nie zostaną zastosowane. Masz rację, że jakikolwiek aparat może wykonać obliczenia balansu bieli po zarejestrowaniu, ale nie widziałem na to żadnych dowodów, być może jest to kwestia wydajności, ale wątpię w to. Jeśli przeczytasz specyfikacje nowoczesnej lustrzanki cyfrowej, takiej jak Nikon D7000, powiesz coś w rodzaju „czujnika balansu bieli 2016 pikseli”, co zdecydowanie sugeruje, że nie zrobiono tego z całym czujnikiem obrazowania.
Itai
Myślę, że jest to prosta optymalizacja wydajności - nie musisz próbkować każdego piksela, a jeśli to zrobisz, wykonasz jedną surową konwersję do pomiaru balansu bieli, a następnie kolejną konwersję z tą równowagą w dłoni
Matt Grum
1
@Reid - Zwróć uwagę na użycie „oryginalnego” świata. Twórcy aparatów nie publikują bezpośrednio swojej formuły, ale możesz przeczytać artykuły i patenty na ten temat, aby dowiedzieć się więcej. Istnieją setki sposobów, to jest zrobione, ale ja nie znam żadnego, który korzysta z obrazów referencyjnych (pomiar znany jest zrobić to w ten sposób, ale to jest coś zupełnie innego), tylko oświetleniowe referencyjne.
Itai
1
PS: Tak naprawdę mam pokój ze wszystkimi różowymi ścianami :)
Michael Nielsen
5
Aparat nie wie, jakiego balansu bieli użyć, może jedynie zgadywać na podstawie danych obrazu (lub czasami zewnętrznego czujnika, jak wspomniał Itai w swojej odpowiedzi).
Jeśli na przykład zrobię zdjęcie niebieskiej ściany, aparat pomyśli, że zrobiłem zdjęcie szarej ściany w niebieskim świetle, a obraz jest szary zamiast niebieskiego. (Jest to prawie to samo zjawisko, jak podczas fotografowania białej lub czarnej ściany z automatyczną ekspozycją, a aparat ustawia ekspozycję tak, aby oba były szare.)
Zawsze używam automatycznego balansu bieli i dostosowuję go ręcznie, gdy wywodzę się z surowego obrazu. Z mojego doświadczenia wynika, że czasami automatyczny balans bieli jest włączony, przez większość czasu jest bardzo blisko, aw niektórych rzadkich sytuacjach jest daleki.
Należy również pamiętać, że „prawidłowe” ustawienie balansu bieli nie zawsze jest dokładną temperaturą barwową źródła światła. Czasami obraz wymaga niewielkiej zmiany koloru, aby wyglądał naturalnie, a niektóre mogą nawet wymagać całkiem sporo. Zdjęcie wykonane w jasnym świetle słonecznym może wymagać nieco więcej żółtego, a zdjęcie wykonane w niebieskich godzinach może wymagać dużo niebieskiego.
Humm, ale jeśli zrobię zdjęcie niebieskiej ściany, wyjdzie ona niebieska, a nie biała. Nie mam pod ręką aparatu, ale co powiesz na białawą ścianę? Czy zostanie to zepchnięte do neutralnej bieli?
Reid,
dobra uwaga na temat „prawidłowej” równowagi.
AJ Finch,
To samo tutaj. Dołączę kilka zdjęć testowych w tym samym miejscu i zacznę od korekcji balansu bieli, którą następnie zastosuję do wszystkich zdjęć jako punktu początkowego. Któregoś dnia zauważyłem, że poprawnie skalibrowany obraz wyglądał na zimny / niebieski: mózg oczekuje, że scena będzie bursztynowa i chociaż nieskorygowane zdjęcie wygląda na pomarańczowe, trochę ciepła robi właściwe wrażenie.
JDługosz
2
Odpowiedź jest tak różnorodna, jak wiele różnych modeli kamer i związane z nimi oprogramowanie układowe.
Po ustawieniu AWB, większość starszych aparatów cyfrowych (w tym prawie wszystkie z nich, gdy zadano to pytanie), korzysta z algorytmów, które próbują ustawić balans bieli w oparciu o założenie, że najjaśniejsze obszary w ramce powinny być neutralne białe lub bardzo jasnoszare . Działa to dość dobrze, chyba że niektóre obszary są w pełni nasycone we wszystkich trzech kanałach (przed zastosowaniem jakichkolwiek korekt ekspozycji).
Wynik może być podobny do jednego z dostępnych dostępnych ustawień (światło dzienne, żarowe, pochmurne, jarzeniowe itp.) Lub może się znacznie różnić od któregokolwiek z nich. Jeśli wykryta scena jest wystarczająco blisko jednego z predefiniowanych ustawień aparatu, może ona zostać zastosowana lub nie , w zależności od konkretnego modelu kamery.
Nowsze aparaty często używają bardziej wyrafinowanych algorytmów, które mogą się znacznie różnić w zależności od modelu kamery. Większość modeli najwyższego poziomu jest podobnych do niektórych form pomiaru, takich jak pomiar matrycowy Nikona lub pomiarowy Canon, w którym dane z ramki są porównywane z biblioteką załadowaną do oprogramowania układowego aparatu i stosowane na podstawie instrukcji najbliższego dopasowania. Jeśli aparat wykryje scenę z jasnym niebieskim niebem w górnej części kadru i ciemniejszą zielenią w dolnej ramce, zastosuje balans bieli na podstawie profilu poziomego. Jeśli wykryje scenę z dużą ilością obszarów, które wyglądają (do niej) jak odcienie skóry, zastosuje balans bieli na podstawie profilu portretowego. (To wyjaśnienie jest znacznie uproszczone z wielu subtelności, które są analizowane i mogą wpływać na wynik).
Niektóre aparaty pozwalają nawet na wybranie przez użytkownika opcji między odchyleniem w kierunku najjaśniejszych obszarów sceny lub odchyleniem w kierunku bardziej przeciętnych obszarów sceny. Canon nazywa te dwie opcje dostępne w niektórych swoich najnowszych modelach „białym priorytetem AWB” lub „priorytetem otoczenia AWB”.
Aparat nie wie, jakiego balansu bieli użyć, może jedynie zgadywać na podstawie danych obrazu (lub czasami zewnętrznego czujnika, jak wspomniał Itai w swojej odpowiedzi).
Jeśli na przykład zrobię zdjęcie niebieskiej ściany, aparat pomyśli, że zrobiłem zdjęcie szarej ściany w niebieskim świetle, a obraz jest szary zamiast niebieskiego. (Jest to prawie to samo zjawisko, jak podczas fotografowania białej lub czarnej ściany z automatyczną ekspozycją, a aparat ustawia ekspozycję tak, aby oba były szare.)
Zawsze używam automatycznego balansu bieli i dostosowuję go ręcznie, gdy wywodzę się z surowego obrazu. Z mojego doświadczenia wynika, że czasami automatyczny balans bieli jest włączony, przez większość czasu jest bardzo blisko, aw niektórych rzadkich sytuacjach jest daleki.
Należy również pamiętać, że „prawidłowe” ustawienie balansu bieli nie zawsze jest dokładną temperaturą barwową źródła światła. Czasami obraz wymaga niewielkiej zmiany koloru, aby wyglądał naturalnie, a niektóre mogą nawet wymagać całkiem sporo. Zdjęcie wykonane w jasnym świetle słonecznym może wymagać nieco więcej żółtego, a zdjęcie wykonane w niebieskich godzinach może wymagać dużo niebieskiego.
źródło
Odpowiedź jest tak różnorodna, jak wiele różnych modeli kamer i związane z nimi oprogramowanie układowe.
Po ustawieniu AWB, większość starszych aparatów cyfrowych (w tym prawie wszystkie z nich, gdy zadano to pytanie), korzysta z algorytmów, które próbują ustawić balans bieli w oparciu o założenie, że najjaśniejsze obszary w ramce powinny być neutralne białe lub bardzo jasnoszare . Działa to dość dobrze, chyba że niektóre obszary są w pełni nasycone we wszystkich trzech kanałach (przed zastosowaniem jakichkolwiek korekt ekspozycji).
Wynik może być podobny do jednego z dostępnych dostępnych ustawień (światło dzienne, żarowe, pochmurne, jarzeniowe itp.) Lub może się znacznie różnić od któregokolwiek z nich. Jeśli wykryta scena jest wystarczająco blisko jednego z predefiniowanych ustawień aparatu, może ona zostać zastosowana lub nie , w zależności od konkretnego modelu kamery.
Nowsze aparaty często używają bardziej wyrafinowanych algorytmów, które mogą się znacznie różnić w zależności od modelu kamery. Większość modeli najwyższego poziomu jest podobnych do niektórych form pomiaru, takich jak pomiar matrycowy Nikona lub pomiarowy Canon, w którym dane z ramki są porównywane z biblioteką załadowaną do oprogramowania układowego aparatu i stosowane na podstawie instrukcji najbliższego dopasowania. Jeśli aparat wykryje scenę z jasnym niebieskim niebem w górnej części kadru i ciemniejszą zielenią w dolnej ramce, zastosuje balans bieli na podstawie profilu poziomego. Jeśli wykryje scenę z dużą ilością obszarów, które wyglądają (do niej) jak odcienie skóry, zastosuje balans bieli na podstawie profilu portretowego. (To wyjaśnienie jest znacznie uproszczone z wielu subtelności, które są analizowane i mogą wpływać na wynik).
Niektóre aparaty pozwalają nawet na wybranie przez użytkownika opcji między odchyleniem w kierunku najjaśniejszych obszarów sceny lub odchyleniem w kierunku bardziej przeciętnych obszarów sceny. Canon nazywa te dwie opcje dostępne w niektórych swoich najnowszych modelach „białym priorytetem AWB” lub „priorytetem otoczenia AWB”.
źródło