Как будет работать ИК балансировка белого?

Question

Одной из новых функций камеры Samsung Galaxy S6 является использование инфракрасного датчика сердечного ритма для улучшения баланса белого. В некоторых статьях на технических веб-сайтах кратко упоминается, как ИК-датчик может 'обнаруживать свет вокруг' или ', если фотография делается на улице или в помещении' для этой функции Работа. Существуют ли более научные объяснения того, как это работает, или нам придется ждать публикации фактических обзоров?

Общий угол съемки к этому таков: существуют ли камеры DSLR, использующие аналогичный метод для определения баланса белого?

Answer 1

Я знаю, что в некоторых телефонах Samsung использовались микросхемы контроля частоты прослушивания MAX30102 (таблица данных: https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX30102.pdf), и я полагаю, что этот тоже самое.

Эти чипы измеряют красный и ближний инфракрасный (NIR) свет. Основываясь на разнице между интенсивностью красного и ближнего инфракрасного излучения, я думаю, можно было бы оценить тепло света и установить соответствующий баланс, например. дневной свет, дневной свет, в помещении.

Я не думаю, что зеркалки используют этот подход, я думаю, что они просто проверяют значения RGB на изображении и делают с этим что-то умное :). Я думаю, что использование красного и NIR-датчика и других цветов может быть интересной особенностью для зеркальных фотокамер, хотя это просто означает, что другой датчик Я думаю, что зеркалки достаточно хорошо настроили WB.

Я только что заметил, что это довольно старый вопрос. Тем не менее стоит попытаться ответить на него.

Answer 2

Общий угол съемки к этому: используются ли в существующих зеркальных фотокамерах аналогичный метод для определения баланса белого?

Количество методов, которые зеркалки используют для расчета баланса белого, вероятно, более разнообразно, чем количество моделей на рынке. Это связано с тем, что некоторые модели могут использовать более одного метода или алгоритма в зависимости от выбранных пользователем настроек и других условий. Для большинства зеркалок, если не для всех, пользователь также может вручную выбрать цветовую температуру (вдоль синей оси ← → янтарная ось) и коррекцию баланса белого (вдоль зеленой оси ← → пурпурная ось), а не позволить камере попытаться рассчитать белый цвет. баланс.

За последние годы были популяризированы три основных типа измерителей освещенности в камере.

монохромный

В течение многих лет камеры даже не имели встроенных экспонометров. Когда они только начали появляться, они были простыми фотоэлектрическими датчиками, которые измеряли интенсивность света, падающего на них. Они, как правило, более чувствительны к красному концу видимого спектра, чем синий, поэтому такое же количество низкотемпературного красноватого тонированного света (скажем, около 2800K) будет читаться ярче, чем такое же количество высокотемпературного синего тонированного света (например, около 8000K).

За прошедшие годы монохромные датчики немного улучшились, но только после того, как некоторые камеры начали внедрять многозонные датчики для своих измерителей освещенности, вещи действительно начали улучшаться. Многозонный учет делит раму на отдельные зоны и измеряет каждую зону отдельно. Это также приводило к различным схемам измерения, таким как точечный, средневзвешенный по центру и т. Д., Давая каждой зоне (или только нескольким или даже только одной зоне) различный вес или смещение в общем расчете.

Начиная с конца 1980-х и начала 1990-х годов, некоторые камеры, которые использовали монохромный замер, также начали использовать «библиотечные» алгоритмы для сопоставления информации от экспонометра с различными сценариями освещения, содержащимися в библиотеке встроенного программного обеспечения камеры. Затем они устанавливают экспозицию на основе инструкций, предоставленных библиотекой для наиболее близкого соответствия. Самые ранние такие системы были очень просты и элементарны.

Один очень упрощенный пример: если верхняя треть кадра очень яркая, а нижние две трети намного темнее, камера может предположить, что фотограф, снимающий пейзажную фотографию, желает, чтобы более темный пейзаж был правильно экспонирован. Если верхние две трети кадра очень яркие, а только нижняя треть темные, камера может предположить, что фотограф больше заботится о правильной экспозиции яркого неба. Алгоритмы измерения на основе библиотек названы с использованием специфических для бренда названий, таких как режимы оценки «Оценочный» или «Матричный».

Мощность обработки и скорость, доступные разработчикам камер, со временем значительно возросли. Так же как и количество зон в метрах. Это увеличенное количество данных использовалось все более сложными и изощренными алгоритмами на основе библиотек для улучшения учета в более широком и разнообразном сценарии освещения.

Двухслойные счетчики

Двухслойные датчики измеряют интенсивность света в двух разных областях спектра и сравнивают результаты, чтобы получить показания, основанные на предсказанном общем цвете света.

Вот подробный пример , который объясняет, как работает «63-зонный двухслойный датчик измерения iFCL», используемый Canon EOS 7D, 60D и 5D Mark III:

Измерительный датчик имеет 63 зоны измерения и представляет собой двухслойную конструкцию, каждый слой которой чувствителен к разным длинам волн света. Электронные датчики в целом более чувствительны к красному свету. Это означает, что при фотографировании объектов с большим количеством красного цвета - например, оттенков кожи - датчик получает более сильный сигнал, поскольку он определяет только уровни яркости. Это может привести к неверному предположению, что света больше, чем есть на самом деле.

TheДвухслойная система преодолевает это благодаря наличию одного слоя, чувствительного к красному / зеленому свету, и одного слоя, чувствительного к синему / зеленому свету. Оба этих слоя измеряют свет в своих соответствующих спектрах, и алгоритм измерения затем объединяет два слоя для обеспечения точного считывания света. Таким образом, точные экспозиции могут быть достигнуты в широком диапазоне условий съемки и независимо от цвета объекта съемки.

RGB и RGB + IR

(R = красный, G = зеленый, B = синий, ИК = инфракрасный)

Еще недавно, многие усовершенствованные тела от Nikon, Canon и других включали в себя измерители освещенности, которые в основном представляют собой небольшие датчики изображения с маскировкой Байера, содержащиеся на оптическом пути видоискателя, в том же месте, где находится большинство монохроматических измерителей освещенности, встроенных в камеры .

В зависимости от камеры и количества доступной вычислительной мощности эти измерители цвета RGB + IR могут не только более точно измерять яркость света, но и другими способами. Использование все более изощренной библиотечной оценки информации, собираемой ИК-измерителями RGB +, может дать таким измерителям расширенные функции. Пятьдесят лет назад никто не мог и мечтать, чтобы те ранние одноэлементные фотоэлектрические измерители однажды превратились в более чем 300 000 пикселей RGB + ИК-измерители, которые мы имеем сегодня. Они могут служить, чтобы позволить камере:

• Отрегулируйте для уникальных сценариев освещения, для которых цвет света может незначительно влиять на экспозицию, прогнозируя WB и корректируя рекомендуемые параметры экспозиции до , затвор открывается и основной датчик изображения подвергается воздействию света
• Обрабатывайте экспонированные изображения быстрее, поскольку ББ уже можно проанализировать и настроить до считывания данных с основного датчика изображения
• Помогите в предиктивной автофокусировке ('Servo' или 'AF-C'), отслеживая специально окрашенные объекты, когда они перемещаются вокруг кадра
• Помощь в автоматическом выборе областей автофокуса с использованием алгоритмов распознавания лиц без необходимости использования Live view
• Отрегулируйте параметры экспозиции, используемые для захвата изображения, и отрегулируйте контраст во время обработки в камере после съемки изображения, чтобы оптимизировать экспозицию и оттенки кожи для человеческих лиц, обнаруженных с помощью измерителя освещенности RGB + IR, опять же, не требуя Live View

Вот еще один пример , который показывает, как работает экспонометр RGB + IR со 100 000 пикселей, представленный в системе EOS с Canon EOS 1D X:

Вы можете думать об этом как о миниатюрной версии датчика изображения в цифровой камере. Покрытый красной, зеленой или синей фильтрацией по каждому пикселю, он может прочитать эту неуловимую комбинацию яркости и цвета. И, поскольку он имеет более 100 000 пикселей, он также может прочитать достаточно подробно на объекте, чтобы иметь возможность распознавать многие типы объектов и сцен - без обращения к Live View и до съемки кадра.

и

Новый датчик RGB для измерения освещенности расположен в области призмы камеры, над оптикой окуляра. Читает большую часть изображения область, глядя на экран фокусировки. Это характерно почти для всех современные цифровые зеркалки. Но крайне нетипичной является способность этого датчика читать информацию о цвете. Потому что он использует объединенные результаты из Красные, зеленые и синие пиксели, он может определить цвет объекта, распределение цвета по раме, и, следовательно, сделать хорошую работу распознавание многих типов сцен.

Вооружившись этой информацией, система учета может применять тонкие исправления, когда цвета, такие как желтый или зеленый, обнаруживаются в сцена. (Зеленые предметы, например, обычно имеют тенденцию вызывать незначительные передержка в изображении, если они доминируют над сценой.) Потому что RGB Система замера может учитывать цвет по всему кадру, экспозицию менее вероятно, будет зависеть от цвета фоновых объектов, илицвет частей сцены, как одежда субъекта. Результат чтение не только яркость, но и информация о цвете обеспечивает стабильность воздействия, важный фактор для профессионалов и серьезных энтузиасты, которые используют автоматическую экспозицию вместе с оценочным измерение.

Количество пикселей в RGB + ИК-экспонометре может сильно различаться. У камер Nikon серии D3 / D700 / D300 было 1005. У 1D X было 100 000 Canon 80D имеет 7560. Canon 7D Mark II, 5Ds / 5Ds R и 5D Mark IV имеют RGB-экспонометры на 150000 пикселей. Canon 1D X Mark II имеет более 300 000 пикселей. У Nikon D5 180 000, у D4 91 000.

Answer 3

Как намекает Майкл Кларк в комментариях, должны существовать надежные, чисто программные методы для определения того, как установить баланс белого, поскольку e. г. Adobe Raw Camera может предложить свой собственный баланс белого. (Тем не менее, в файлах RAW могут храниться некоторые дополнительные данные, поступающие от таких выделенных датчиков.)

Я не эксперт, но я был бы удивлен, если бы были сложные измерительные приборы. То, что мы видим белым, совсем не белое. Камера должна вносить коррективы в соответствии с нашим сложным восприятием. Поэтому нет единого способа сбалансировать снимок.

Вы, наверное, наткнулись на черно-синее / бело-золотое платье. Эта иллюзия, скорее всего, вызвана тем, что ваш мозг компенсирует недостающую информацию. Ваш разум может предположить, что это теплая, яркая среда, окрашивающая все оранжевое и осветляющая платье. При компенсации оттенка и яркости платье выглядит синим и черным.
С другой стороны, если ваш мозг думает, что сцена темная и холодная, это заставляет платье выглядеть белым и золотым (что даже рифмуется).
Поскольку «подходящий» баланс белого весьма субъективен, машина может только догадываться.

ИК-датчики только помогают в этом угадывании. Как указал Майкл Кларк, они могут интерпретировать большое количество ИК-света как находящегося снаружи под солнцем и соответствующим образом корректирующего ВБ.
Но камера все еще только догадывается, поэтому, если вы хотите получить идеальный результат (то есть то, что вам кажется наиболее приятным), вам следует - как и в любом другом аспекте фотографии - управлять им вручную и не позволять какой-либо машине угадывать, о чем вы думаете.