Почему нам на самом деле нужно настроить баланс белого?

Question

Ответ кажется очевидным: без баланса белого у нас была бы плохая цветопередача, потому что разное освещение давало бы много разных цветовых оттенков. Наши глаза приспосабливаются к цветным оттенкам, чтобы мы могли восстановить реальные цвета объектов, поэтому камерам также необходимо настроить баланс белого.

Но это кажется странным. Мы ясно можем воспринимать цветовой оттенок в сценах: все могут видеть, что лампы накаливания желтоватые, а люминесцентные лампы очень белые / слегка синие. Но с автоматическим балансом белого цветовой оттенок удаляется на фотографии. Как лампы накаливания, так и флуоресцентные лампы становятся белыми.

И хотя наши глаза подстраиваются под цветовой оттенок, почему они не подстраиваются при взгляде на фотографию? Почему камера должна выполнять работу, которую уже сделали бы глаза?

Кажется, это означает, что для получения точной цветопередачи, включая цветовой оттенок, который мы воспринимаем и, следовательно, хотим запечатлеть, просто установите баланс белого на дневной свет постоянно.

Но баланс белого, очевидно, необходим. Даже в комнате с ужасными лампами накаливания, которые испускают сильно заметный желтый оттенок, изображение на цифровом видоискателе все еще выглядит намного более правильным с автоматическим балансом белого, чем с солнечным светом! Я просто стоял там, возиться с камерой довольно долгое время, и я до сих пор не понимаю, почему это так. Почему видоискатель в комнате, который показывает изображение без желтого оттенка, выглядел бы правильно буквально рядом с объектами, освещенными сильным желтым оттенком? И когда я помещаю камеру на солнечный свет, на экране внезапно появляется НАИБОЛЕЕ более сильный желтый оттенок, чем в реальной комнате, хотя мои отрегулированные желтым глазом должны перевести и комнату и экран обратно в белый цвет, нет?

Есть ли что-то в экранах и фотобумаге, которые заставляют наш мозг / глаза "отключать" нашу внутреннюю коррекцию баланса белого?

Answer 1

Воспринимаемый цвет объекта зависит от двух элементов: внутреннего цвета объекта и цветовой гаммы света, падающего на него.

Например, красное яблоко будет казаться почти черным с чистым синим светом на нем. В зависимости от разницы в спектральной плотности различных источников света, абсолютный воспринимаемый цвет красного яблока будет меняться, он не будет постоянным. Но поскольку мы знаем, какого цвета на самом деле яблоко, наш мозг корректирует наше восприятие цвета, поэтому красное яблоко - это то, что мы ожидаем.

Баланс белого - это инструмент, который заставляет выходные данные камеры отражать постобработку, которую выполняет наш мозг.

Когда мы смотрим на фотографию или экран, наша зрительная кора применяет свой баланс белого в зависимости от освещения в комнате, а также от ваших знаний и предвзятых мнений о том, какими должны быть внутренние цвета предметов, но она не оборудована, чтобы делать дополнительные, специальная настройка, зная, что смотрит на фотографию. Если баланс белого на фотографии или экране отличается от среды, в которой вы находитесь, результирующие цвета выглядят странно, например, воспринимаемый цвет красного яблока отличается от того, что ваш мозг ожидает в ваших комнатах при освещении.

Вы говорите, что все видят, что лампы накаливания желтые, но это не совсем так. У вас есть знания о свете по сравнению с другими источниками света, поэтому вы думаете, что он желтый, но это легко обмануть. Я мог бы поместить вас в новую для вас комнату только с лампами накаливания, и я мог бы заставить огни казаться практически любого цвета, тщательно подбирая цвета краски и других объектов, чтобы обмануть зрительную кору и применить неправильный баланс белого , Если в комнате было несколько объектов, которые обычно белого цвета, но на самом деле они окрашены определенным образом, ваш мозг отрегулирует коррекцию баланса белого таким образом, что это может привести к восприятию ламп накаливания другого цвета. Печально известное сине-золотое платье - пример явления на работе.

На вики-странице Color Constancy есть дополнительные пояснения, а также примеры изображений, которые могут дополнительно проиллюстрировать концепцию.

Answer 2

Наши глаза адаптируются к окружающему свету. Когда вы смотрите на фотографию, освещение на изображении не обязательно соответствует окружающему освещению. Наши глаза и мозг работают вместе, чтобы получить глобальное понимание того, что мы видим, поэтому оптические иллюзии работают на нас. Разум думает, что он знает, что темнее / светлее или ближе / дальше, и тогда люди разрабатывают рисунки, чтобы обмануть мозг.

Это работает и для баланса белого. Наш мозг игнорирует освещение, потому что он знает, как все должно выглядеть под ним. Фотография, однако, нарушает это, потому что она может представить сцену с разным освещением на дисплее или в распечатке, и поэтому у нас возникают проблемы с устранением этой разницы.

Answer 3

Кривые восприимчивости рецепторов наших глаз и рецепторов цифровых камер различны. У нас есть три разных типа рецепторов, из которых мы производим наше цветовое впечатление. Источники света излучают энергию в спектре частот / длин волн, поверхности отражают по-разному на разных длинах волн, а наши рецепторы имеют разную чувствительность на разных длинах волн. Одна из благодатных преимуществ заключается в том, что интенсивность имеет тенденцию сравнительно постепенно меняться, и многие источники света моделируются после солнечного света, который имеет спектр горячего черного тела, отфильтрованного через атмосферу. Теперь небо синее из-за рассеивания, и голубое небо было присвоено солнечным светом, видимым в космосе. В общем случае не хватает только синего, но если небо затуманено или просто солнце закрыто (потому что мы в тени), спектр освещения будет другим.

Лампы накаливания похожи по природе на солнечный свет, но начинаются не так жарко, и им не хватает рассеивающего действия атмосферы. Люминесцентные лампы имеют большую интенсивность, сконцентрированную на узких диапазонах длин волн.

Это полный кошмар для производства, скажем, автомобильной краски. Вы можете создавать заменяющие краски, которые идеально сочетаются под солнечным светом, но при уличном освещении с парами натрия будут выглядеть совершенно пятнистыми.

Сильно пигментированные цвета имеют тенденцию к преломлению в зависимости от длины волны Музеи изобразительного искусства являются одними из немногих сред, которые в значительной степени зависят от освещения лампами накаливания.

Химия цветных пленок зависела от создания чувствительности, точно соответствующей чувствительности человеческого глаза. Цветовые фильтры цифровых камер работают по-разному (и, как правило, лучше используют свет). В конце концов, вам нужно сопоставить выходной сигнал с тем, что может воспринимать человеческий глаз, и вам необходимо сделать предположения об источнике света и отражающих поверхностях. Эти предположения закодированы в баланс белого. Со значительно пигментированными поверхностями и / или разными источниками света на одном изображении одного баланса белого может быть даже недостаточно (программы необработанного редактирования, как правило, имеют коррекцию цвета для теней в качестве опции).

Были даже камеры с более чем 3 различными детекторами цвета (у Sony DSC-FSF828 вместо синей, зеленой, красной, зеленой матрицы была синяя, изумрудная, красная, зеленая матрица), но потеря разрешения для важных зеленых рецепторов не убедил пользователей в том, что лучше вести себя баланс белого стоит потраченных усилий, и такие разработки на самом деле не длились достаточно долго, чтобы созреть.