Как камера реализует различные режимы баланса белого?

Моя камера (Nikon D7100) имеет несколько режимов баланса белого. Мне интересно, что происходит, когда я выбираю разные варианты. Что это делает внутри? Меняет ли это интенсивность компонентов цвета после выстрела. Или это меняет чувствительность цветовых каналов датчика изображения? Что происходит, когда я выбираю автоматический баланс белого? Как он решает, какие настройки использовать?

Камера не может изменять спектральную чувствительность сенсора, который запекается в чипе.

Что на самом деле происходит, зависит от того, в каком формате сохраняются ваши файлы. Если это формат файла Raw, то происходит, когда настройка баланса белого камеры записывается в файле raw для процессора необработанных файлов, который используется для создания этого баланса белого.

Если вы пишете файлы JPEG, это немного по-другому. Камера знает чувствительность цвета датчика и, вооружившись этой информацией, может рассчитать, сколько изменений требуется для каждого пикселя и в каком направлении в зависимости от баланса белого, выбранного в камере.

Имейте в виду, что ни одна из этих математических операций не выполняется в значениях RGB, но до этого вычисления с использованием цветового пространства CIEXYZ. Затем в зависимости от пространства контейнера профиля ICC, выбранного в камере, значения XYZ для каждого пикселя рассчитываются с новой белой точкой. Таким образом, значения XYZ для одного и того же цвета могут привести к различным значениям RGB в зависимости от выбора Adobe RGB или sRGB.

Другие вычисления выполняются для удаления шума датчика ( вычитание темной рамки ), и изменение белой точки происходит после того, как запущено множество алгоритмов цветопередачи, чтобы изменить линейные значения RGB на RGB, относящийся к сцене, а затем вывести их, как они записаны в правильное цветовое пространство.

Автоматический баланс белого смотрит на преобладающий цвет в самых ярких областях сцены и использует его в качестве основы для того, каким должен быть белый цвет. Так же, как наша визуальная система использует хроматическую адаптацию, но гораздо более простым способом. Существует раздел цветового пространства XYZ, называемый спектральным локусом. См. ниже

Таким образом, точка белого настраивается вдоль этой известной линии на основе того, что датчик воспринимает как самое сильное значение белого. На многих изображениях нет четкой белой точки, поэтому камера использует эту линию, чтобы решить, куда поместить свою белую точку, на какую часть спектрального локуса ближе всего к самым ярким пикселям.

Никакой режим не меняет ни то, как датчик реагирует на свет, ни то, как он читается . Вот почему настройки WB не влияют на файлы RAW, за исключением двух: встроенного эскиза, который обычно представляет собой JPEG, и параметров WB, записанных в EXIF.

Режимы баланса белого делятся на 3 категории:

• Автоматически: камера считывает сцену в нескольких точках и использует формулу для угадывания цветовой температуры света.
• Предварительная установка (включая Кельвин): цветовая температура жестко задана.
• Пользовательский: камера измеряет свет, отраженный от объекта, который должен быть белым, чтобы узнать цветовую температуру.

Во всех таких случаях RAW-данные считываются с датчика одинаково, и при преобразовании в заданное цветовое пространство (обычно sRBG, но иногда AdobeRGB) процессор применяет преобразование цвета для получения цветов изображения, которые отменяют измеренный баланс белого.

Баланс белого работает, регулируя соотношение чувствительности между цветами. Фактического воздействия на сенсор нет (поэтому баланс белого не имеет особого значения при съемке в формате RAW).

На абсолютно нейтральном изображении, если бы у вас было одинаковое количество красного, зеленого и синего света, вы бы получили что-то вроде 0,8, 0,8 для красного, зеленого и синего, если бы у вас было 80% серого. Если, с другой стороны, вы изменили баланс белого так, чтобы он был немного более чувствительным к синему, теперь вместо этого будет умножено 0,8 для синего, и в результате вы получите 0,8, 0,8 для красного, зеленого и синего. , хотя датчик на самом деле говорит .8, .8, .8.

Различные предустановки соответствуют разным множителям для чувствительности различных цветовых компонентов, и значения, которые фактически захватывает датчик, умножаются на эти предустановки, чтобы получить окончательный цвет сбалансированного белого изображения JPEG.