Balans bieli

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Zdjęcie zrobione z różnymi ustawieniami balansu bieli (napis na zdjęciu).

Balans bieli (WB, od ang. white balance) – termin dotyczący aparatów cyfrowych oraz kamer cyfrowych. Jest to proces kompensacji barw obrazu zarejestrowanego przez matrycę dla temperatury barwowej oświetlenia, jakie towarzyszyło wykonaniu fotografii.

Automatyczny balans bieli oznacza, iż aparat sam ustawi barwy. Znajduje on najjaśniejszy punkt na zdjęciu, i zakłada, iż powinien mieć on kolor biały. Do niego porównuje wszystkie elementy kadru, ponieważ nie wie on jak wygląda kolor biały, ale wie jak wygląda kolor czerwony i niebieski, względem koloru białego.

Gdy najjaśniejszy punkt zdjęcia nie jest biały, automatyka nie pomoże. W takim układzie musimy ręcznie pokazać jak wygląda kolor biały i aparat względem tego koloru będzie reprodukował resztę barw. Im lepszy biały kolor pokażemy, tym wierniejsze barwy na zdjęciu.

W praktyce wykorzystuje się np. kartkę białego papieru jako wzorzec bieli, co daje pozytywny efekt bez względu na światło zastane. W efekcie urządzenie przyjmując za źródło biel kartki dostosuje pozostałą paletę barw do zastanego wzorca; korygując inne barwy.

Jeżeli oświetlimy plan wyłącznie żółtym światłem, to zlikwidujemy niebieski kolor na zdjęciu i żadna korekta balansu bieli nie pomoże, ale możemy podać urządzeniu kolor żółty jako biały i wtedy nie będziemy mieli żółtego koloru na zdjęciu (patrz: kadr 1).

W tradycyjnej fotografii rozpoznawanie barw jest "zaszyte" w różnych rodzajach materiału światłoczułego, stąd mamy inne rodzaje filmów służące odpowiednio do światła dziennego lub sztucznego.

Optyka balansu bieli[edytuj | edytuj kod]

Rozszczepienie światła na składowe po przejściu przez pryzmat

Na światło białe składają się składowe od czerwieni po fiolet (w przypadku tradycyjnej fotografii nie bierzemy pod uwagę promieniowania w pasmach nie widocznych dla ludzkiego oka tj. poniżej podczerwieni i powyżej ultrafioletu). Światło białe jest mieszaniną wszystkich możliwych kolorów światła pasma widzialnego, co można zobaczyć po przepuszczeniu światła białego przez pryzmat, i rozszczepieniu go.

Za idealny poziom balansu bieli założono światło słoneczne zmierzone w południe blisko równika (chodziło o ograniczenie wpływu kąta przejścia przez atmosferę promieni na osłabienie lub wzmocnienie części pasma). Zbadano procentowy udział każdej składowej i przyjęto je za punkt wyjścia dla określenia totalnej bieli i doskonałej szarości (tzw. koloru szarego po odbiciu światła białego od szarej karty Kodaka). Każda rozbieżność w proporcjach udziału składowych w paśmie światła odbitego i padającego (tzw. przesuniecie pasma w kierunku czerwieni lub fioletu) powoduje ocieplenie (przesunięcie w stronę czerwieni) lub oziębienie (przesunięcie w stronę fioletu ) obrazu porównywanego z tym wykonanym we wzorcowych warunkach.

Oko ludzkie ma niezwykłą zdolność do korygowania tego błędu, ale do pewnego stopnia. W ciągu dnia, gdy oglądamy szary przedmiot rano, w południe i wieczorem będzie on dla nas tego samego koloru. Granica adaptacji do różnych warunków oświetleniowych pojawia się gdy w grę będą wchodzić skrajne wartości tj. gdy ten sam, szary przedmiot będziemy oglądać nocą przy świetle świecy stanie się zaczerwieniony a przy świetle księżyca - stanie się niebieski.

Zjawisko to, lecz w nasilonym stopniu tyczy się materiału i elektronicznych systemów światłoczułych (matryce CMOS/CCD), ponieważ percepcja koloru przez człowieka zależy nie tylko od możliwości anatomicznych ale od tzw. wrażenia, a systemy elektroniczne wbudowane do przechwytywania obrazu rozróżniają jedynie natężenie światła w trzech składowych.

Matryca elektroniczna i powstawanie obrazu[edytuj | edytuj kod]

Schemat budowy matrycy światłoczułej. Rysunek ukazuje układ elementów światłoczułych odpowiedzialnych za badanie natężenia światła w odpowiedniej składowej R(czerwonej),G(zielonej) i B(niebieskiej)

Systemy elektroniczne (matryce) na których oparte są aparaty cyfrowe ze względu na swoją budowę potrafią rozróżnić natężenie trzech podstawowych składowych światła na nie padającego: czerwonej, zielonej i niebieskiej (RGB). W uproszczeniu obraz powstaje poprzez złożenie tych trzech obrazów składowych w jeden kolorowy. Korekcja balansu bieli może odbywać się na dwa zasadnicze sposoby:

  1. Sposób programowy (obecnie wycofywany) Powstały obraz w aparacie zawsze ma ten sam charakterystyczny dla danej matrycy balans bieli. Korekcja balansu bieli odbywa się na poziomie składania obrazu kolorowego z trzech obrazów odpowiadających natężeniu światła w każdej z trzech składowych. Jeśli aparat ma skorygować czerwony zafarb (determinant kolorystyczny) w obrazie składowa odpowiedzialna na ten kolor jest wykorzystana w odpowiednio mniejszym stopniu, w przypadku korekcji zaniebieszczenia obrazu - aparat wykorzystuje niebieską.
  2. Sposób analityczno - sprzętowy (obecnie preferowany) Metoda polega na zaawansowanym systemie sterowania nowoczesnymi matrycami układów światłoczułych oraz analizą obrazu przez tzw. procesory obrazowe. Miniaturyzacja i wydatne zwiększenie mocy obliczeniowej procesorów wraz ze zwiększeniem ich specjalizacji umożliwiły przetwarzanie ogromnych ilości danych i niezwykle precyzyjną (przyp. autora - choć wciąż nie doskonałą) analizę pasma światła "widzianego" przez matrycę. Po naciśnięciu spustu migawki aparat przechwytuje informacje o natężeniu światła z matrycy jak w przypadku starego systemu, ale obraz nie jest zapisywany - służy jedynie do wykonania analizy proporcji składowych. Procesor aparatu bierze pod uwagę czas ekspozycji, składowe i zadaną przez użytkownika korekcje (jeśli jej nie zadano - sam dokonuje doboru na podstawie własnych algorytmów). Na podstawie tych danych steruje napięciem w elementach światłoczułych by matryca mogła zarejestrować jak najdokładniej spektrum światła na nią padającego. Dopiero po tej operacji aparat zapamiętuje składowe obrazu i składa w kolorowe zdjęcia a następnie zapisuje do postaci pliku.

Automatyka a ustawienia manualne[edytuj | edytuj kod]

Aparat a ściślej procesory zajmujące się przetwarzaniem obrazu przez nie zapisywanym ma ograniczone możliwości analizy obrazu, przez co często nie jest w stanie samodzielnie dokonać właściwego wyboru odpowiednich parametrów. Problem pojawia się szczególnie w nietypowych warunkach. Przykładowo podczas fotografowania w pomieszczeniu o różowych ścianach. Procesor obrazu stara się odszukać jasne i szare punkty w rejestrowanym obrazie (obecnie amatorskie aparaty z pełną automatyką posiadają systemu rozpoznawania twarzy, które podczas analizy obrazu biorą pod uwagę kolor skóry człowieka), na tej podstawie dokonuje korekcji. Jednak czasami jest to niezwykle ciężkie zadanie a wciąż niedoskonałe systemy nie mogą sobie w pełni z tym poradzić. Możemy znacznie pomóc aparatowi wskazując odpowiedni zakres korekcji podając parametr pod postacią odpowiednich warunków wykonywania ekspozycji.

Rodzaj światła i jego temperatura[edytuj | edytuj kod]

W prostych aparatach fotograficznych można wybrać rodzaj światła lub porę dnia podczas których będzie wykonane zdjęcie, a bardziej zaawansowane systemy pozwalają jeszcze dokładniej określić warunki ekspozycji poprzez podanie temperatury barwowej światła.

  • (2500-2900 K)
  • Światło żarowe (3000-4100 K)
  • Światło jarzeniowe (4200-5100 K)
  • Światło słoneczne (5200-5300 K)
  • Światło lampy błyskowej (5400 K)
  • Światło dzienne (chmury) (5500-5900 K)
  • Światło dzienne (cień) (6000-8000 K)
  • (8100-10000 K)

Błona fotograficzna[edytuj | edytuj kod]

Na rynku występują błony barwne uczulone na światło słoneczne - należy je stosować w ciągu dnia. Dzięki nim, na zdjęciach wykonanych podczas prawie całego dnia przy czasie ekspozycji do około 15 sekund zachowa prawidłowe odwzorowanie kolorów.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]