Баланс белого
Это один из параметров метода передачи цветного изображения, определяющий соответствие цветовой гаммы изображения объекта цветовой гамме объекта съёмки.
Коррекция баланса белого, настройка белой точки или Цветокоррекция — технология коррекции цветов изображения объекта до тех цветов, в которых человек видит объект в естественных условиях (объективный подход), или до тех цветов, которые представляются наиболее привлекательными (субъективный подход).
Человек при любом освещении видит объект белого цвета как белый, потому что необходимую цветокоррекцию автоматически проводят человеческий глаз и мозг.
Если источник освещения имеет непрерывный спектр тепловой природы, то этому спектру можно поставить в соответствие некоторую температуру, до которой надо нагреть абсолютно чёрное тело, чтобы его излучение имело такой же спектральный состав. Эта температура получила название цветовой температуры. Цветовую температуру измеряют в Кельвинах.
Пламя свечи имеет цветовую температуру около 1800 К, лампы накаливания — 2500 К, восход солнца — 3800 К, лампа-вспышка — 5500 К, голубое безоблачное небо в летний день — 11000 К и выше.
Установка баланса белого в современном (2005—2013 год) аппарате может осуществляться следующими способами:
Съёмка в формате RAW позволяет выставлять баланс белого после съёмки на компьютере. В этом случае установка баланса белого на аппарате полезна для правильного показа превью на экране аппарата после съёмки или при работе электронного видоискателя.
Во многих цифровых фотоаппаратах фотограф с помощью специальной кнопки или в меню может вручную устанавливать тип освещения кадра — солнце, дневной свет, голубое (тень) и облачное небо, люминесцентная лампа, лампа накаливания с вольфрамовой нитью, фотовспышка и т. д. и камера делает поправку на соответствующую цветовую температуру.
Другой ручной режим — цветокоррекция «по серому листу», требует некоторого времени и ухудшает оперативность съемки, но результаты обычно получаются наилучшие. В этом режиме фотограф помещает рядом с объектом съемки лист серой бумаги и, прежде чем начать собственно съемку, калибрует камеру по этому листу. Цветокоррекция по белому листу не дает идеального результата, потому что при производстве бумаги, для отбеливания используются различные красители. В случае же с серой бумагой, производитель может гарантировать, что это сочетание только черного и белого цветов.
Некоторые «продвинутые» аппараты позволяют задать источник освещения непосредственно в градусах Кельвина — это полезно при студийной съемке, когда цветовая температура осветительных приборов заранее известна из их паспортов или может быть измерена колориметром.
Автоматический баланс белого. Логика процессора исходит из предположения, что усреднено кадр нейтрален в цвете, и самые яркие фрагменты кадра имеют нейтрально — белый цвет, а все остальные цвета корректируются относительно них. Для цветокоррекции в цифровой технологии достаточно изменить коэффициенты усиления в нужных цветовых каналах. Мало синего? — повышаем коэффициент усиления синего канала и получаем снимок, как бы сделанный не в свете ламп накаливания, а при дневном освещении. Подобный алгоритм работает хорошо в некотором диапазоне цветовых температур и при тепловом характере спектра освещения. Но в сложных условиях, когда яркий цвет не является белым, кадр имеет искаженную цветопередачу.
Цветокоррекция в формате RAW
В цифровой фотографии под форматом RAW понимаются данные, полученные напрямую с матрицы без обработки.
Расширения файлов RAW-изображений
.dng — Adobe
.3fr — Hasselblad
.arw,.srf,.sr2 — Sony
.bay — Casio
.crw,.cr2 — Canon
.dcr,.kdc — Kodak
.erf — Epson
.mrw — Minolta
.nef,.nrw — Nikon
.orf — Olympus
.raf — Fujifilm
.r3d — Red_one
.ptx,.pef — Pentax
.x3f — Sigma
Данные RAW содержит гораздо больше информации по сравнению с JPEG. Как правило такие файлы имеют разрядность 12 или 14 бит на пиксел, по сравнению с 8 битами у JPEG. Поэтому файлы формата RAW имеют больший объём, чем JPEG, но меньший, чем, например, TIFF.
RAW часто называют «цифровым негативом», тем самым подчёркивая, что:
информация в нём не предназначена непосредственно для рассматривания. Она одновременно избыточна (по числу бит на пиксель, например), и недостаточна (из-за действия массива цветных фильтров).
конечный, нормально воспринимаемый универсальный графический файл — это «отпечаток» с «негатива», условия создания которого (как и при печати в плёночной фотографии) можно изменять, получая с одного и того же «негатива» различные отпечатки.
Обработка RAW-файла позволяет менять параметры кадра (такие как экспозиция (в определённых пределах), яркость, контраст, баланс белого, контурная резкость, насыщенность) непосредственно перед конвертацией, как если бы мы делали их перед съёмкой. Это позволяет получить конечное изображение, не потеряв при этом слишком затемнённые или слишком осветлённые участки одного кадра, например, пейзажа с тёмным лесом и ярким небом или малоконтрастного объекта.
Следует, однако, помнить, что некоторые параметры, например, значительная ошибка экспозиции, отсутствие фокуса, шевелёнка (смазанность), коррекции не поддаются.
Компанией Adobe также был предложен формат DNG (Digital Negative), как общий стандартизованный формат хранения как «негатива» (сырых данных с камеры), так и «позитива» (конечного изображения) с описанием параметров конвертации).
Компании Leica, Pentax, Hasselblad, Samsung, Ricoh включили поддержку DNG в свои новые камеры наряду с собственными RAW файлами, однако большинство производителей продолжают использовать собственные форматы.
Компанией Adobe также была выпущена утилита для конвертации файлов RAW в новый формат, она поддерживает более 65 фотокамер. Особенностью формата .DNG являются метаданные, которые должны быть включены в файл, чтобы описывать ключевые сведения о камере и её установках.
Особенности формата
Достоинства
Гораздо больше полутонов за счёт большего числа бит в цифровом представлении сигнала позволяют сильнее корректировать снимки без появления дефектов (таких, как постеризация).
Цветовой охват RAW включает все воспринимаемые камерой цвета. Цветовой охват системы sRGB, в которую фотоаппараты обычно конвертируют данные с сенсора при сохранении в JPG, не содержит ни одного чистого спектрального цвета.
Возможность некоторой коррекции экспозиции после съёмки.
Возможность коррекции баланса белого, контраста, насыщенности, яркости и уровня шума с тем же и лучшим качеством, как если бы соответствующие настройки были установлены при фотографировании.
Возможность коррекции недостатков объектива (виньетирование, хроматические абберации) на неинтерполированном кадре.
При сохранении снимка не вносятся искажения преобразования.
Преобразование можно повторить много раз с подбором параметров в поисках наилучшего результата.
Преобразование может быть более качественным, поскольку выполняется мощным процессором компьютера без ограничений по времени, а не сравнительно слабым процессором камеры, который обязан обработать снимок быстро.
При съёмке в нестандартном спектральном диапазоне (например, в ультрафиолете или инфракрасном свете) можно достичь желаемого художественного эффекта и получить качественный снимок.
Недостатки
Формат представлен множеством несовместимых видов.
При редактировании без предварительного преобразования файла возникают сложности.
Нет возможности просмотра файлов на бытовых устройствах и компьютерах без специального программного обеспечения.
Требуется время на преобразование в форматы для Интернета или печати.
Больший объём файлов, чем при сохранении в JPEG.
На карте памяти умещается меньше кадров.
Большинство фотоаппаратов, имеющих возможность записи в RAW, при серийной съёмке в JPEG могут снять до нескольких десятков кадров подряд или даже снимать непрерывно до заполнения карты памяти, в то время как максимальная длина серии в RAW исчисляется, как правило, единицами кадров.
Цветовые пространства
Цветовое пространство представляет собой модель представления цвета, основанную на использовании цветовых координат. Цветовое пространство строится таким образом, чтобы любой цвет был представим точкой, имеющей определённые координаты, причём так, чтобы одному набору координат соответствовал один цвет.
Цветовые пространства описываются набором цветовых координат и правилами построения цветов. К примеру, RGB является 3D цветовым пространством, где каждый цвет описан набором из трёх координат — каждая из них отвечает компоненте цвета в разложении на красный, зелёный и синий цвета. Количество координат задаёт размерность пространства. Существует масса цветовых пространств различной размерности — от одномерных, которые могут описать исключительно монохромное изображение (Grayscale), до шести и десяти-мерных, таких, например, как пространство CMYKLcLm (Cyan, Magenta, Yellow, Key color, lightCyan, lightMagenta). Пространства высокой размерности чаще всего используются в целях печати на плоттерах или аппаратах для цветопроб.
Цвета Lab Color
Lab — аббревиатура названия двух разных (хотя и похожих) цветовых пространств. Более известным и распространенным является CIELAB (точнее, CIE 1976 L*a*b), другим — Hunter Lab (точнее, Hunter L, a, b). Таким образом, Lab — это неформальная аббревиатура, не определяющая цветовое пространство однозначно. Чаще всего, говоря о пространстве Lab, подразумевают CIELAB.
При разработке Lab преследовалась цель создания цветового пространства, изменения цвета в котором будет более линейным с точки зрения человеческого восприятия (по сравнению с XYZ), то есть с тем, чтобы одинаковое изменение значений координат цвета в разных областях цветового пространства производило одинаковое ощущение изменения цвета. Таким образом, математически корректировалась бы нелинейность восприятия цвета человеком. Оба цветовых пространства рассчитываются относительно определенного значения точки белого. Если значение точки белого дополнительно не указывается, подразумевается, что значения Lab рассчитаны для стандартного осветителя D50.
В цветовом пространстве Lab значение светлоты отделено от значения хроматической составляющей цвета (тон, насыщенность). Светлота задана координатой L (изменяется от 0 до 100, то есть от самого темного до самого светлого), хроматическая составляющая — двумя декартовыми координатами a и b. Первая обозначает положение цвета в диапазоне от зеленого до пурпурного, вторая — от синего до желтого.
Использование Lab
В отличие от цветовых пространств RGB или CMYK, которые являются, по сути, набором аппаратных данных для воспроизведения цвета на бумаге или на экране монитора (цвет может зависеть от типа печатной машины, марки красок, влажности воздуха в цеху или производителя монитора и его настроек), Lab однозначно определяет цвет. Поэтому Lab нашел широкое применение в программном обеспечении для обработки изображений в качестве промежуточного цветового пространства, через которое происходит конвертирование данных между другими цветовыми пространствами (например, из RGB сканера в CMYK печатного процесса). При этом особые свойства Lab сделали редактирование в этом пространстве мощным инструментом цветокоррекции.
Благодаря характеру определения цвета в Lab появляется возможность отдельно воздействовать на яркость, контраст изображения и на его цвет. Во многих случаях это позволяет ускорить обработку изображений, например, при допечатной подготовке. Lab предоставляет возможность избирательного воздействия на отдельные цвета в изображении, усиления цветового контраста, незаменимыми являются и возможности, которые это цветовое пространство предоставляет для борьбы с шумом на цифровых фотографиях.