Comment un appareil photo met-il en œuvre différents modes de balance des blancs?

Mon appareil photo (Nikon D7100) dispose de plusieurs modes de balance des blancs. Je me demande ce qui se passe lorsque je choisis différentes options. Que fait-il en interne? Modifie-t-il l'intensité des composants de la couleur après la prise de vue? Ou cela change-t-il la sensibilité des canaux de couleur du capteur d'image? Que se passe-t-il lorsque je choisis la balance des blancs automatique? Comment décide-t-il des paramètres à utiliser?

La caméra ne peut pas altérer les sensibilités spectrales du capteur, celles-ci sont incrustées dans la puce.

Ce qui se passe réellement dépend du format de vos fichiers d'enregistrement. S'il s'agit d'un format de fichier RAW, ce qui se passe est que le paramètre de balance des blancs de la caméra est enregistré dans le fichier RAW pour qu'un processeur de fichiers RAW puisse l'utiliser pour créer cette balance des blancs.

Si vous écrivez des fichiers JPEG, c'est un peu différent. L'appareil photo connaît les sensibilités chromatiques du capteur et, armé de ces informations, il peut calculer la quantité de changement nécessaire pour chaque pixel et dans quelle direction en fonction de la balance des blancs choisie dans l'appareil photo.

Gardez à l'esprit qu'aucun de ces calculs n'est effectué en valeurs RVB mais avant ce calcul en utilisant l'espace colorimétrique CIEXYZ. Ensuite, en fonction de l'espace du conteneur de profil ICC choisi dans la caméra, les valeurs XYZ pour chaque pixel sont calculées avec le nouveau point blanc. Ainsi, les valeurs XYZ pour la même couleur peuvent entraîner des valeurs RVB différentes selon le choix d'Adobe RGB ou sRGB.

D'autres calculs sont effectués pour éliminer le bruit du capteur ( soustraction de trame sombre ) et le changement du point blanc se produit après l'exécution de nombreux algorithmes de rendu des couleurs pour changer les valeurs RVB linéaires en RVB référencé par scène, puis en sortie référencée lorsqu'elles sont écrites sur le espace colorimétrique correct.

La balance des blancs automatique examine la couleur prédominante dans les zones les plus lumineuses de la scène et l'utilise comme base de ce que le blanc doit être. Tout comme notre système visuel utilise l'adaptation chromatique, mais d'une manière beaucoup plus simple. Il existe une section de l'espace colorimétrique XYZ appelée locus spectral. Voir ci-dessous

Ainsi, le point blanc est ajusté le long de cette ligne connue en fonction de ce que le capteur détecte comme la valeur de blanc la plus forte. Dans de nombreuses images, il n'y a pas de point blanc clair, la caméra utilise donc cette ligne pour décider où placer son point blanc par quelle partie du locus spectral est la plus proche des pixels les plus brillants.

Aucun mode ne modifie la façon dont le capteur réagit à la lumière ni la façon dont il est lu . C'est pourquoi les paramètres WB n'ont aucun impact sur les fichiers RAW à deux exceptions près: la vignette intégrée qui est généralement un JPEG et les paramètres WB enregistrés dans l'EXIF.

Les modes de balance des blancs se répartissent en 3 catégories:

• Automatique: la caméra lit la scène en plusieurs points et utilise une formule pour deviner la température de couleur de la lumière.
• Préréglage (y compris Kelvin): une température de couleur est codée en dur.
• Personnalisé: la caméra mesure la lumière réfléchie par un objet censé être blanc pour connaître la température de couleur.

Dans tous ces cas, les données RAW sont lues à partir du capteur de la même manière et, lors de la conversion dans l'espace colorimétrique défini (généralement sRBG mais parfois AdobeRGB), le processeur applique une transformation de couleur pour produire des couleurs d'image qui annulent la balance des blancs mesurée.

La balance des blancs fonctionne en ajustant le rapport de sensibilité entre les couleurs. Il n'y a pas d'impact réel sur le capteur (c'est pourquoi la balance des blancs n'a pas d'importance particulière lors de la prise de vue RAW).

Sur une image parfaitement neutre, si vous aviez la même quantité de lumière rouge, verte et bleue, vous obtiendriez quelque chose comme 0,8, 0,8, 0,8 pour le rouge, le vert et le bleu si vous aviez 80% de gris. Si d'autre part, vous avez ajusté la balance des blancs pour être un peu plus sensible au bleu, maintenant que 0,8 pour le bleu serait plutôt multiplié et vous vous retrouvez avec peut-être 0,8, 0,8, 0,9 pour le rouge, le vert et le bleu , même si le capteur indique en fait .8, .8, .8.

Différents préréglages correspondent à différents multiplicateurs pour la sensibilité des différentes composantes de couleur et les valeurs que le capteur capture réellement sont multipliées par ces préréglages afin d'obtenir la couleur finale de l'image JPEG équilibrée en blanc.