Pourquoi puis-je régler la balance des blancs d'un fichier RAW mais pas d'un fichier JPEG?


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J'ai récemment commencé à configurer mon appareil photo reflex numérique pour enregistrer des fichiers RAW et à utiliser Adobe Lightroom pour les traiter. Cependant, j'utilise toujours mon petit point et tire beaucoup sur l'appareil photo qui n'a pas d'option pour enregistrer les fichiers RAW. J'ai également remarqué que dans la salle lumineuse, les options de balance des blancs sont différentes avec les fichiers RAW par rapport aux fichiers JPEG. Avec les fichiers RAW, vous avez la possibilité de choisir parmi un certain nombre de paramètres de balance des blancs (fluorescent, halogène, automatique, etc.), tandis qu'avec JPEG, vous ne le faites pas. Pourquoi est-ce?


Réponses:


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La réponse rapide et courte:

Toutes les images commencent en tant que fichiers RAW auxquels une balance des couleurs doit être appliquée.

Pour les images JPEG, cette transformation est effectuée dans l'appareil photo à l'aide des paramètres de balance des blancs de l'appareil photo. Comme mentionné ci-dessus, Lightroom ne dispose pas de suffisamment d'informations pour annuler cette transformation.

Les fichiers RAW enregistrés n'ont aucune transformation appliquée par l'appareil photo, vous permettant, le photographe, de décider plus tard quelle transformation de balance des blancs vous souhaitez appliquer.


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Considérons l'image capturée par le capteur (RAW) comme calibrée et neutre.

L'équation est la suivante pour générer un JPEG à couleurs équilibrées:

JPEG = RAW * T

où T est le color balance transformation

Normalement, pour appliquer une balance des couleurs différente à un JPEG, vous devez appliquer l'inverse de la transformation telle que prise de vue au JPEG (pour restaurer l'image neutre)

NEUTRAL = JPEG * 1/T

puis appliquez la nouvelle transformation de couleur

NEW_JPEG = NEUTRAL * T2

Malheureusement, l'image JPEG (au moins celles générées par mon Nikon D50) n'inclut pas le réglage de la température de l'image prise. Cela signifie donc que le T de l'équation est inconnu de Lightroom lorsque vous ne disposez que de l'image JPEG. Il ne peut donc pas appliquer la transformation inverse pour restaurer une image neutre.

Au lieu de cela, il utilise différentes transformations génériques pour transformer la balance des couleurs.


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Je n'ai jamais pensé voir une réponse ici en utilisant les mathématiques, mais c'est comme ça!
t3mujin

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Nous aimons les mathématiques ici. :)
jrista

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Excellentes réponses techniques jusqu'à présent. Voici une analogie simple qui peut ne pas être tout à fait exacte, mais de toute façon:

Un fichier RAW est comme un négatif de film. Vous pouvez travailler avec dans une chambre noire (Lightroom) et l'imprimer (JPG). Un JPG est comme une impression. Une fois imprimé, vous ne pouvez pas faire grand-chose.


Simple et concis!
t3mujin

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Sauf qu'un film a un profil particulier quant à sa sensibilité aux différentes longueurs d'onde de la lumière déjà cuite . Peu importe combien vous faites dans la chambre noire, vous ne pouvez pas modifier ce profil. Dans un sens, le film couleur est déjà dématriçé avant d' être exposé. Ce que vous manipulez dans la chambre noire en termes de WB ressemble en fait beaucoup plus à ce qui est fait à un jpeg qu'à ce qui est fait à un fichier RAW: les niveaux relatifs de R, G et B.
Michael C

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La réponse de Decastlejau fournit une grande perspicacité technique pour ceux comme moi qui aiment tout ce qui est technique. Pour les timides de Hart en matière de mathématiques, voici une réponse moins compliquée. Avec RAW, vous disposez de données de capteur d'origine, qui sont généralement stockées en tant que lectures de capteur d'origine rouge, vert ou bleu pour chaque pixel d'un capteur numérique, ainsi que d'autres métadonnées telles que les détails d'exposition, l'état de l'appareil photo (par exemple la balance des blancs), l'appareil photo paramètres, et éventuellement une variété de données supplémentaires.

Une image brute est essentiellement un vidage direct des données d'un capteur numérique, qui sont généralement des pixels photosensibles rouges, verts et bleus (photosites) disposés dans un réseau de filtres couleur bayer . Comme RAW est des données de capteur d'origine, vous disposez de la quantité maximale d'informations disponibles, qui comprend généralement une profondeur de bits (et une plage dynamique) considérablement plus élevée qu'une image enregistrée dans un autre format. C'est l'image "neutre" que decastlejau a mentionnée ... aucun ajustement ou courbe de tonalité n'a été appliqué, ce sont vraiment des données originales.

Les pixels d'une image RAW ne correspondent pas directement aux pixels d'un écran et, en tant que tels, ils ne peuvent pas être affichés directement. Pour afficher une image RAW, ces données brutes de pixel de capteur doivent être transmises via un algorithme de rendu qui prend les données brutes du capteur et applique divers ajustements et atténuations, comme une courbe de tonalité, les réglages de balance des blancs, les réglages d'exposition, etc. pour générer des pixels d'écran qui contiennent chacun des éléments rouges, verts et bleus. Cet algorithme doit être appliqué chaque fois qu'un ajustement est effectué sur une image RAW afin de visualiser l'image finale sur un écran. En travaillant avec RAW de cette manière, vous conservez les données d'origine du capteur dans un état vierge, vous permettant de modifier radicalement l'un des ajustements de ce "pipeline de traitement" à tout moment et de voir des résultats idéaux dans l'image rendue à l'écran. La plupart des traitements algorithmiques des données RAW entraînent une perte d'informations dans l'image finale à un degré ou un autre. L'application d'une courbe de tonalité, par exemple, entraîne généralement une amélioration du contraste, mais une perte de la plage dynamique.

Une image JPEG, contrairement à une image RAW, est une image qui a déjà été traitée par un algorithme qui applique une courbe de tonalité, des paramètres de balance des blancs, etc. pour créer une image finale. Puisqu'un fichier JPEG est déjà traité, les données du capteur d'origine sont perdues. La même chose s'appliquerait si votre appareil photo enregistrait un fichier TIFF au lieu d'un JPEG ... le traitement des données de capteur d'origine le "gelait" dans un état final. Les images traitées ne sont pas totalement dépourvues d'espace libre et des ajustements peuvent encore être effectués. Plus la profondeur de bits est élevée et plus la gamme de couleurs que vous enregistrez est élevée, plus vous aurez de marge, mais vous n'aurez jamais autant de flexibilité que si vous utilisiez RAW.

Un exemple de la marge limitée est dans le domaine des ajustements de balance des blancs. Chaque pixel d'un fichier JPEG contient désormais des informations sur les couleurs rouge, verte et bleue. Cela limite la quantité de correction de la balance des blancs que vous pouvez obtenir sans rencontrer de dominantes de couleurs irrégulières ou de division des couleurs, en particulier avec des ajustements plus importants. Il est possible de prendre de tels ajustements plus loin avec RAW car vous pouvez mélanger chaque pixel de l'image finale à partir des données de capteur d'origine rouge, vert et bleu, ce qui vous permet d'éliminer les dominantes de couleur.


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En fait, vous pouvez régler la balance des blancs à partir d'une image jpg. Seuls les résultats seront bien inférieurs à ceux que vous pouvez obtenir à partir d'un fichier RAW. Comme discuté beaucoup mieux sur d'autres réponses, les fichiers jpg contiennent beaucoup moins de données que ceux RAW, il n'y a donc pas une telle marge pour changer l'équilibre des couleurs. Il en va de même pour les paramètres d'exposition et de contraste.

Dit que, est-il possible de toute façon de modifier légèrement la balance des blancs des images jpg en utilisant d'autres programmes, mais dans Lightroom, ils ont décidé que les mauvais résultats que vous pouvez gérer à partir de fichiers jpg ne seront pas assez bons pour un utilisateur typique de Lightroom.

Notez également que cela n'a rien à voir avec les techniques de compression jpg, seulement que le format de fichier jpg stocke moins d'informations.


Ce n'est pas seulement qu'il y a moins d'informations, mais que les informations particulières qui sont perdues sont cruciales pour cet ajustement. Pour ajuster wb dans un JPEG, vous devez avoir une idée du réglage qui lui est déjà appliqué (ou bien deviner, ou faire deviner par l'ordinateur).
mattdm

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Pas vraiment, du point de vue de l'algorithme, il ne s'agit que de pondérer différemment les 3 canaux RVB. D'un point de vue pratique, vous n'avez besoin que de trouver un vrai pixel blanc (ou gris neutre) dans l'image à wb.
uberto

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Peut-être que cette analogie aidera à clarifier la raison pour laquelle l'équilibrage des blancs RAW est supérieur à l'équilibrage des blancs JPEG.

Imaginez que vous ayez une image en noir et blanc. Il est assez clair qu'il n'y a aucun moyen automatisé de remettre de la couleur dans cette image. Puisqu'il existe de nombreuses nuances de couleurs différentes qui correspondent à une nuance de gris donnée, il n'y a aucun moyen de dire quelles étaient les couleurs d'origine. Vous pouvez deviner (comme cela a été fait avec la colorisation de vieux films), mais vous ne pouvez jamais en être sûr.

Imaginez maintenant une image dont la balance des blancs était tellement foirée que tout est une nuance de bleu. Cette situation est similaire à celle de l'image en noir et blanc. Vous avez perdu des informations sur les rouges et les verts qui étaient à l'origine sur la photo. Un programme informatique qui supprime la teinte bleue pour qu'il n'y ait pas de teinte globale ne vous rendra pas l'image d'origine, mais plutôt une photo en noir et blanc.

Bien sûr, la plupart des balances des blancs ne sont pas aussi gâchées que dans les exemples ci-dessus, et la balance des blancs JPEG fonctionne bien. Mais, vous obtiendrez toujours une conversion plus précise lorsque vous aurez les informations originales de la prise de vue, comme dans RAW.


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La réponse de decasteljau est excellente sur le plan technique. Permettez-moi d'ajouter quelques peluches, cependant:

Un fichier RAW contient des données linéaires provenant du capteur - plus de photons frappent chaque photosite équivaut à une lecture directement plus élevée. Et c'est divisé également en rouge, vert et bleu. (Eh bien, techniquement, deux fois plus de récepteurs verts dans la plupart des capteurs. Mais c'est un détail de mise en œuvre.)

Ce n'est pas ainsi que le système de vision humain - l'œil et le cerveau - perçoit les choses.

Tout d'abord, nous percevons la luminosité de manière non linéaire, c'est pourquoi nous sommes capables de faire face au soleil brillant et aux ombres sombres dans la même scène sans que cela ait l'air bizarre. C'est pourquoi des courbes sont appliquées à une image RAW afin de créer une image de sortie finale attrayante. Vous pouvez ignorer cela et générer un JPEG linéaire, mais il semblerait plat (sans jeu de mots) et étrange.

Deuxièmement, nous percevons la couleur basée sur un sens inhérent de ce que les choses devraient être colorées, c'est pourquoi elles nous semblent normales sous des lumières froides et chaudes, et même, après un peu d'ajustement, sous une lumière très étrangement teintée. Si la lumière est "vraiment" fortement bleue, nous avons tendance à ne pas la voir - mais si vous prenez une photo, plus de photos bleues seront enregistrées. Un fichier image ne sait pas à quoi les choses «devraient» ressembler et doit avoir une correction de balance des blancs appliquée pour que l'image corresponde à nos attentes mentales.

Lors de la conversion à partir d'un fichier RAW, le convertisseur fonctionne à partir d'un point de départ connu. Il a soit un profil détaillé pour votre modèle de caméra (ou même celui que vous avez généré vous-même), soit au moins une matrice de couleurs de base correspondant à la sortie générale de cette caméra. Donc, cela peut aller de cet état pour appliquer divers ajustements - c'est le "RAW * T" dans la réponse de decasteljau, et si vous changez d'avis, puisque généralement le fichier RAW d'origine n'est pas modifié, il peut recommencer à partir de cette base et appliquer une transformation différente.

Une fois que vous avez un fichier JPEG, que la ligne de base est perdu, et il n'y a pas connu de pour commencer avec des ajustements.


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Les courbes de tonalité et la saturation rendent cela difficile parce que:

(1) ils se produisent après la balance des blancs

(2) ils sont non linéaires, ce qui signifie que l'ordre des opérations est important

(3) Ils dépendent du modèle de l'appareil photo et des paramètres Picture Control

1 & 2 signifie que ce traitement doit être annulé avant de pouvoir ajuster la balance des blancs. 3 signifie qu'il est impossible de reculer avec précision.

Il existe une transformation qui peut fixer la balance des blancs sans annuler ces autres étapes, mais cette transformation est non linéaire et différente pour chaque caméra. Un utilisateur patient peut le trouver manuellement à l'aide d'un contrôle Curves. Pour le faire automatiquement, il faudrait une ingénierie inverse spécifique à la caméra.


Je pense que vous avez obtenu la meilleure réponse.
skyde
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