Qu'est- ce que la balance des blancs exactement ?
«Blanc» n'a pas de balance des couleurs / balance des blancs. Les sources lumineuses ont un équilibre des couleurs. L'amplification de la lumière collectée par le capteur d'un appareil photo nécessaire pour faire apparaître ou reproduire quelque chose en blanc a une balance des couleurs. La lumière de n'importe quelle température de couleur / balance des blancs avec un spectre suffisamment complet peut être rendue blanche sur une photo. Il peut également être conçu pour ressembler à l'orange, au bleu, au rouge ou à toute autre couleur que nous souhaitons lui donner en ajustant l'amplification des canaux rouge, vert et bleu dans l'image que nous avons prise sous cette lumière. Nous appelons l'amplification totale des canaux pour les trois canaux de couleur dans les photographies la balance des blancs .
Différentes sources de lumière émettent de la lumière à différentes températures de couleur et teintes. Même les sources de «lumière blanche» qui émettent une lumière qui comprend la plupart ou la totalité du spectre visible ont généralement la majeure partie de leur lumière centrée sur diverses températures de couleur. Si ces sources de lumière sont ce que l'on appelle des «radiateurs à corps noir», la lumière qu'ils émettent est déterminée par leur température mesurée en degrés Kelvin. Les gaz incandescents à la surface des étoiles, par exemple, sont des radiateurs à corps noir. Il en va de même de la plupart des métaux lorsqu'ils sont chauffés jusqu'à ce qu'ils commencent à briller, puis à fondre, et enfin à se transformer en vapeur s'ils sont suffisamment chauffés. L'échelle de températures qui produisent des couleurs spécifiques à partir des radiateurs à corps noir est exprimée en degrés Kelvin et représente un axe de la roue chromatique qui passe du bleu d'un côté à l'ambre de l'autre. C'est ce que nous appelonsTempérature de couleur .
Mais la température de couleur n'est qu'un axe unique à travers la roue chromatique de 360 °. Ce que nous appelons la balance des blancs comprend toute la roue chromatique. Les sources de lumière qui ne sont pas des radiateurs à corps noir peuvent émettre une lumière qui n'est pas trouvée le long de l'axe de température de couleur. Cette lumière peut être plus magenta ou plus verte que la couleur la plus proche qui tombe le long de l'axe de température de couleur. Nous appelons parfois ce vert ← → teinte de l' axe magenta ou tonalité de couleur. Afin d'exprimer pleinement la couleur dominante d'une source de lumière, nous devons non seulement définir son emplacement le long de l'axe de température de couleur bleue ← → ambre, mais nous devons également définir son emplacement le long de l'axe vert ← → de teinte magenta qui est perpendiculaire à la bleu ← → axe ambre. (Lorsque nous utilisons uniquement une température de couleur pour décrire correctement une source de lumière, c'est parce que la teinte de cette source de lumière est neutre - c'est-à-dire qu'elle tombe sur l'axe de la température de couleur sans biais vers le vert ou le magenta.) La plupart des sources de lumière naturelles émettent de la lumière qui tombe le long de l'axe de la température de couleur.
Cependant, nous n'avons pas encore complètement décrit la nature de la lumière provenant d'une source lumineuse lorsque nous avons défini la quantité de bleu ← → ambre et vert ← → magenta qui est la composante la plus dominante de cette lumière.
Non seulement les sources lumineuses émettent de la lumière centrée sur certaines longueurs d'onde (que nos yeux / cerveau interprètent comme certaines couleurs), mais certaines sources émettent une lumière qui a une gamme de longueurs d'onde / couleurs plus large que d'autres. Les ampoules au tungstène, par exemple, émettent une lumière centrée à environ 3000K. Mais une certaine quantité de presque toute la gamme des longueurs d'onde de la lumière visible est incluse dans la lumière d'une ampoule au tungstène. C'est juste que la lumière émise par une ampoule au tungstène est dominée par la gamme à environ 3000K. Les lampes à vapeur de sodium, en revanche, émettent un spectre très étroit de lumière à environ 2500K. Mais les lampes à vapeur de sodium à haute pression n'émettent aucune lumière dans certains segments très larges du spectre visible. Presque toute la lumière qu'ils émettent est très proche de 2500K. Les sources qui émettent un spectre plus limité de la gamme de longueurs d'onde que nous appelons la lumière visible sont encore plus problématiques lorsque nous essayons de corriger la balance des blancs pour obtenir une couleur précise des objets qu'ils illuminent. Si une source de lumière n'émet aucune lumière bleue du tout, il n'y aura pas de lumière du tout pour que les objets bleus se reflètent. S'il n'y a pas de signal bleu à amplifier, peu importe l'amplification du canal bleu, nous ne verrons pas de bleu (autre que le faux bleu provoqué par le bruit de lecture de la caméra dans le canal bleu).
Les ajustements que nous faisons entre les informations brutes collectées par l'appareil photo et la photo avec laquelle nous voulons aboutir à un aspect blanc ne sont pas une température de couleur en soi, c'est un filtre compensateur qui ajuste les forces relatives du rouge, du vert et composants bleus dans l'image de sorte que les valeurs rouges, vertes et bleues soient égales pour les objets que nous souhaitons apparaître blanc ou gris neutre. Nous attribuons un numéro de température de couleur (5500K) ou un nom de balance des blancs (fluorescent froid) à un certain ensemble de multiplicateurs, car il est approprié pour compenser une photo prise sous une lumière centrée sur cette température de couleur et avec cela. teinte.Si la lumière utilisée était très bleue, il faut alors appliquer un filtre très orange pour corriger la teinte bleue de la lumière. C'est pourquoi, même si la lumière 10000K est très bleue lorsque nous déplaçons le curseur dans notre application de traitement brut jusqu'à 10000K, les choses tournées sous une lumière plus jaune semblent orange. C'est pourquoi, même si la lumière de 2500K est très chaude lorsque nous déplaçons le curseur dans notre application de traitement brut jusqu'à 2500K, les choses tournées avec plus de lumière jaune ont l'air très cool.
Encore une fois, à tout réglage de température de couleur particulier, nous pouvons également avoir besoin de modifier le réglage de l'axe vert ← → magenta qui s'étend à peu près perpendiculairement à l'axe bleu ← → jaune sur une roue chromatique afin de donner à un objet particulier un aspect blanc. En effet, toutes les sources de lumière n'émettent pas de lumière qui tombe exactement le long du continuum de température de couleur défini par la température, en degrés Kelvin, d'un radiateur à corps noir. Par exemple, l'éclairage LED actuellement utilisé pour l'éclairage de scène dans de nombreuses petites boîtes de nuit peut avoir une teinte beaucoup plus magenta qu'un radiateur noir émet à n'importe quelle température. D'un autre côté, les lampes fluorescentes typiques émettent une teinte beaucoup plus verte qu'un corps noir ne rayonne.
Lorsque nous modifions le réglage de la température de couleur d'une photo que nous avons prise, nous ne changeons pas la couleur de la lumière qui était présente lorsque la photo a été prise. Nous modifions plutôt la quantité d'amplification de chacun des canaux RVB par rapport aux deux autres canaux RVB.
Un paramètre de balance des blancs est un ensemble de multiplicateurs pour les canaux rouge, vert et bleu qu'il convient d'appliquer à une photo prise sous la lumière d'une température et d'une teinte de couleur spécifiques. Cela affecte la couleur des différents objets de la photo, mais cela ne change pas "leur balance des blancs" car ces objets n'ont pas de balance des blancs - la lumière qui les éclairait a une balance des blancs.
Si nous photographions un objet blanc sous une lumière de 2700K, nous devons appliquer un réglage de température de couleur de 2700K pour que cet objet apparaisse blanc sur notre photo. Si nous photographions le même objet sous une lumière centrée sur 8000K, nous devons appliquer un réglage de température de couleur de 8000K pour que l'objet apparaisse blanc sur notre photo. Si nous appliquons des multiplicateurs RVB (c'est-à-dire un réglage de température de couleur ) appropriés pour une lumière de 5000K à la première image prise sous un éclairage de 2700K, l'objet blanc sera jaune / orange, si nous appliquons des multiplicateurs RVB appropriés pour 5000K à la deuxième image prise sous 8000K l'éclairage de l'objet blanc sera bleu.
Le terme balance des blancs est également utilisé pour décrire la façon dont nous essayons de corriger les dominantes de couleurs dans les photographies prises sous ces différents types de sources de lumière.
Vous vous souvenez quand nous avons dit que différentes sources de lumière émettaient de la lumière à des températures de couleur et des équilibres de blancs différents? Cela affecte les couleurs des objets qu'ils illuminent. Cela affecte la couleur sous laquelle nos yeux et notre cerveau les voient. Cela affecte également la couleur que nos caméras les voient. Bien que nos caméras soient conçues pour imiter la façon dont nos yeux et notre cerveau créent de la couleur, elles ne le font pas exactement de la même manière.
Nos systèmes oculaires / cérébraux sont incroyablement bons pour s'adapter à diverses sources d'éclairage, en particulier celles qui ont été trouvées dans la nature depuis la nuit des temps (rappelez-vous ces radiateurs au corps noir?). Ils se débrouillent également assez bien avec les sources artificielles que nous avons inventées et qui imitent étroitement ces sources de lumière naturelle. Notre cerveau peut compenser les différences de sources lumineuses et nous percevons que la plupart des objets sont de la même couleur sous différents types de sources lumineuses.
Les caméras doivent cependant ajuster le biais qu'elles donnent aux canaux rouge, vert et bleu dans les images qu'elles capturent. À moins que nous n'ayons dit à la caméra, via un paramètre tel que `` lumière du jour '' ou `` ombre '' ou `` fluorescent '' ou `` tungstène '', quelle est la couleur de la source lumineuse pour faire une `` supposition éclairée '' basée sur des indices dans le scène. Lorsque les scènes ne donnent pas les indices attendus, comme lorsque les parties les plus lumineuses de la scène ne sont pas de couleur neutre / blanche, l'appareil photo peut souvent se tromper. Un autre scénario qui peut souvent tromper les caméras d'une manière différente est lorsque la majeure partie du cadre est une luminosité uniforme que la caméra tentera d'exposer comme une luminosité moyenne à mi-chemin entre le blanc pur et le noir pur.
Alors, comment tout cela fonctionne-t-il?
Imaginez que vous ayez une pièce complètement sombre sans fenêtre. Dans cette pièce se trouvent trois sources lumineuses distinctes. L'un émet une lumière bleue pure, l'autre émet une lumière verte pure et l'autre émet une lumière rouge pure. Maintenant, allez dans cette pièce avec quatre cartes dans votre main: un bleu pur, un vert pur, un rouge pur et un blanc pur.
- Lorsque seule la lumière bleue est allumée, il n'y aura pas de lumière de la bonne couleur pour que les cartes rouges et vertes se reflètent et elles seront donc noires. La carte bleue et la carte blanche ne refléteront que la lumière bleue et auront le même aspect bleu. Si nous prenions une photo sous une telle lumière, il n'y aurait aucun moyen de faire la distinction entre la carte bleue et la carte blanche sur la photo résultante.
- Lorsque seule la lumière verte est allumée, il n'y aura pas de lumière de la bonne couleur pour que les cartes rouges et bleues se reflètent et elles apparaîtront donc noires. La carte verte et la carte blanche ne refléteront que la lumière verte et auront le même aspect vert. Si nous prenions une photo sous un tel éclairage, il n'y aurait aucun moyen de faire la distinction entre la carte verte et la carte blanche sur la photo résultante.
- Lorsque seule la lumière rouge est allumée, il n'y aura pas de lumière de la bonne couleur pour que les cartes bleues et vertes se reflètent et donc elles auront l'air noires. La carte rouge et la carte blanche ne refléteront que la lumière rouge et auront un aspect identique rouge. Si nous prenions une photo sous une telle lumière, il n'y aurait aucun moyen de faire la distinction entre le carton rouge et le carton blanc sur la photo obtenue.
- Lorsque les voyants rouge et vert sont tous les deux allumés, il n'y aura pas de lumière de la bonne couleur pour que la carte bleue se reflète et elle aura donc un aspect noir. Le carton rouge sera rouge. La carte verte sera verte. La carte blanche, cependant, sera une combinaison de la lumière rouge et verte qu'elle reflète et apparaîtra comme jaune. Si nous prenions une photo sous une telle lumière, nous pourrions faire la distinction entre les cartes rouges, vertes et blanches, mais avec l'absence totale de lumière bleue, il n'y aurait toujours aucun moyen de faire apparaître la carte blanche en blanc en variant seulement les amplifications du rouge. , les canaux verts et bleus sur notre photo.
- Lorsque les voyants rouge et bleu sont tous deux allumés, il n'y aura pas de lumière de la bonne couleur pour que la carte verte se reflète et elle apparaîtra donc noire. Le carton rouge sera rouge. La carte bleue sera bleue. La carte blanche, cependant, sera une combinaison de la lumière rouge et bleue qu'elle reflète et semblera être violette / magenta. Si nous prenions une photo sous une telle lumière, nous pourrions faire la distinction entre les cartes rouges, bleues et blanches, mais avec l'absence totale de lumière verte, il n'y aurait toujours aucun moyen de produire du blanc uniquement en faisant varier les amplifications des rouges, verts et canaux bleus sur notre photo.
- Lorsque les voyants vert et bleu sont tous les deux allumés, il n'y aura pas de lumière de la bonne couleur pour que la carte rouge se reflète et elle sera donc noire. La carte verte sera verte. La carte bleue sera bleue. La carte blanche, cependant, sera une combinaison de la lumière verte et bleue qu'elle réfléchit et semblera être de l'eau. Si nous prenions une photo sous une telle lumière, nous pourrions faire la distinction entre les cartes vertes, bleues et blanches, mais avec l'absence totale de lumière rouge, il n'y aurait toujours aucun moyen de produire du blanc uniquement en faisant varier les amplifications des rouges, verts et canaux bleus sur notre photo.
Imaginez maintenant que nos trois sources lumineuses sont chacune sur un rhéostat et peuvent varier indépendamment en luminosité. Si nous allumons la lumière bleue à 20%, la lumière verte à 60% et la lumière rouge à 100%, nous aurons une lumière qui ressemble beaucoup à celle d'une ampoule au tungstène avec une teinte très chaude. Si nous prenions une photo de nos quatre cartes sous une telle lumière, elles sembleraient toutes être de couleurs différentes, mais les couleurs seraient déplacées vers le rouge. La principale différence par rapport à avant, cependant, est que nous avons maintenant au moins un peu de lumière de chaque couleur avec laquelle travailler. Si nous ajustons l'amplification de la caméra de chaque canal de couleur afin que la lumière rouge ne soit amplifiée qu'à 20%, la lumière verte à 33% et la lumière bleue à 100%, nous finirions avec chaque couleur ayant la même luminosité pour notre blanc carte et il semble être blanc.
L' énorme inconvénient de le faire de cette façon est que maintenant aucune des couleurs n'est plus brillante que 20% de ce que nous aurions pu obtenir si les trois lumières avaient été ajustées à 100% et les trois canaux de couleur avaient été amplifiés à 100%! Si nous décidons d'amplifier notre photo de 500% supplémentaires en post-traitement pour qu'elle ressemble à une amplification 100% RVB d'une lumière 100% RVB, nous amplifierons également le bruit de lecture de notre appareil photo de 500%! C'est pourquoi il est toujours préférable d'avoir l'éclairage le plus près possible de ce que l'on veut avant d' exposer la photo.
Comment les données brutes des photosites RVB sur le capteur sont-elles converties en valeurs RVB pixels en utilisant la distribution de lumière modélisée par la balance des blancs?
La chose à garder à l'esprit est que les filtres d'un masque Bayer ne sont pas absolus. Les trois types de cônes ne sont pas non plus dans la rétine humaine!
Un peu de lumière rouge traverse les filtres vert et bleu! De la lumière verte traverse les filtres rouge et bleu! De la lumière bleue traverse les filtres vert et rouge! C'est juste que plus de lumière rouge que verte ou bleue ne traverse les filtres rouges. Plus de lumière verte que rouge ou bleue ne traverse les filtres verts. Plus de lumière bleue que rouge ou verte traverse les filtres bleus. Mais chaque photon (quelle que soit la longueur d'onde de la lumière sur laquelle il oscille) qui le fait passer le filtre Bayer et descendre dans chaque puits de pixel est compté de la même manière que tous les autres photons qui le font bien descendre. Les données brutes du capteur sont une seule valeur de luminance monochrome pour chaque pixel bien (plus correctement appelé sensel).
De la même manière, tous les cônes dans nos rétines ont une réponse à toutes les longueurs d' onde de la lumière visible. C'est juste que le chevauchement entre le vert et le rouge est beaucoup plus proche à nos yeux que dans nos caméras.
Si les canaux rouge, bleu et vert d'un petit patch sur le capteur collectent chacun le même nombre de photons, alors pourquoi cela n'est-il pas représenté par un pixel avec des valeurs RVB égales?
La raison pour laquelle un appareil photo ne peut pas toujours utiliser la même pondération est que la couleur des différentes sources de lumière est différente. Nos yeux et notre cerveau compensent généralement ces variations de la température de couleur et de la balance des blancs de différentes sources de lumière. Nos caméras ont besoin d'un peu plus de conseils. Si l'appareil photo est réglé sur «Auto WB», il utilisera les informations qu'il recueille dans la scène pour deviner le réglage correct. Les caméras les plus élémentaires le font généralement en supposant que la chose la plus lumineuse de l'image est blanche. Les caméras modernes sont devenues très sophistiquées dans la capacité de deviner correctement la plupart du temps. Mais certains scénarios sont encore difficiles à interpréter correctement. Ainsi, les caméras permettent également à l'utilisateur de régler manuellement la température de couleur et la balance des blancs.
Pourquoi corrigeons-nous cela en déformant les valeurs en fonction de la source lumineuse?
Parce que lorsque la lumière provenant de diverses sources de lumière se reflète sur des objets blancs, la lumière réfléchie ne contient pas les mêmes quantités de rouge, de vert et de bleu par rapport à la lumière provenant d'autres sources de lumière se réfléchissant sur les mêmes objets blancs. Les couleurs des objets de notre photo sont déjà `` déformées '' lorsque la lumière frappe le capteur, en fonction de la couleur de la source lumineuse illuminant la scène que nous avons photographiée. Nous corrigeons la balance des blancs pour contrer les couleurs «déformées» causées par la source de lumière imparfaite.
Si la balance des blancs est choisie correctement, la source lumineuse ne semble-t-elle pas être d'un blanc pur? Cela est en contradiction avec le fait que les sources lumineuses n'apparaissent clairement pas d'un blanc pur en général.
Le WB "correct" pour une source de lumière donnée est une amplification des canaux R, G et B qui est plus ou moins réciproque à la force de chacun dans la source de lumière. Si la source lumineuse a plus de rouge, on amplifie davantage le canal bleu. Si la source lumineuse a plus de bleu, on amplifie davantage le canal rouge.
Si je veux qu'une image ne représente pas les couleurs des objets avec précision, mais inclue la dominante de couleurs à laquelle ma vision est soumise, alors quelle configuration de balance des blancs y parviendra?
Cela dépendra de la source lumineuse et des couleurs des objets que la source lumineuse illumine. Un bon point de départ serait d'environ 1/3 du chemin le long de l'axe de température de couleur entre la température de la source lumineuse et environ 5200 K ("lumière du jour").
Existe-t-il une sorte de paramètre global «neutre» qui ne modifie pas la dominante de couleur?
Non. Vos yeux et votre cerveau s'adaptent toujours d'une manière ou d'une autre à différentes sources de lumière. Votre appareil photo ne s'ajuste que si la balance des blancs est modifiée. Si l'appareil photo est réglé sur Balance des blancs automatique, l'appareil photo, au lieu du photographe, «choisira» la façon dont il est réglé.
Par exemple, les objets blancs n'apparaissent pas blancs dans une pièce sombre avec le voyant de sécurité rouge allumé. Je ne veux pas non plus qu'ils apparaissent blancs sur mes photos.
Dans un cas où l'éclairage est très limité dans son spectre, l'ajustement de la saturation aura généralement un plus grand effet sur la couleur perçue que l'ajustement de la balance des blancs. S'il n'y a que de la lumière rouge dans l'image, aucune amplification de vert et de bleu ne changera beaucoup cela.
Lectures complémentaires
Pour un exemple extrême de la façon dont une balance des blancs appropriée, en particulier le long de l'axe vert magenta, peut affecter la couleur (et plus) d'une photo, veuillez voir cette réponse à Lumière bleue / rouge soufflée rendant les photos floues (plusieurs images d'exemple sont inclus dans la réponse)
Pour savoir comment corriger la balance des blancs et utiliser des ajustements de couleurs sélectifs lors de la conversion de l'image brute peuvent grandement améliorer le résultat final en laissant l'appareil photo le faire, veuillez voir: Beaucoup de bruit dans mes photos de hockey. Qu'est-ce que je fais mal? (un exemple comprenant des captures d'écran des paramètres utilisés pour traiter le fichier brut est inclus)
Pour plus d'informations sur la façon de définir des réglages fins de la balance des blancs au-delà de la température de couleur dans l'appareil photo (ou, avec de nombreux appareils photo, même lorsque vous utilisez AWB), veuillez consulter: Comment annuler l'éclairage de la scène violette sur les sujets? (plusieurs exemples d'images sont inclus dans la réponse)
Quelle est la température de couleur de l'éclairage cible de la balance des blancs?
Qu'est-ce que la balance des blancs dans un appareil photo? Quand et où dois-je utiliser WB?
Quelle est la signification de la "balance des blancs"?
Pourquoi les températures élevées de la balance des blancs sont-elles plus rouges lorsque les objets plus chauds sont plus bleus?
Les fichiers RAW stockent 3 couleurs par pixel, ou une seule?
Pourquoi ma photo blanche a-t-elle une teinte bleue?
Quelle est la différence entre la balance des blancs automatique et la balance des blancs personnalisée?
Y a-t-il des raisons d'utiliser des filtres de couleur avec les appareils photo numériques?
Comment trouver le bon équilibre des blancs pour un paysage urbain nocturne?
