¿Qué *exactamente* es el balance de blancos?

Al establecer una configuración de balance de blancos, ajustamos la temperatura y el cambio verde-magenta a una distribución de luz de longitud de onda e intensidad que se correlaciona más estrechamente con la distribución real de luz emitida por la fuente de luz que ilumina nuestra escena.

Lo que no entiendo es por qué nuestra cámara usa esta información para cambiar la forma en que registra los datos de color RGB. Suponiendo que esta distribución ideal iluminó nuestro sensor de manera uniforme, esperaríamos que los objetos blancos/grises exhibieran una intensidad particular de rojo/verde/azul en todo el sensor, y asumo que este patrón se asignaría a valores RGB iguales en el proceso. de corrección del balance de blancos. Sin embargo, solo estoy adivinando aquí.

  • ¿Cómo se convierten exactamente los datos sin procesar de los sitios de fotos RGB en el sensor en valores de píxeles RGB utilizando la distribución de luz modelada por balance de blancos? Si los canales rojo, azul y verde de un pequeño parche en el sensor recolectan cada uno la misma cantidad de fotones, ¿por qué esto no está representado por un píxel con valores RGB iguales? ¿Por qué 'corregimos' esto distorsionando los valores según la fuente de luz?

  • Si el balance de blancos se elige correctamente, ¿no parecerá que la fuente de luz es de color blanco puro? Esto está en desacuerdo con el hecho de que las fuentes de luz claramente no aparecen en blanco puro en general.

  • Si quiero que una imagen no represente los colores de los objetos con precisión, sino que incluya el tono de color al que está sujeta mi visión, ¿qué configuración de balance de blancos logrará esto? ¿Existe una especie de configuración 'neutral' global que no altere el tono de color? Por ejemplo, los objetos blancos no se ven blancos en una habitación oscura con la luz roja de seguridad encendida. Tampoco quiero que aparezcan blancos en mis fotos.

Los dos parámetros de la configuración del balance de blancos (temperatura y cambio magenta-verde) alteran lo que la cámara cree que es la característica de amplitud de longitud de onda de la iluminación de la escena. ¿Cómo utiliza esta información (las fórmulas, lo que busca en principio) para alterar la luminancia de los canales RGB?

"¿Por qué 'corregimos' esto" <-- porque nuestros ojos (o más bien cerebros) también lo hacen. Lo que es relevante para los humanos (u otras criaturas) es principalmente el color de los objetos , no el color de la luz reflejada por los objetos. Entonces, el cerebro corrige las fuentes de luz de diferentes colores para poder reconocer mejor los colores/objetos. El propósito de la corrección del balance de blancos en las cámaras es imitar esto y producir fotos que se vean "naturales". No hay leyes fundamentales de la física detrás de esto, se trata de imitar nuestra percepción humana.
Pero mi cerebro no filtra objetos blancos en una habitación amarilla para que sean blancos. Al menos no del todo. ¿Hace el cerebro una especie de corrección parcial que debe ser igualada por la cámara?
Quiero decir que podría notar la diferencia entre una fuente de luz amarilla y una roja, no es como si el cerebro corrigiera completamente el tono de color para que no se distinguieran. Pero parece que esto es lo que pretende hacer el balance de blancos en una cámara.
Lo siento si mi comentario te hace creer que tengo las respuestas, no las tengo :) No entiendo cómo funciona la percepción humana, y esta es una pregunta interesante. Una palabra clave que puede buscar es "adaptación cromática". El campo científico que estudia la percepción se llama "psicofísica".
Hay información interesante aquí , por ejemplo, en la página 58 y en adelante. Es una pena no tener tiempo para leerlo ahora :(
Quiero decir que podría notar la diferencia entre una fuente de luz amarilla y una roja . Pero, ¿puedes notar la diferencia entre un objeto rojo a la luz del día y un objeto rojo en el interior bajo una luz LED blanca? No, tu salvado lo está corrigiendo. Sí, eres muy exigente. ;) Una cámara puede, y también puede cambiarlo.
@Myridium La cuestión es que cuando mira un objeto blanco iluminado por una bombilla incandescente de 3000 K, su cerebro sabe que el objeto es blanco porque compensa el tono de color amarillento ambiental (y la luz de tungsteno es objetivamente muy amarillo-naranja aunque lo consideramos "blanco"). Sin embargo, cuando mira una foto con un balance de blancos demasiado cálido, se verá mal porque, en ese caso, es la foto la que está blanquecina y no la luz ambiental. en el entorno en el que estás mirando la foto.
@Myridium Todo depende de la naturaleza de la luz amarilla. Si es una luz amarilla con un espectro muy estrecho, nuestros ojos no pueden distinguir la diferencia entre un objeto amarillo y uno blanco. Pero si es una luz de espectro más amplio que está centrada en amarillo, nuestros ojos (y cerebro) pueden notar la diferencia.

Respuestas (5)

Nuestros ojos y nuestro cerebro hacen cosas a diario que hacen que los efectos del LSD parezcan relativamente moderados.

Una de las cosas que hace nuestro cerebro es una actividad propia de equilibrio de color. Nadie sabe con certeza por qué, pero se teoriza que lo hacemos para que sea más fácil rastrear a las presas cuando entran y salen de las sombras (las presas reflejan el cielo azul mientras están en la sombra, por lo que se vuelven más azules). Independientemente de por qué, nuestro cerebro lo hace.

Esto es notablemente obvio si eres un buceador. Los rojos son cortados por la columna de agua con bastante rapidez. De hecho, a 30 m, el rojo es un color de camuflaje. Sin embargo, no percibimos esto cuando buceamos. Creemos que estamos viendo colores perfectos. Sostenga una tarjeta blanca en 30 m de agua y le parecerá "blanca".

Ahora toma una foto de esa tarjeta. La cámara ve recuentos de fotones sin procesar. Lo va a llamar como es. Muchos menos fotones rojos llegarán a la cámara, por lo que registrará menos rojo en la imagen. ¡No hay problema!

La necesidad de equilibrar el color surge cuando intentas ver esas fotos cuando no estás a 30 m bajo el agua. Su cerebro hará su balance de color, como lo hizo bajo el agua, pero ahora lo hace con respecto a la iluminación percibida en la habitación. Si estás en una habitación razonablemente iluminada, tu cerebro se sintonizará para percibir un objeto blanco (como el borde blanco sin imprimir alrededor de una foto) como "blanco". Ahora la imagen se ve horriblemente azul. Este es un modelo preciso de cuántos fotones rojos golpean tu ojo cuando estabas en profundidad, pero ahora tu cerebro ya no corrige el color.

La solución es el balance de blancos. Elige un objeto "blanco" en la imagen (que en realidad es un montón de píxeles azulados) y declara "Quiero que la gente piense que esto es blanco". El software hace un mapeo de colores para hacer de manera efectiva lo que su cerebro estaba haciendo antes. Una vez impresa, esta región de píxeles toma el color de la luz de la habitación (generalmente bastante amarillento), pero ahora tu cerebro hace las correcciones correctamente, ¡y percibes el blanco!

Ese es casi el final de la historia. Esto funciona muy bien para la impresión. En una pantalla, el cerebro tiene un poco más de problemas para hacer buenas conjeturas en las correcciones de color porque el brillo de la pantalla no se escala con la luz de la habitación que te rodea. Si está editando una foto profesionalmente, es común elegir una habitación con iluminación muy constante y "equilibrar el color" del monitor para que las cosas que se muestran como "blancas" se muestren como "blancas" cuando se impriman.

Entonces, cuando miramos una imagen en un monitor, para que esa imagen tenga un balance de blancos correcto, también debemos saber el tipo de corrección que hacen nuestros ojos en este monitor, ¿verdad? Por ejemplo, si tomamos una foto física, protegida del agua, con nosotros hacia el océano que tenía el balance de blancos correcto en tierra, ya no se verá justo debajo del océano, ¿verdad? El rojo y el verde serían exagerados. Entonces, cuando hacemos el balance de blancos 'correctamente' en una foto, ¿en qué condiciones de iluminación estándar deberíamos intentar que la foto se vea correctamente?
@Myridium: Una foto es un medio físico. Debido a que el color real (en fotones) que muestra depende de la luz que cae, si balanceaste tu imagen para que el "blanco del papel" fuera tu punto blanco, la falta de rojos en la luz del océano causaría que el papel blanco partes de la imagen para ser azul (fotónico), que su ojo ajustaría de nuevo a blanco. Si bajara su monitor LCD e hiciera el mismo experimento, se vería de un rojo chillón.
Gran respuesta. Como mencionó la diferencia entre ver la imagen en un monitor y en papel, señalaré que la elección del papel también juega un papel. Pensamos en el papel de impresión fotográfica como "blanco", pero si compara diferentes papeles uno al lado del otro, verá que varían bastante en color. Algunos son de "blanco brillante", mientras que otros tienen un tono amarillento.

¿Por qué 'corregimos' esto distorsionando los valores según la fuente de luz?]

Porque tu sistema visual responde a cambios relativos en las intensidades de diferentes colores, mientras que el sensor de la cámara registra intensidades absolutas. Si te paras bajo una farola de sodio por un tiempo, te acostumbras a que la luz sea "blanca" aunque sea de un color bastante diferente al de la luz del sol. Y la propia luz solar cambia de color según la hora del día, las condiciones atmosféricas, etc., pero la mayoría de las veces también pensamos en la luz solar como "blanca".

Si el balance de blancos se elige correctamente, ¿no parecerá que la fuente de luz es de color blanco puro?

No creo que la correlación sea tan directa. Considere una lámpara incandescente que ilumina una habitación: la mayor parte de la luz que ilumina los objetos en la habitación probablemente se refleja en las paredes y otros objetos antes de que golpee los objetos que está mirando y rebote en su ojo. Por lo tanto, debe tener en cuenta el color de la pared, etc. Si ajusta el balance de blancos en la cámara para hacer que una hoja de papel se vea blanca en una foto, la imagen de la fuente de luz aún podría verse un poco blanquecina porque el resto de la habitación juega un papel importante. (Sin embargo, por lo general, si toma una fotografía de una bombilla desnuda, obtiene algo muy blanco solo porque está sobreexpuesto).

Si quiero que una imagen no represente los colores de los objetos con precisión, sino que incluya el tono de color al que está sujeta mi visión, ¿qué configuración de balance de blancos logrará esto?

Eso es lo que hace RAW: registra exactamente lo que ve el sensor sin ajustes. Sin embargo, también registra la configuración del balance de blancos, por lo que su software puede hacer un ajuste apropiado al renderizar la imagen.

¿Hay una configuración de balance de blancos que nos permita ver estos datos de color sin procesar? Acepto que está contenido en el RAW, pero ¿cómo lo extraigo? Además: ¡gran punto sobre la luz ambiental 'rebote'! No había pensado en eso.
Los datos RAW no tienen color, solo tienen valores de luminancia monocromática para cada píxel. Cuando se muestran los datos, se tienen en cuenta las diferencias en los valores entre los píxeles filtrados para la luz roja, verde o azul. El punto blanco seleccionado determina el sesgo exacto para cada color del filtro de mosaico RGB. A continuación, se interpola un valor RGB para cada píxel en función del valor de cada píxel y los valores de los píxeles circundantes.
+1 para la sección media. Con demasiada frecuencia se ignora el efecto de la luz reflejada de otros objetos. Tome una foto al aire libre de un niño en lo alto de un columpio. Luego tome una foto desde el nivel del suelo un minuto después del mismo niño bajo la misma luz del sol acostado sobre el césped muy verde y examine críticamente la diferencia en el tono de la piel y los colores de la ropa debido a la luz del sol reflejada en el césped.

La respuesta general a lo que te estás preguntando es que existe una gran diferencia entre la simple escena fotométrica registrada por nuestros ojos o una cámara y los resultados de filtrar estos datos sin procesar a través de procesos de percepción humana. Un fenómeno de percepción humana que podría estar estrechamente relacionado con lo que está preguntando puede ser este , en el que incluso la cantidad de luz puede influir en nuestra impresión subjetiva de su "calidez" o "frialdad".

Con suerte, habrá mejores respuestas, pero es un lugar para comenzar a reflexionar sobre cuán compleja es la situación. :)

Por cierto, sospecho firmemente que la capacidad de ser consciente de las variaciones en las fuentes de luz varía bastante entre las personas, y probablemente se puede "aprender" hasta cierto punto una vez que comienzas a prestarle atención... al menos, lo sé. que soy mucho más consciente de ello de lo que solía ser.

PENSAMIENTO ADICIONAL: En respuesta a su último punto, me parece que incluso cuando queremos capturar una impresión del color de la luz en una escena, la impresión "objetiva" literal de la cámara sigue siendo demasiado fuerte, ya que nuestras impresiones son probablemente siendo "corregido" al menos hasta cierto punto, incluso cuando somos conscientes del color de la luz. El mejor resultado subjetivo probablemente se logre dividiendo la diferencia, por así decirlo.

Gracias por el comentario-respuesta. Mis pensamientos habían estado yendo a lo largo de esta línea. Tal vez nuestros ojos mitiguen pero no eliminen el tinte de color. El balance de blancos se establecería entonces para encontrar el mismo medio feliz que nuestros ojos.

¿Qué es exactamente el balance de blancos?

'Blanco' no tiene balance de color/balance de blancos. Las fuentes de luz tienen un balance de color. La amplificación de la luz recolectada por el sensor de una cámara necesaria para hacer que algo se vea o se reproduzca, ya que el blanco tiene un balance de color. Se puede hacer que la luz de cualquier temperatura de color/balance de blancos con un espectro lo suficientemente completo se vea blanca en una foto. También se puede hacer que se vea naranja, azul, rojo o cualquier otro color que deseemos que se vea ajustando la amplificación de los canales rojo, verde y azul en la imagen que hemos tomado bajo esa luz. A la amplificación total del canal para los tres canales de color en las fotografías la llamamos balance de blancos .

Diferentes fuentes de luz emiten luz a diferentes temperaturas de color y tintes. Incluso las fuentes de "luz blanca" que emiten luz que incluye la mayor parte o la totalidad del espectro visible suelen tener la mayor parte de su luz centrada en varias temperaturas de color. Si estas fuentes de luz son lo que se conoce como 'radiadores de cuerpo negro', la luz que emiten está determinada por su temperatura medida en grados Kelvin. Los gases brillantes en la superficie de las estrellas, por ejemplo, son radiadores de cuerpo negro. Lo mismo ocurre con la mayoría de los metales cuando se calientan hasta que comienzan a brillar, luego se derriten y finalmente se convierten en vapor si se calientan lo suficiente. La escala de temperaturas que produce colores específicos de los radiadores de cuerpo negro se expresa en grados Kelvin y es un eje de la rueda de colores que se mueve desde el azul de un lado hasta el ámbar del otro lado. Esto es a lo que nos referimos comoTemperatura de color .

Pero la temperatura del color es solo un eje único a través de la rueda de color de 360°. Lo que llamamos balance de blancos incluye toda la rueda de colores. Las fuentes de luz que no son radiadores de cuerpo negro pueden emitir luz de un color que no se encuentra a lo largo del eje de temperatura de color. Dicha luz puede ser más magenta o más verde que el color más cercano que cae a lo largo del eje de temperatura de color. A veces lo llamamos tono de color o tono de eje verde←→magenta. Para expresar completamente el color dominante de una fuente de luz, no solo necesitamos definir su ubicación a lo largo del eje de temperatura de color azul←→ámbar, sino que también debemos definir su ubicación a lo largo del eje de tinte verde←→magenta que es perpendicular al eje azul←→ámbar. (Cuando usamos solo una temperatura de color para describir adecuadamente una fuente de luz, es porque el tinte de esa fuente de luz es neutral, es decir, cae en el eje de la temperatura de color sin sesgo hacia el verde o el magenta). La mayoría de las fuentes de luz natural emiten luz que cae a lo largo del eje de temperatura de color.

Sin embargo, todavía no hemos descrito completamente la naturaleza de la luz de una fuente de luz cuando hemos definido la cantidad de azul←→ámbar y verde←→magenta que es el componente más dominante de esa luz.

Las fuentes de luz no solo emiten luz centrada en ciertas longitudes de onda (que nuestros ojos/cerebro interpretan como ciertos colores), sino que algunas fuentes emiten luz que tiene una gama más amplia de longitudes de onda/colores que otras. Las bombillas de tungsteno, por ejemplo, emiten luz centrada alrededor de 3000K. Pero una cantidad de casi todo el rango de longitudes de onda de la luz visible está incluida en la luz de una bombilla de tungsteno. Es solo que la luz emitida por una bombilla de tungsteno está dominada por el rango de alrededor de 3000K. Las luces de vapor de sodio, por otro lado, emiten un espectro muy estrecho de luz alrededor de 2500K. Pero las luces de vapor de sodio de alta presión no emiten ninguna luz en algunos segmentos muy amplios del espectro visible. Prácticamente toda la luz que emiten está muy cerca de los 2500K. Las fuentes que emiten un espectro más limitado del rango de longitudes de onda que llamamos luz visible son aún más problemáticas cuando tratamos de corregir el balance de blancos para obtener el color preciso de los objetos que iluminan. Si una fuente de luz no emite ninguna luz azul, no habrá ninguna luz para que los objetos azules la reflejen. Si no hay señal azul para amplificar, no importa cuánto amplifiquemos el canal azul, no veremos azul (aparte del azul falso causado por el ruido de lectura de la cámara en el canal azul).

Los ajustes que hacemos entre la información sin procesar recopilada por la cámara y la foto con la que queremos terminar que hace que algo se vea blanco no es una temperatura de color per se, es un filtro de compensación que ajusta las intensidades relativas del rojo, verde y componentes azules en la imagen para que los valores de rojo, verde y azul sean iguales para los objetos que deseamos que aparezcan en blanco o gris neutro. Asignamos un número de temperatura de color (5500K) o un nombre de balance de blancos (fluorescente frío) a un determinado conjunto de multiplicadores porque es el adecuado que se necesita para compensar una foto que se tomó bajo una luz centrada en esa temperatura de color y con eso tinte.Si la luz utilizada fue muy azul, entonces debemos aplicar un filtro muy naranja para corregir el tinte azul de la luz. Es por eso que a pesar de que la luz de 10000K es muy azul cuando movemos el control deslizante en nuestra aplicación de procesamiento sin formato hasta 10000K, hace que las cosas filmadas bajo una luz más amarilla se vean naranjas. Es por eso que, aunque la luz de 2500 K es muy cálida, cuando movemos el control deslizante en nuestra aplicación de procesamiento sin procesar hasta 2500 K, hace que las cosas tomadas con más luz amarilla se vean muy bien.

Una vez más, en cualquier configuración de temperatura de color en particular, es posible que también necesitemos modificar la configuración del eje verde←→magenta que corre aproximadamente perpendicular al eje azul←→amarillo en una rueda de color para hacer que un objeto en particular se vea blanco. Esto se debe a que no todas las fuentes de luz emiten luz que cae exactamente a lo largo del continuo de temperatura de color definido por la temperatura, en grados Kelvin, de un radiador de cuerpo negro. Por ejemplo, la iluminación LED que se usa actualmente para la iluminación del escenario en muchos clubes nocturnos pequeños puede tener un tinte mucho más magenta que el que emitirá un radiador de cuerpo negro a cualquier temperatura. Las típicas luces fluorescentes de estilo antiguo, por otro lado, emiten un tinte mucho más verde que el que irradia un cuerpo negro.

Cuando modificamos la configuración de temperatura de color de una foto que hemos tomado, no cambiamos el color de la luz que estaba presente cuando se tomó la foto. Más bien, cambiamos cuánto se amplifica cada uno de los canales RGB en comparación con los otros dos canales RGB.

Una configuración de balance de blancos es un conjunto de multiplicadores para los canales rojo, verde y azul que es apropiado para aplicar a una foto tomada bajo la luz de una temperatura de color y tinte específicos. Esto afecta el color que aparecerán varios objetos en la foto, pero no cambia "su balance de blancos" porque esos objetos no tienen un balance de blancos: la luz que los iluminaba tiene un balance de blancos.

Si fotografiamos un objeto blanco bajo una luz de 2700K, debemos aplicar una configuración de temperatura de color de 2700K para que ese objeto se vea blanco en nuestra fotografía. Si fotografiamos el mismo objeto bajo una luz centrada en 8000K, debemos aplicar una configuración de temperatura de color de 8000K para que el objeto se vea blanco en nuestra fotografía. Si aplicamos multiplicadores RGB (es decir, una configuración de temperatura de color ) apropiados para una luz de 5000K a la primera imagen tomada con una iluminación de 2700K, el objeto blanco se verá amarillo/naranja, si aplicamos multiplicadores RGB apropiados para 5000K a la segunda imagen que se tomó con una iluminación de 8000K iluminar el objeto blanco se verá azul.

El término balance de blancos también se usa para describir la forma en que intentamos corregir los tintes de color en fotografías tomadas bajo esos diversos tipos de fuentes de luz.

¿Recuerdas cuando dijimos que diferentes fuentes de luz emiten luz a diferentes temperaturas de color y balances de blancos? Esto afecta los colores que parecen tener las cosas que iluminan. Afecta el color que nuestros ojos y cerebros ven en ellos. También afecta el color que ven nuestras cámaras. Aunque nuestras cámaras están diseñadas para imitar la forma en que nuestros ojos y cerebro crean color, no lo hacen exactamente igual.

Nuestros sistemas ojo/cerebro son increíblemente buenos para adaptarse a diversas fuentes de iluminación, en particular aquellas que se han encontrado en la naturaleza desde el principio de los tiempos (¿recuerdas esos radiadores de cuerpo negro?). También les va bastante bien con esas fuentes artificiales que hemos inventado que imitan de cerca tales fuentes de luz natural. Nuestros cerebros pueden compensar las diferencias en las fuentes de luz y percibimos que la mayoría de los objetos tienen el mismo color bajo diferentes tipos de fuentes de luz.

Sin embargo, las cámaras deben ajustar el sesgo que dan a los canales rojo, verde y azul en las imágenes que capturan. A menos que le hayamos dicho a la cámara, a través de una configuración como 'luz del día' o 'sombra' o 'fluorescente' o 'tungsteno', cuál es el color de la fuente de luz, tiene que hacer una 'suposición fundamentada' basada en pistas en el escena. Cuando las escenas no dan las pistas esperadas, como cuando las partes más brillantes de la escena no son de un color neutro/blanco, la cámara a menudo puede equivocarse. Otro escenario que a menudo puede engañar a las cámaras de una manera diferente es cuando la mayor parte del encuadre tiene un brillo uniforme que la cámara intentará exponer como un brillo medio a medio camino entre el blanco puro y el negro puro.


Entonces, ¿cómo funciona todo esto?

Imagina que tienes una habitación completamente oscura sin ventanas. En esa habitación hay tres fuentes de luz separadas. Uno emite luz azul pura, otro emite luz verde pura y el otro emite luz roja pura. Ahora entra en esa habitación con cuatro cartas en la mano: una azul pura, una verde pura, una roja pura y una blanca pura.

  • Cuando solo esté encendida la luz azul, no habrá luz del color correcto para que las tarjetas roja y verde se reflejen y, por lo tanto, se verán negras. La tarjeta azul y la tarjeta blanca reflejarán solo luz azul y se verán idénticamente azules. Si tomáramos una foto bajo esa luz, no habría forma de discriminar entre la tarjeta azul y la tarjeta blanca en la fotografía resultante.
  • Cuando solo la luz verde esté encendida, no habrá luz del color correcto para que las tarjetas rojas y azules se reflejen y, por lo tanto, se verán negras. La tarjeta verde y la tarjeta blanca reflejarán solo luz verde y se verán idénticamente verdes. Si hiciéramos una foto con esa luz, no habría forma de discriminar entre la tarjeta verde y la tarjeta blanca en la fotografía resultante.
  • Cuando solo esté encendida la luz roja, no habrá luz del color correcto para que las tarjetas azul y verde se reflejen y, por lo tanto, se verán negras. La tarjeta roja y la tarjeta blanca reflejarán solo luz roja y se verán idénticamente rojas. Si tomáramos una foto bajo esa luz no habría forma de discriminar entre la tarjeta roja y la tarjeta blanca en la fotografía resultante.
  • Cuando las luces roja y verde estén encendidas, no habrá luz del color correcto para que la tarjeta azul se refleje y, por lo tanto, se verá negra. La tarjeta roja se verá roja. La tarjeta verde se verá verde. La tarjeta blanca, sin embargo, será una combinación de la luz roja y verde que refleja y parecerá amarilla. Si tomáramos una foto bajo esa luz, podríamos discriminar entre las tarjetas roja, verde y blanca, pero con la ausencia total de luz azul, no habría manera de que pudiéramos hacer que la tarjeta blanca pareciera blanca solo variando las amplificaciones de la roja. canales , verde y azul en nuestra foto.
  • Cuando las luces roja y azul estén encendidas, no habrá luz del color correcto para que la tarjeta verde se refleje y, por lo tanto, se verá negra. La tarjeta roja se verá roja. La tarjeta azul se verá azul. La tarjeta blanca, sin embargo, será una combinación de la luz roja y azul que refleja y parecerá púrpura/magenta. Si tomáramos una foto bajo esa luz, podríamos discriminar entre las tarjetas roja, azul y blanca, pero con la ausencia total de luz verde, no habría manera de que pudiéramos producir blanco solo variando las amplificaciones de las tarjetas roja, verde y blanca. canales azules en nuestra foto.
  • Cuando las luces verde y azul estén encendidas, no habrá luz del color correcto para que la tarjeta roja se refleje y, por lo tanto, se verá negra. La tarjeta verde se verá verde. La tarjeta azul se verá azul. La tarjeta blanca, sin embargo, será una combinación de la luz verde y azul que refleja y parecerá aguamarina. Si tomáramos una foto bajo esa luz, podríamos discriminar entre las tarjetas verde, azul y blanca, pero con la ausencia total de luz roja, no habría manera de que pudiéramos producir blanco solo variando las amplificaciones de las tarjetas roja, verde y blanca. canales azules en nuestra foto.

Ahora imagine que nuestras tres fuentes de luz están cada una en un reóstato y se pueden variar de forma independiente en brillo. Si encendemos la luz azul al 20 %, la luz verde al 60 % y la luz roja al 100 %, tendremos una luz que se parece mucho a la de una bombilla de tungsteno con un tinte muy cálido. Si tomáramos una foto de nuestras cuatro tarjetas bajo esa luz, todas parecerían ser de diferentes colores, pero los colores cambiarían hacia el rojo. Sin embargo, la diferencia clave con respecto a antes es que ahora tenemos al menos algo de luz de cada color con la que trabajar.Si ajustamos la amplificación de la cámara de cada canal de color para que la luz roja solo se amplifique al 20 %, la luz verde al 33 % y la luz azul al 100 %, terminaríamos con cada color teniendo el mismo brillo para nuestro blanco. tarjeta y parecería ser blanca.

La GRAN desventaja de hacerlo de esta manera es que ahora ninguno de los colores es más brillante que el 20 % de lo que podríamos haber obtenido si las tres luces se hubieran ajustado al 100 % y los tres canales de color se hubieran amplificado al 100 %. Si decidimos amplificar nuestra foto en un 500 % adicional en el procesamiento posterior para que parezca una amplificación 100 % RGB de una luz 100 % RGB, ¡también amplificaremos el ruido de lectura de nuestra cámara en un 500 %! Por eso siempre es preferible conseguir la iluminación lo más cerca posible de lo que queremos antes de exponer la fotografía.


¿Cómo se convierten exactamente los datos sin procesar de los sitios de fotos RGB en el sensor en valores de píxeles RGB utilizando la distribución de luz modelada por balance de blancos?

Lo que hay que tener en cuenta es que los filtros en una mascarilla de Bayer no son absolutos. ¡Tampoco lo son los tres tipos de conos en la retina humana!

¡ Algo de luz roja atraviesa los filtros verde y azul! ¡ Algo de luz verde atraviesa los filtros rojo y azul! ¡ Algo de luz azul atraviesa los filtros verde y rojo! Es solo que pasa más luz roja que verde o azul a través de los filtros rojos. A través de los filtros verdes pasa más luz verde que roja o azul. A través de los filtros azules pasa más luz azul que roja o verde. Pero cada fotón (independientemente de la longitud de onda de la luz en la que esté oscilando) que pasa el filtro de Bayer y baja a cada píxel se cuenta igual que cualquier otro fotón que pasa por ese píxel. Los datos sin procesar del sensor son un único valor de luminancia monocromáticopara cada pozo de píxel (más propiamente llamado sensel).

ingrese la descripción de la imagen aquí

De la misma manera, todos los conos de nuestras retinas tienen alguna respuesta a todas las longitudes de onda de la luz visible. Es solo que la superposición entre el verde y el rojo está mucho más cerca en nuestros ojos que en nuestras cámaras.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si los canales rojo, azul y verde de un pequeño parche en el sensor recolectan cada uno la misma cantidad de fotones, ¿por qué esto no está representado por un píxel con valores RGB iguales?

La razón por la que una cámara no puede usar siempre la misma ponderación es que el color de varias fuentes de luz es diferente. Nuestros ojos y cerebros suelen compensar estas variaciones en la temperatura de color y el balance de blancos de las diferentes fuentes de luz. Nuestras cámaras necesitan un poco más de orientación. Si la cámara está configurada en 'Auto WB', utilizará la información que recopila en la escena para adivinar la configuración correcta. Las cámaras más básicas suelen hacer esto asumiendo que lo más brillante de la imagen es blanco. Las cámaras modernas se han vuelto muy sofisticadas en la capacidad de adivinar correctamente la mayor parte del tiempo. Pero ciertos escenarios aún les resultan difíciles de interpretar adecuadamente. Por lo tanto, las cámaras también brindan al usuario la capacidad de configurar la temperatura de color y el balance de blancos manualmente.

¿Por qué 'corregimos' esto distorsionando los valores según la fuente de luz?

Porque cuando la luz de varias fuentes de luz se refleja en objetos blancos, la luz reflejada no contiene las mismas cantidades de rojo, verde y azul en comparación con la luz de otras fuentes de luz que se reflejan en los mismos objetos blancos. Los colores de los objetos en nuestra foto ya están 'distorsionados' cuando la luz incide en el sensor, según el color de la fuente de luz que ilumina la escena que fotografiamos. Hacemos la corrección del balance de blancos para contrarrestar los colores 'distorsionados' causados ​​por la fuente de luz imperfecta.

Si el balance de blancos se elige correctamente, ¿no parecerá que la fuente de luz es de color blanco puro? Esto está en desacuerdo con el hecho de que las fuentes de luz claramente no aparecen en blanco puro en general.

El balance de blancos "correcto" para una fuente de luz dada es una amplificación de los canales R, G y B que es más o menos recíproca a la fuerza de cada uno en la fuente de luz. Si la fuente de luz tiene más rojo, amplificamos más el canal azul. Si la fuente de luz tiene más azul, amplificamos más el canal rojo.

Si quiero que una imagen no represente los colores de los objetos con precisión, sino que incluya el tono de color al que está sujeta mi visión, ¿qué configuración de balance de blancos logrará esto?

Dependerá de la fuente de luz y de los colores de los objetos que ilumina la fuente de luz. Un buen lugar para comenzar sería aproximadamente 1/3 del camino a lo largo del eje de temperatura de color entre la temperatura de la fuente de luz y aproximadamente 5200 K ("luz del día").

¿Existe una especie de configuración 'neutral' global que no altere el tono de color?

No. Tus ojos y tu cerebro siempre se ajustan de una forma u otra a diferentes fuentes de luz. Su cámara no se ajusta a menos que se cambie el balance de blancos. Si tiene la cámara configurada en Balance de blancos automático , la cámara, en lugar del fotógrafo, "elegirá" cómo se ajusta.

Por ejemplo, los objetos blancos no se ven blancos en una habitación oscura con la luz roja de seguridad encendida. Tampoco quiero que aparezcan blancos en mis fotos.

En el caso de que la iluminación tenga un espectro muy limitado, el ajuste de la saturación normalmente tendrá un mayor efecto en el color percibido que el ajuste del balance de blancos. Si solo hay luz roja en la imagen, ninguna cantidad de amplificación de verde y azul cambiará mucho eso.


Otras lecturas

Para ver un ejemplo extremo de cómo el balance de blancos adecuado, particularmente a lo largo del eje verde magenta, puede afectar el color (y más) de una foto, consulte esta respuesta a La luz azul/roja apagada hace que las fotos se vean desenfocadas (Varias imágenes de ejemplo son incluido en la respuesta)

Para ver cómo la corrección del balance de blancos y el uso de ajustes de color selectivos al convertir de RAW pueden mejorar enormemente el resultado final en lugar de dejar que la cámara lo haga, consulte: Mucho ruido en mis fotos de hockey. ¿Qué estoy haciendo mal? (se incluye un ejemplo que incluye capturas de pantalla de la configuración utilizada para procesar el archivo sin procesar)

Para obtener más información sobre cómo establecer ajustes finos de balance de blancos más allá de la temperatura de color en la cámara (o, con muchas cámaras, incluso cuando se usa AWB), consulte: ¿Cómo cancelar la iluminación púrpura del escenario en los sujetos? (varias imágenes de ejemplo están incluidas en la respuesta)

¿Cuál es la temperatura de color de la iluminación objetivo del balance de blancos?
¿Qué es el balance de blancos en una cámara? ¿Cuándo y dónde debo usar WB?
¿Cuál es el significado de "balance de blancos"?
¿Por qué las temperaturas altas del balance de blancos son más rojas cuando los objetos más cálidos son más azules?
Los archivos RAW almacenan 3 colores por píxel, ¿o solo uno?
¿Por qué mi imagen blanca tiene un tono azul?
¿Cuál es la diferencia entre el balance de blancos automático y el balance de blancos personalizado?
¿Hay razones para usar filtros de color con cámaras digitales?
¿Cómo encuentro el balance de blancos adecuado para un paisaje urbano nocturno?

Las fuentes de luz no tienen balance de color.
@MichaelClark: creo que entiendo: tenemos 3 tipos de conos en nuestros ojos, por lo que tres tipos diferentes de fotositos (RGB) probablemente sean lo suficientemente buenos para replicar todo lo que podemos ver. Cualquier otra cosa sería redundante. Ahora, con tres canales diferentes, y teniendo en cuenta el brillo general de la imagen, nos quedan 2 grados de libertad para jugar con la amplificación relativa de los canales. La temperatura es uno de estos, y el cambio verde/magenta es el otro. Todavía me parece extraño que no solemos percibir nuestras fuentes de luz como blancas. Tal vez debido al rebote de la luz ambiental.

La electrónica y la mente humana son cosas diferentes. Como ya se mencionó, nuestros ojos ajustan la iluminación/escena por nosotros.

La luz, en física, son longitudes de onda. En longitudes de onda hay diferentes frecuencias. Estas diferentes frecuencias determinan el color. A continuación se muestra un ejemplo muy simplificado de la relación entre colores y longitudes de onda:

ingrese la descripción de la imagen aquí

De: http://science.hq.nasa.gov/kids/imagers/ems/visible.html

A partir de esto, puedes entender que diferentes fuentes de luz emiten diferentes frecuencias. Por favor vea otro gráfico simplificado:

ingrese la descripción de la imagen aquí

De: http://micro.magnet.fsu.edu/primer/lightandcolor/lightsourcesintro.html

Las cámaras en realidad pueden capturar más que nuestros ojos. Aquí es donde entra en juego el balance de blancos. Para que una cámara muestre lo que ven nuestros ojos, ajusta el balance de blancos.

Si quiero que una imagen no represente los colores de los objetos con precisión, sino que incluya el tono de color al que está sujeta mi visión, ¿qué configuración de balance de blancos logrará esto?

Balance de blancos automático. Si los resultados de su cámara no son satisfactorios, cambie el balance de blancos. ¡Puede que aprendas algo!

Recuerde, las cámaras son muy sofisticadas en estos días. Pero no tan sofisticado como el cuerpo humano.

"Las cámaras en realidad pueden capturar más que nuestros ojos" - si no me equivoco, las cámaras digitales tienen 'fotositos' rojos, verdes y azules que se comportan en principio de manera muy similar a los conos del ojo humano. Los conos de nuestro ojo se desensibilizan parcialmente, pero no totalmente, según cómo la distribución de frecuencias estimule las células. Supongo que la cámara emula esta desensibilización alterando la luminancia de los canales RGB. Pero , ¿ exactamente cómo lo altera dada alguna distribución de luz?
Además: tengo experiencia en física, ¡así que no hay necesidad de escatimar en detalles ásperos!
Mide la temperatura de color. Altera los canales rojo y azul, en general.
@myridium Los conos en su ojo se concentran en una pequeña parte de la retina (llamada fóvea), por lo que su ojo solo ve el color en una parte de la imagen. Tu cerebro se encarga del resto. Una cámara, OTOH, detecta el color en toda la imagen.