О балансе белого и съемке в RAW

Решил провести эксперимент для оценки уровней экспонирования каждого канала RGB при съемке белого листа с экспокоррекцией -1 при разном освещении.

Внутрикамерный автобаланс белого сработал хорошо, выставив цвет бумаги серым, но для чистоты эксперимента при конвертации RAW в ACR фотошопа я баланс белого уточнил пипеткой.
Приведу только один снимок этого шаблона, потому что другой почти ничем от него не отличается (в альбоме есть оба):

Фотография из Фотогалереи на E1.ru


Далее самое интересное.
Вырезал из каждой картинки по квадратику и кривыми усилил контраст настолько, чтобы был максимально виден шум и вывел каждый канал в отдельности. Под каждым - их ЧБ варианты, полученные инструментом Black & White с настройками 100% в каждом канале R, G, B и по 0% в YCM.

Вот что получилось:

1. Снимок при лампе холодного света с заявленной температурой 6400K
Показания ББ в ACR: Temperature 5650, Tint +50

Фотография из Фотогалереи на E1.ru

2. Снимок при обычной лампе накаливания с температурой около ~2500К
Показания ББ в ACR: Temperature 2750, Tint +6

Фотография из Фотогалереи на E1.ru

По этим картинкам хорошо видно, что в первом случае при холодном освещении более шумным оказался красный канал, во втором с более теплым - синий, в то время как шум зеленого канала наиболее равномерен и можно сказать, что он шумит меньше остальных.

Это наводит на мысль, что при автоматической установке баланса белого, чтобы скомпенсировать по разному недоэкспонированные синий и красный каналы, конвертеру RAW пришлось их подтянуть (усилить), до уровня зеленого, в результате чего и вырос уровень шума в этих каналах.
Отсюда косвенно можно сделать вывод, что при съемке камера лучше всего экспонирует зеленый канал.

Есть желание провести этот эксперимент в условиях студийного белого света, и попробовать снять с фильтром, ослабляющим зеленый канал, используя фильтр цвета Маджента, чтобы позволить камере проэкспонировать два других цвета лучше.
Хочется верить, что такой способ смог бы дать более сочные цвета и менее шумные картинки...
Конечно цвет этого фильтра будет сильно зависеть от внешнего освещения, но как его определить - можно представить, прочитав рассуждения Алексея Тутубалина.
Вот ссылки, любезно предоставленные Виталием Lokicoon, думаю мир должен это прочесть!:
http://blog.lexa.ru/2008/01/11/balans_belogo_u_cif...
http://blog.lexa.ru/2008/01/13/balans_belogo_pri_d...
http://blog.lexa.ru/2008/01/14/balans_belogo_dlja_...
http://blog.lexa.ru/2008/01/16/balans_belogo_dlja_...

Чтобы "увидеть мир глазами камеры" я тоже получил мишень для настройки ББ в камере как это описано в этих статьях.
1. Сфотографировал эталонную мишень:

Фотография из Фотогалереи на E1.ru
2. сконвертировал снимок в специальной программе Dcraw, которая не вмешивается в уровни каналов для получения правильного баланса белого:

Фотография из Фотогалереи на E1.ru
3. вырезал квадрат мишени и применил, как написано в методике, к ней профиль sRGB gamma 1.0 и вытянул цвет в Lab и с seturation так, чтобы получилась такая картинка:

Фотография из Фотогалереи на E1.ru
4. Найдя на эталонной мишени в точке схождения лучей цвет, получил следующую мишень, для получения баланса белого способом получения "по белому листу" в камере:

Фотография из Фотогалереи на E1.ru

в результате снимая в RAW можно оценить насколько мир цвета камеры отличается от реального а не подготовленного с применением компенсации уровней при автобалансе белого в камере. Таким образом можно оценить реальные пересветы и недоэкспонирования в каналах по цветной гистограмме...
Вот пример того как в реальности видит камера первую картинку:

Фотография из Фотогалереи на E1.ru
а по гистограмме с применением данного баланса белого, видно, насколько в случае с холодным освещением был недоэкспонирован красный канал и в случае с теплым (при лампе дневного света) - синий.

Гистограмма 1-го снимка (при холодном освещении) белого шаблона. Красный недоэкспонирован более чем на 2,5 стопа:

Фотография из Фотогалереи на E1.ru

Гистограмма 2-го снимка (при теплом освещении) белого шаблона, синий недоэкспонирован более чем на 2 стопа:

Фотография из Фотогалереи на E1.ru

Напомню, что при автобалансе белого изза автоматического усиления красного и синего цветов до уровня зеленого, для того чтобы получить лист белым, и вылез весь этот шум.
Съемка производилась при iso 100!

[Сообщение изменено пользователем 01.02.2008 04:20]

… в конце семидесятых по ТВ был показан замечательный английский документальный двухсерийный фильм "Почему мы так видим".
Как раз про то, почему мы видим "правильно", а камера – что есть на самом деле.

[03:19] и [03:44] – лёгкая сумбурная попытка проделать то, что в фильме было объяснено изящно и совершенно научно.
Не имеет никакого значения отсутствие в то время цифровой техники – использовались спектрофотометры в качестве задника.

титаническая работа! красивые графики! и выводы, которые можно прочитать в любом описании сенсора цифровых камер. там, действительно, на каждый красный и синий сенсор приходится 2 зеленых, так как глаз человека наиболее чувствителен, как раз в зеленом. ну и большинство школьников знает, что в желтом нет синего :-)

какова практическая ценность данных выводов?

Ценность в том, что это опыт, до которого человек дошел САМ (!), а не через



многим любителям ознакомится с этим опытом ни сколько не помешает )




было интересно )

Именно поэтому видео у меня трёхматричное.

[Сообщение удалено пользователем 01.02.2008 11:11]

Интересно, поглядеть бы этот фильм, а то уже не первый раз о нем упоминания читаю...
Спасибо!
думаю, что в принципе это может пригодиться в практике.
Например бывает что снимая портрет мы не видим по гистограмме камеры какой канал пересвечен ибо как указывается в статье по ссылкам, гистограмма рисуется уже после применения выравнивающего алгоритма уровней в каналах применительно к вычисленному по маленькой превьюшке в камере. А имея в запасе ББ выставленный таким методом, можем сравнить снимки по реальной гистограмме которая возможно покажет пересвет в зеленом или красном, что обычно происходит, на лицах от вспышек - гистограмма хорошая а есть пятна с разглаженной фактурой кожи и потерянными деталями, и поправить экспокоррекцию, или как более действенный но кардинальный способ - применить фильтры на самих источниках света...
Потом при съемке например зимних пейзажей, белый снег может так же недоэкспонироваться например в красном а по автобалансу мы и знать этого не будем, в результате вместо фактуры поверхности снега получим плошные шумы, т.е. потеря деталей. а оценив по гистограмме полученой с применением такого ББ сможем оценить какой фильтр использовать при съемке данного пейзажа. Правда это все еще проверять надо, не пробовал... а так "мысли вслух" как говорится... :-)

Есть такая штука - спектрофотометры по ним можно смотреть баланс и выбирать фильтрр корректирующий. Впрочем истинные маньяки вполне справляются с этим на глазок. А для истинных неманьяков потеря детализации в красном или синем каналах не повод для паники. :-)

я, честно говоря, не понимаю зачем взваливать на себя работу, которую проделывает процессор камеры, полагаясь на опыт сотен и тысяч физиков-оптиков? ну получились у нас гистограммы синего и красного левее, чем гистограмма зеленого. как мне теперь из этой зеленой картинки получить белую? что я приобрету и, что потеряю? не то же ли самое делает камера? да и кто, вообще, сказал, что положение гистограммы определяет недосвет или пересвет?

а про практическую ценность, можно с примерами?
как практическая работа для закрепления материала это все, конечно, весьма интересно, но практической пользы я не вижу никакой. и вообще, чувствительность матриц в зеленом выше не потому, что они плохие, а потому, что так устроено человеческое зрение. наибольшее количество информации поступает именно в зеленом цвете. да! я допускаю, что бывают ситуации, когда автоматическая техника не справляется с задачей получения качественного снимка. и, что-то мне подсказывает, что эти случаи настолько малочисленны и настолько мизерны эти искажения, что можно на них забить.

да и сама методика уж слишком как-то "наколеночна" и, боюсь, что погрешность эксперимента сравнима с погрешностью, вносимой несовершенной автоматикой. и правильно написали про спектрофотометры. надо их использовать! только это уже не фотография, а спектрометрия :-)

хотя, конечно, интересно получить практическое подтверждение известным истинам :-)

Как раз на эти вопросы автор статей отвечает, но и дополняет что тоже указал лишь на возможную проблему...
К сожалению в подверждение или опровержение данного метода я не нашел пока объективных объяснений кроме приведенных косвенных, остается много переменных, например насколько точно сконвертировала итальянская программа dcraw, и насколько точно я откалибровал свою камеру... Но в качестве дополнительного инструмента для оценки думаю не помешает.
Про то как рисуют гистограмму обшедоступные конвертеры и внутрикамерные алгоритмы он написал так:




Как появятся обязательно предоставлю, но пока их нет, я про это сказал, но буду пробовать, и если не понравится скажу честно - да идея не имеет практического применения, но пока надеюсь что все же получится выжать больше из матрицы... :-)

у автора одна проблема. он считает, что камера экспонометрирует по гистограмме, получаемой из jpeg-превью. и ведь сам подтверждает это, приводя фотографию водопада, которая стала лучше после того, как он компенсировал выдержку.
вообще, я всегда говорю, что изобретателю гистограммы в цифровых фотокамерах надо сначала оторвать голову, а потом поставить бюст на родине. отчего-то все решили, что гистограмма, это панацея. мало того, что исходя из вида гистограммы нельзя сказать, хорошая карточка или плохая, так ведь и поканальный недосвет с пересветом из нее никак не вычислить.
и посыл изначальный у него неверный. чувствительность в зеленом задрана специально! это достоинство цифровых сенсоров, а не недостаток, с которым надо бороться.
в любом случае овчина не стоит выделки, на мой взгляд. гораздо проще замерить правильно свет, сверяясь со стариком адамсом и все будет замечательно.
ну и этот мифический недостаток цифровой техники, это не самый главный порок современной цифровой фотографии. покажите мне хотя бы один шедевр, который был испорчен благодаря повышенной чувствительности зеленого и я торжественно сдам свою камеру на склад.

нее :-) он наоборот это утверждение опровергает, говорит что именно гистограмма по джпег превью и создает ошибочный взгляд на то как на самом деле были проэкспонированы каналы...
По поводу того, что зеленый неслучайно усилен - возможно, но это не мешает проэкспонировать другие лучше с помошью фильтра например или внешгнего освещения с соответствующим цветовым сдвигом, а уже потом при обработке их понизить до необходимого уровня, тем самым вытащить больше информации в тенях и получить меньше шумов...
лично я с этим полностью согласен, никогда не считал что у ней должна быть определенная форма и не должно быть пересветов - они допустимы и порой даже необходимы для усиления эффекта восприятия яркости и т.п. Перегибы будем стараться не допускать. :-)

а то, что процесс будет состоять в изначальном уменьшении зеленого, а потом его вытягивании, это не проблема? ты же фильтром зеленый режешь, так? а потом цифровым способом его вытягиваешь, получая те же самые цифровые шумы в самом информационно насыщенном для человека канале.
не, принципы воспороизведения цвета не мы с тобой придумали. им сотни лет. смешно сейчас пытаться их опровергнуть, пытаясь выкружить мизерное улучшение качества в сугубо специальных случаях.

да, но в этом случае я полагаюсь только на бОльшую выдержку, т.е. дольше будут экспонироваться все каналы вместе, при этом я считаю не должны появиться помехи в зеленом канале... конечно любой фильтр ухудшит цвета с этим уже не поспоришь... но чем черт не шутит, надо просто попробовать... эх было б на все время...

вот именно цифровое вытягивание и хочется исключить как проблеммный способ компенсации цветового баланса

[Сообщение изменено пользователем 01.02.2008 14:50]

Визуально поканальные пересветы легко видны! Откройте РГБ редактор цвета и создайте соотв. условия! Вариантов будет немного. А недосветы никак не исправить...

это идея, надо будет попробовать действительно...

вот я и говорю, что весь этот технофетишизм идет только во вред. времени нам отпущено и так мало, а мы еще и тратим его пытаясь разобраться в шутках черта. ей богу, лучше на улицу сходить, пару кадров сделать, чем бороться за мифические микропикселы и наноуровни :-)

Позволте выразить свое мнение...
Согласен с Андрем (mine) Головиным "улучшение качества в сугубо специальных случаях". Именно как для теории и понимания того как картинка выглядет в раве, эти статьи гуд, но на практике, слишком много возни и тд, (не забывайте навентив корр. фильтр мы снижаем световой поток) да этим методом можно пользоватся, но в редких случаях, когда, ну прям кровь из носу надо получить все детали в светлых тонах и темных не прибегая к ХДР (у него тоже есть - ).

Но говорят в малых дозах даже полезно! :-D

тут ведь, дело то в том что у кого чем занималка по жизни занята, вечерами темными этим технофетишизмом иногда просто по кайфу позаниматься :-)
мне правда, как технарю пожизненному именно этим нравится заниматься, я думаю любители например поперебирать по три часа напротив одного природного вида набор фильтров кокин тоже найдутся, эт дело такое - кто как с ума сходит :-) но как вчера было сказано в передаче "Культурная революция"
- "Не важно как приобщаться к искусству, главное чтобы оно само проглотило вас с головой", тогда можно сказать - да я к нему действительно прикоснулся или оно до меня :-) ))

как раз недавно отчасти подумал об этом, снимая с градиентником вот это:

Раз уж меня тут цитируют, считаю нужным откомментировать.
Для удобства - в три записи, одну про причины, две про следствия.

Про причины

I. Разбаланс чувствительностей:
Да, у большинства цифровиков (у всех?) есть разбаланс чувствительностей по цветовым каналам. Зеленый - самый чувствительный, красный и синий - менее (от полустопа на Кодаках SLR/cn до полутора стопов на Canon 1Ds-2, другие камеры внимательно не анализировал.

II. Зачем разбаланс ?
Это все компромиссы:
1. в отличие от пленочных камер, где можно поставить пленку под галогенки, матрица не меняется (а выпускать сменные задники под разный свет - слишком дорого). Имеющийся баланс чувствительностей - компромисс (благо оно все легко корректируется в софте с каким-то качеством), скажем если уравнять красный и зеленый, то в искусственном свете мы будем иметь еще более недосвеченный зеленый, поэтому с шумами, поэтому будут проблемы с портретом.

2. Есть кривая чувствительности кремния, мы из нее вычитаем лишнее (чтобы получить цветные каналы). Мы можем вычесть больше зеленого, получив матрицу сбалансированную под дневной свет, но у нее будет ниже номинальная чувствительность (на полступени-ступень), будет ли счастлив камеровладелец получив вместо 100-3200 диапазон ISO 50-1600 ? С теми же шумами в зеленом, что были раньше на 3200...

При этом, зеленый самый важный канал, задавить (как это сейчас делают) остальные не так жалко

Итого: зеленый канал более чувствительный. А гистограммы/пересвет на экранчике нам показывают с уже приложенным балансом.

Следствие: пересвет по зеленому мы не можем диагностировать. От нас его прячут.

Лечение: нужно поставить такой баланс белого, чтобы коэффициенты при каналах были около 1.0 Как это сделать - написано в моих текстах (и повторено тут выше по ветке)

Это - 5-минутная операция, которая приведет показываемые гистограммы к реальности. Естественно, она годится только если вы снимаете в RAW.

* в отличие от пленочных камер, где можно поставить пленку под
* галогенки

можно поинтересоватся - а как это?

Итого2: при съемке в естественном освещении мы имеем недоэкспонированные относительно зеленого два других канала (при другом освещении - баланс другой).
Даже если мы зеленый не переэкспонировали, это приводит к повышению шумов в красном-синем (ибо баланс белого их "вытягивает".

Что с этим можно сделать ?

Если света не хватает - ничего. Корректирующие фильтры приведут к ослаблению зеленого, но усилить синий-красный не смогут.

Но в очень многих случаях света - достаточно. Это и съемка при дневном свете, и съемка со вспышкой и съемка в студии со вспышкой и даже съемка при галогенках (хотя про свет, отличающийся от естественного по температуре - разговор особый).

Если света хватает, то мы можем просто приглушить зеленый. Или фильтром на объективе, или, при съемке со вспышкой, фильтром на вспышке. Этим мы достигнем равномерности экспозиции по каналам т.е. уменьшения шумов по R-B. Для Кэнонов-Никонов это эквивалентно расширению динамического диапазона почти на ступень.
(а ведь ради расширения диапазона слайда на ступень извращались с проявкой так, что приятно вспомнить - а тут просто фильтр).

С галогенками все примерно так же, но нужен будет фильтр не CC20M-30M, а комбинация его с каким-то KB.

Механизм тут в точности тот же, что с балансировкой пленки под освещение. Это можно было делать и фильтрами при печати, но фильтры при съемке просто давали лучший результат. Цифра в этом смысле отличается мало, можно "фильтр при обработке" (баланс белого), но при съемке - просто лучше.