DSLR na cestě časem - 21. díl
18.2.2009, Roman Pihan, článek
Problematiku vyvážení bílé a základní možnosti digitálních fotoaparátů při vyvážení bílé jsme probrali v minulém díle. Dnes tuto problematiku rozšíříme o automatiku vyvážení bílé (AWB), její problémy a možnost vyvážení bílé na barevnou teplotu v Kelvinech.
Základní možnosti vyvážení bílé typicky obsahující přednastavené barvy světla pro žárovku, zářivku, slunce, blesk, pod mrakem a stín jsme probrali v minulém díle. Většina digitálních fotoaparátů ale nabízí ještě další volby.
Vedle pevně předprogramovaných druhů světel (barev) má typická DSLR k dispozici ještě další volby:
Každý digitální fotoaparát i kamera má k dispozici možnost automatického vyvážení bílé. To bývá logicky přednastavené v amatérské fotografické zóně (plná automatika, scénické režimy) a oprošťuje fotografa od potřeby se o vyvážení bílé starat. Automatické vyvážení bílé se snaží eliminovat vliv barvy okolního světla na barvy předmětů, a to aniž fotograf specifikuje druh, a tím i barvu okolního světla. Fotoaparát si ale barvu okolního světla nemůže jednoduše změřit, protože barva (tam odkud se fotografuje) nemusí být stejná s barvou na předmětu.
Příklad:
Fotografujete oknem z místnosti osvětlené žárovkou portrét na ulici, kde je denní světlo. V místě fotografa/fotoaparátu je světlo červené (žárovka), kdežto na ulici je lehce modré světlo odpovídající ikoně „Pod mrakem“. Z tohoto důvodu nelze použít jakýkoliv senzor barvy přímo na fotoaparátu.
Barva světla, které svítí na vás, se nemusí shodovat s barvou světla, kterou fotografujete. Není proto možné použít žádný senzor barvy na těle DSLR a je třeba se spoléhat na světlo prošlé objektivem (TTL).
Automatické vyvážení bílé nemůže použít k odhadu vyvážení bílé jiné údaje než světlo prošlé objektivem (to odpovídá světlu ze skutečné scény), a tedy data ze senzoru. Automatické vyvážení bílé se proto provádí výpočtem z obrazových dat poskytnutých senzorem při výpočtu snímku z RAW, a to buď přímo ve fotoaparátu při tvorbě JPEG fotografie nebo až v PC.
Automatické vyvážené bílé pracuje na principu barevného průměru snímku. Jednoduše smíchá barvy všech pixelů a zjišťuje, zda snímek jako celek nemá nějaký známý barevný nádech. Červený barevný nádech potom vyhodnotí jako žárovku a kompenzuje (potlačí) jej, modrý barevný nádech vyhodnotí jako světlo ve stínu a potlačí proto modrou atd. Světlým tónům je přitom dávána větší důležitost než tmavým, a tak se v pravém slova smyslu vyvažuje bílá.
Automatické vyvážení bílé (AWB) bude skvěle fungovat u snímků, kde je dostatek různých barev, a barevný průměr je proto neutrální.
AWB pracuje celkem dobře pro barevně rozbité snímky, kde jsou rovnoměrně zastoupeny všechny barvy a kde se na barevnou neutralitu snímku jako celku lze spolehnout. Potýká se ale se dvěma velkými problémy:
1. První problém AWB nastane v případě, že snímek má z podstaty věci převažující barevný nádech – například zelená vegetace. Potom funkce AWB jde přirozeně „proti“ barvě, do snímku „tvrdošíjně“ doplňuje bílou, a tím snímek nechtěně barví do jeho doplňkové barvy – v tomto případě do doplňkové k zelené - tj. fialové. Některé fotoaparáty jsou na tento problém náchylnější, jiné méně. V každém případě se ale výsledky automatického vyvážení bílé zlepšují, když je na snímku alespoň jeden hodně světlý (ale ne přeexponovaný) prvek.
Doplňkové barvy v RGB modelu (vpravo) používaném ve fotoaparátech jsou barvy modelu CMYK (vlevo). Přebytek zelené tak bude snímky barvit do fialové, přebytek červené do azurové atd.
Nahoře vyváženo ručně na „Slunce“, což byla pravda, dole použito automatické vyvážení bílé. Přebytek červené ve snímku považoval fotoaparát za světlo žárovky, a proto přidal modrou. Snímek nemusí být špatný, neodpovídá ale realitě, což například u dokumentárních snímků, snímků lidí či módy je fatální.
2. Druhý problém AWB je, že barevně kolísá. Pokud například pořídíte sérii snímků jednoho objektu (například nevěsty v bílých šatech) s nastavením na AWB, tak nevěsta bude mít na každém snímku jinak barevné šaty (ty původní byly bílé!). AWB totiž každý snímek počítá znova, a tím každý snímek koriguje jinak podle jeho barevného obsahu. Barva objektů, které jsou na snímku společně s nevěstou (například jiní lidé a jejich oblečení) bude proto barvit šaty nevěsty. Není to drama, ale leží-li snímky vedle sebe na stole, je to velmi nepříjemné a neprofesionální.
Pokud vedle nevěsty v bílém stojí někdo v červeném, AWB obarví nevěstu do modré. Pokud vedle nevěsty stojí někdo v modrém, AWB obarví nevěstu do žluté. AWB proto barevně kolísá snímek od snímku, což při prohlížení série fotografií působí velmi nepříjemně.
Pamatujte proto, že je lepší nepřesně odhadnout ikonku vyvážení bílé (nastavit například pod mrakem) a mít v nejhorším případě všechny snímky lehce barevně nepřesné ale všechny stejné (!) než použít AWB a mít snímky barevně kolísající. Zejména při prezentaci série fotografií z jednoho místa a se stejnými objekty je to markantní a velmi nepříjemné.
Barvu je možné vyjádřit také teplotou, na kterou je třeba zahřát „černé těleso“, které protože je černé, tak žádné světlo neodráží, a září tedy jen díky své teplotě. Čím vyšší bude tato teplota, tím méně červené a více modré bude těleso vyzařovat. Tohoto známého faktu se používá při nastavování vyvážení bílé na barevnou teplotu v Kelvinech, kdy teplota je vlastně číslo známé a normované barvy. Teplota 5500 K hrubě odpovídá bílé barvě s rovným vyváženým spektrem.
Ukázka barevného spektra různých zdrojů podle jejich barevné teploty.
Proto je na některých pokročilých fotoaparátech možnost vyvážit bílou na barevnou teplotu v Kelvinech. Znáte-li teplotu světelného zdroje, je možné ji do fotoaparátu přímo zadat, a tím bílou přesně vyvážit. Na některých běžných a na většině fotografických světlech bývá totiž jejich barevná teplota přímo uvedena. Pamatujte ale, že tato barevná teplota platí pro samotný zdroj a může ji změnit stínítko, difuzér, odraz od barevných ploch, stěn, stropu atd.
Ukázka možností nastavení barevné teploty v Kelvinech na fotoaparátu. Rozsah bývá od cca 2800 do 10000 K. Tato možnost bohužel na řadě fotoaparátů chybí.
U mnoha světelných zdrojů lze jejich barevnou teplotu přímo nalézt.
Příště problematiku vyvážení bílé dokončíme.
Další možnosti vyvážení bílé
Vedle pevně předprogramovaných druhů světel (barev) má typická DSLR k dispozici ještě další volby:
- Automaticky (AWB)
- Zadání barevné teploty v Kelvinech (K) – nebývá k dispozici u všech fotoaparátů
- Uživatelsky (Custom) – viz příští díl
Automatické vyvážení bílé (Automatic White Balance, AWB)
Každý digitální fotoaparát i kamera má k dispozici možnost automatického vyvážení bílé. To bývá logicky přednastavené v amatérské fotografické zóně (plná automatika, scénické režimy) a oprošťuje fotografa od potřeby se o vyvážení bílé starat. Automatické vyvážení bílé se snaží eliminovat vliv barvy okolního světla na barvy předmětů, a to aniž fotograf specifikuje druh, a tím i barvu okolního světla. Fotoaparát si ale barvu okolního světla nemůže jednoduše změřit, protože barva (tam odkud se fotografuje) nemusí být stejná s barvou na předmětu.
Příklad:
Fotografujete oknem z místnosti osvětlené žárovkou portrét na ulici, kde je denní světlo. V místě fotografa/fotoaparátu je světlo červené (žárovka), kdežto na ulici je lehce modré světlo odpovídající ikoně „Pod mrakem“. Z tohoto důvodu nelze použít jakýkoliv senzor barvy přímo na fotoaparátu.
Barva světla, které svítí na vás, se nemusí shodovat s barvou světla, kterou fotografujete. Není proto možné použít žádný senzor barvy na těle DSLR a je třeba se spoléhat na světlo prošlé objektivem (TTL).
Automatické vyvážení bílé nemůže použít k odhadu vyvážení bílé jiné údaje než světlo prošlé objektivem (to odpovídá světlu ze skutečné scény), a tedy data ze senzoru. Automatické vyvážení bílé se proto provádí výpočtem z obrazových dat poskytnutých senzorem při výpočtu snímku z RAW, a to buď přímo ve fotoaparátu při tvorbě JPEG fotografie nebo až v PC.
Jak automatické vyvážení bílé pracuje
Automatické vyvážené bílé pracuje na principu barevného průměru snímku. Jednoduše smíchá barvy všech pixelů a zjišťuje, zda snímek jako celek nemá nějaký známý barevný nádech. Červený barevný nádech potom vyhodnotí jako žárovku a kompenzuje (potlačí) jej, modrý barevný nádech vyhodnotí jako světlo ve stínu a potlačí proto modrou atd. Světlým tónům je přitom dávána větší důležitost než tmavým, a tak se v pravém slova smyslu vyvažuje bílá.
Automatické vyvážení bílé (AWB) bude skvěle fungovat u snímků, kde je dostatek různých barev, a barevný průměr je proto neutrální.
Potíže automatického vyvážení barev (AWB)
AWB pracuje celkem dobře pro barevně rozbité snímky, kde jsou rovnoměrně zastoupeny všechny barvy a kde se na barevnou neutralitu snímku jako celku lze spolehnout. Potýká se ale se dvěma velkými problémy:
1. První problém AWB nastane v případě, že snímek má z podstaty věci převažující barevný nádech – například zelená vegetace. Potom funkce AWB jde přirozeně „proti“ barvě, do snímku „tvrdošíjně“ doplňuje bílou, a tím snímek nechtěně barví do jeho doplňkové barvy – v tomto případě do doplňkové k zelené - tj. fialové. Některé fotoaparáty jsou na tento problém náchylnější, jiné méně. V každém případě se ale výsledky automatického vyvážení bílé zlepšují, když je na snímku alespoň jeden hodně světlý (ale ne přeexponovaný) prvek.
Doplňkové barvy v RGB modelu (vpravo) používaném ve fotoaparátech jsou barvy modelu CMYK (vlevo). Přebytek zelené tak bude snímky barvit do fialové, přebytek červené do azurové atd.
Nahoře vyváženo ručně na „Slunce“, což byla pravda, dole použito automatické vyvážení bílé. Přebytek červené ve snímku považoval fotoaparát za světlo žárovky, a proto přidal modrou. Snímek nemusí být špatný, neodpovídá ale realitě, což například u dokumentárních snímků, snímků lidí či módy je fatální.
2. Druhý problém AWB je, že barevně kolísá. Pokud například pořídíte sérii snímků jednoho objektu (například nevěsty v bílých šatech) s nastavením na AWB, tak nevěsta bude mít na každém snímku jinak barevné šaty (ty původní byly bílé!). AWB totiž každý snímek počítá znova, a tím každý snímek koriguje jinak podle jeho barevného obsahu. Barva objektů, které jsou na snímku společně s nevěstou (například jiní lidé a jejich oblečení) bude proto barvit šaty nevěsty. Není to drama, ale leží-li snímky vedle sebe na stole, je to velmi nepříjemné a neprofesionální.
Pokud vedle nevěsty v bílém stojí někdo v červeném, AWB obarví nevěstu do modré. Pokud vedle nevěsty stojí někdo v modrém, AWB obarví nevěstu do žluté. AWB proto barevně kolísá snímek od snímku, což při prohlížení série fotografií působí velmi nepříjemně.
Pamatujte proto, že je lepší nepřesně odhadnout ikonku vyvážení bílé (nastavit například pod mrakem) a mít v nejhorším případě všechny snímky lehce barevně nepřesné ale všechny stejné (!) než použít AWB a mít snímky barevně kolísající. Zejména při prezentaci série fotografií z jednoho místa a se stejnými objekty je to markantní a velmi nepříjemné.
Stupně Kelvina, barevná teplota
Barvu je možné vyjádřit také teplotou, na kterou je třeba zahřát „černé těleso“, které protože je černé, tak žádné světlo neodráží, a září tedy jen díky své teplotě. Čím vyšší bude tato teplota, tím méně červené a více modré bude těleso vyzařovat. Tohoto známého faktu se používá při nastavování vyvážení bílé na barevnou teplotu v Kelvinech, kdy teplota je vlastně číslo známé a normované barvy. Teplota 5500 K hrubě odpovídá bílé barvě s rovným vyváženým spektrem.
Ukázka barevného spektra různých zdrojů podle jejich barevné teploty.
Barevná teplota | Světelný zdroj |
1000-2000 K | Svíčky a ohně |
2500-3500 K | Běžné žárovky |
4000-5000 K | Běžné žárovky |
5000-6000 K | Slunný den |
5500-6000 K | Fotografický blesk |
6000-7000 K | Pod mrakem |
7000-8000 K | Ve stínu slunce = ve světle oblohy |
8000-10000 K | Ve stínu slunce = ve světle oblohy na horách |
Typická barevná teplota různých druhů zdrojů světla.
Proto je na některých pokročilých fotoaparátech možnost vyvážit bílou na barevnou teplotu v Kelvinech. Znáte-li teplotu světelného zdroje, je možné ji do fotoaparátu přímo zadat, a tím bílou přesně vyvážit. Na některých běžných a na většině fotografických světlech bývá totiž jejich barevná teplota přímo uvedena. Pamatujte ale, že tato barevná teplota platí pro samotný zdroj a může ji změnit stínítko, difuzér, odraz od barevných ploch, stěn, stropu atd.
Ukázka možností nastavení barevné teploty v Kelvinech na fotoaparátu. Rozsah bývá od cca 2800 do 10000 K. Tato možnost bohužel na řadě fotoaparátů chybí.
U mnoha světelných zdrojů lze jejich barevnou teplotu přímo nalézt.
Příště problematiku vyvážení bílé dokončíme.
