Фотоликбез: баланс белого цвета

Спешим заранее извиниться за отсутствие иллюстраций в материале, посвященном фотографии, но черно-белые фотографии совершенно не способны продемонстрировать правильную (или неправильную) цветопередачу, о которой пойдет речь.

Итак, начнем с того, что человеческий глаз, как ни странно, всегда видит белый цвет белым. Как ни странно, потому что лист белой бумаги может быть освещен дневным светом, закатным солнцем, лампой дневного света или лампой накаливания, что не одно и то же. Человек же при любом освещении видит белый цвет как белый, потому что необходимую цветокоррекцию автоматически проводят глаза и мозг.

Источник освещения имеет определенный цвет, и этому спектру можно поставить в соответствие некоторую температуру, до которой надо нагреть абсолютно черное тело, чтобы его излучение имело такой же спектральный состав. Эта температура получила название цветовой температуры. Цветовую температуру измеряют в кельвинах.

Пламя свечи имеет цветовую температуру около 1800 К, лампы накаливания — 2500 К, восхода солнца — 3800 К, лампа вспышки — 5500 К, голубое безоблачное небо в летний день — 11 000 К и выше. Цветная пленка или матрица фотоаппарата фиксируют цвет сцены такой, какая она есть, поэтому предметы, освещенные лампами накаливания, имеют на фотоснимке без цветокоррекции желтую окрашенность, а освещенные флуоресцентным светом — зеленоватую. В пленочной технологии для цветокоррекции применяются фотопленки для искусственного и дневного освещения, а также конверсионные светофильтры.

В контексте цвета баланс не означает гармонию или равнозначность цветов, а только их нейтральность. Нейтральность в том смысле, что цвета изображения не содержат явных оттенков других цветов, что происходит в том случае, если объект съемки освещается источником света с ярко выраженным цветовым содержанием (например, желтый для ламп накаливания и зеленоватый для флюоресцентных ламп). Изображение может содержать много синего, зеленого или желтого цвета — и быть в то же время сбалансированным.

Сбалансированное изображение должно выглядеть на снимке так, как если бы объект съемки освещался нейтрально-белым светом. Именно поэтому вместо термина “цветовой баланс” чаще употребляют другой, более техничный — “баланс белого” (white balance, или WB).

Для художественной съемки не всегда требуется точная цветопередача, поэтому и отношение к “балансу белого” здесь может быть более субъективным. Другое дело — репродукция, которая требует максимально точной цветопередачи. В этом случае приближение к идеальному “балансу белого” — главное условие правильной цветопередачи.

Как уже говорилось, сбалансированности изображения при работе с пленочными камерами добиваются правильным выбором пленки (для дневного освещения — одной, для съемки при свете ламп накаливания — другой) или применением конверсионных (то есть корректирующих “цветовую температуру” кадра) фильтров. У цифровых камер все намного проще — вы просто выбираете нужную установку “баланса белого” (автоматическое определение, вспышка, лампы накаливания, солнце и т.д.), и ваш снимок сбалансирован по цвету. (Конечно, на практике все не так уж безоблачно, но теоретически дело обстоит именно так.)

Для электроники цифрового фотоаппарата коррекция цвета, или “баланс белого цвета”, реализуется подбором коэффициентов усиления в цветовых каналах матрицы.

В случае модели RGB, где каждый цвет является суммой R — красного, G — зеленого, B — синего цветов, за эталон правильности цветопередачи взята цветопередача белой поверхности, то есть нейтрального серого при максимальном освещении.

Каналы цветности матрицы RGB калибруются по амплитудам составляющих RGB для белой поверхности.

Цифровая технология реализует автоматическую цветокоррекцию (white balance — “баланс белого”) на уровне процессора камеры. Логика процессора исходит из предположения, что усредненно кадр нейтрален в цвете, и самые яркие фрагменты кадра имеют нейтрально-белый цвет, а все остальные цвета корректируются относительно них. Для цветокоррекции в цифровой технологии достаточно изменить коэффициенты усиления в нужных цветовых каналах. Мало синего? — повышаем коэффициент усиления синего канала и получаем снимок, как бы сделанный не в свете ламп накаливания, а при дневном освещении.

Эта функция реализована в блоке запоминания изображений цифровой фотокамеры — CCD. Благодаря этому становится возможным воспроизведение относительно естественных цветов без использования фотовспышки, даже если сцены освещаются лампами накаливания или люминесцентными лампами. Однако при сравнении с фотографиями, сделанными при хорошем дневном освещении, будут заметны некоторые неизбежные различия.

Теперь внимание! Вышеописанный процесс (или программа процессора фотокамеры) запускается только тогда, когда мы собираемся на основе сигналов, идущих от элементов матрицы, сохранить изображение в JPEG-файле. Как известно, этот формат — формат с потерей качества, а качество — это просто количество оттенков цветов, которое берется для формирования всего изображения. Больше цветов — выше качество и наоборот.

Продолжим разговор о работе процессора фотокамеры. Алгоритм автоматического баланса белого частенько работает хорошо, хотя многие профессионалы считают выбор такого режима последним делом именно потому, что в сложных условиях, когда яркий цвет не является белым, “баланса белого цвета” не получается и кадр имеет искаженную цветопередачу.

Отличные результаты для фактического освещения кадра дает использование в качестве эталона белого миниатюрной белой поверхности внутри камеры, освещаемой светом от объекта съемки через отверстие рядом с объективом. Метод автоматический, быстрый и загрузка процессора минимальная. Фотограф пользуется ручным режимом только для реализации творческих фантазий.

К сожалению, подобный метод довольно дорог, и для него есть относительно более дешевая замена. Кто сказал, что фотоизображения нужно обязательно сохранять в JPEG-формате? Можно просто записать и сохранить сигналы от каждого элемента матрицы в том виде, в каком они есть. Это так называемый “сырой” (RAW) формат. Разумеется, файл в таком формате будет занимать почти на порядок больше места на цифровом носителе, и потребуется специальная программа для его чтения и обработки. Тем не менее будущее, видимо, именно за этим методом, поскольку позволяет забыть о важной настройке баланса белого при съемке, что резко повышает оперативность, вспоминая о ней только на этапе неторопливой обработки отснятого материала.

Тем не менее сегодня большая часть любительских фотокамер таким сервисом не оснащена, поэтому вернемся к настройке фотокамеры.

Итак, практически во всех цифровых фотоаппаратах фотограф с помощью специальной кнопки или в меню может вручную устанавливать тип освещения кадра — солнце, дневной свет, голубое (тень) и облачное небо, люминесцентная лампа, лампа накаливания с вольфрамовой нитью, фотовспышка и т.д., и камера делает поправку на соответствующую цветовую температуру. Эту функцию можно также использовать для расширения творческих возможностей при фотографировании. Например, если вы установите фотокамеру в режим дневного света, а будете снимать при освещении от ламп накаливания, то изображение будет иметь красный оттенок, что придаст фотографии оригинальный вид. При разумном выборе различных режимов вы сможете расширить цветовой диапазон ваших фотографий. Функции такого рода были невозможны в обычных фотокамерах, если не считать применение цветных фотофильтров (специальных стеклянных насадок на объектив).

Другой ручной режим — цветокоррекция “по белому листу” — требует некоторого времени и ухудшает оперативность съемки, но результаты обычно получаются наилучшие. В этом режиме фотограф помещает рядом с объектом съемки лист белой бумаги и, прежде чем начать собственно съемку, калибрует камеру по этому листу. Такой настройкой оснащены теперь практически все цифровые камеры, и вряд ли стоит ею пренебрегать, особенно когда снимать предстоит примерно в одинаковых условиях освещенности.

Некоторые “продвинутые” аппараты позволяют задать источник освещения непосредственно в градусах Кельвина — это полезно при студийной съемке, когда цветовая температура осветительных приборов заранее известна из их паспортов.

Цветовая температура солнечного света изменяется в течение дня. При съемке на открытом воздухе вы должны уделять особое внимание преобладанию красного цвета, когда солнце близко к горизонту при восходе и заходе. Если процесс фотографирования начинается после обеда и заканчивается поздно вечером, то вы заметите на ваших фотографиях, как изменялись цвета.

Использование функции автоматической настройки баланса белого, реализованной в вашей цифровой фотокамере, позволит вам добиваться воспроизведения относительно естественных цветов, но при недостатке освещения будет возникать красный оттенок. В такие моменты вы должны добавлять освещение с помощью встроенной вспышки.

В зависимости от того, какие чувства вы хотите выразить, красноватый оттенок может внести в атмосферу определенный смысл, что не так уж плохо. Вы сможете создать целую гамму изображений, предоставляющую большую свободу выбора.

Коррекция “баланса белого” (да и цвета в целом) — процедура каверзная, требующая большого опыта. Чем больше вы будете практиковаться в этом искусстве, тем лучше будет результат. Мы сделали интересное наблюдение — оценка сбалансированности изображения по цвету сильно зависит от настроения. Иногда вам нравятся изображения более теплых оттенков, а потом вдруг хочется чего-то более холодного (то есть кажется, что не хватает синего). Поиск оптимальной цветопередачи может иногда занять чудовищно много времени, а результат все равно не будет полностью вас устраивать. И здесь не поможет никакой RAW-формат, потому что далеко не всегда можно “алгеброй гармонию измерить”. С нами такое случается сплошь да рядом, так что если вы почувствуете, что заблудились и выдохлись в поисках “правильной” цветопередачи — не расстраивайтесь. Бывает.

1. Баланс белого. http://www.photoscape.ru/handbook/camera/white_balance.

2. Баланс белого цвета. http://ru.wikipedia.org.