Como uma câmera implementa diferentes modos de balanço de branco?

Minha câmera (Nikon D7100) possui vários modos de balanço de branco. Estou imaginando o que acontece quando escolho opções diferentes. O que faz internamente? Ele altera a intensidade dos componentes da cor depois que uma foto é feita. Ou altera a sensibilidade dos canais de cores do sensor de imagem? O que acontece quando eu escolho o balanço de branco automático? Como ele decide quais configurações usar?

A câmera não pode alterar as sensibilidades espectrais do sensor, elas são inseridas no chip.

O que realmente acontece depende do formato do arquivo em que você está salvando. Se for um formato de arquivo Raw, o que acontece é que a configuração de balanço de branco da câmera é gravada no arquivo bruto para um processador de arquivo bruto usar para criar esse balanço de branco.

Se você está escrevendo arquivos JPEG, é um pouco diferente. A câmera conhece as sensibilidades de cores do sensor e, munida dessa informação, pode calcular quanta alteração é necessária para cada pixel e em que direção, dependendo do balanço de branco escolhido na câmera.

Lembre-se de que nada disso é feito em valores RGB, mas antes desse cálculo, usando o espaço de cores CIEXYZ. Então, dependendo do espaço do contêiner do perfil ICC escolhido na câmera, os valores XYZ para cada pixel são calculados com o novo ponto branco. Portanto, os valores XYZ da mesma cor podem resultar em valores RGB diferentes, dependendo da escolha do Adobe RGB ou sRGB.

Outros cálculos são feitos para remover o ruído do sensor ( subtração de quadro escuro ) e a alteração no ponto branco ocorre após a execução de vários algoritmos de renderização de cores para alterar os valores lineares de RGB para a cena referida RGB e, em seguida, para a saída referida como eles são gravados no espaço de cor correto.

O balanço de branco automático examina a cor predominante nas áreas mais brilhantes da cena e a utiliza como base para o que o branco deve ser. Bem como o nosso sistema visual usa adaptação cromática, mas de uma maneira muito mais simples. Há uma seção do espaço de cores XYZ chamada locus espectral. Ver abaixo

Portanto, o ponto branco é ajustado ao longo dessa linha conhecida, com base no que o sensor capta como o valor de branco mais forte. Em muitas imagens, não há um ponto branco claro, então a câmera usa essa linha para decidir onde colocar seu ponto branco em que parte do local espectral está mais próxima dos pixels mais brilhantes.

Nenhum modo altera a maneira como o sensor reage à luz nem como é lido . É por isso que as configurações do WB não têm impacto nos arquivos RAW, com duas exceções: a miniatura incorporada, que geralmente é JPEG, e os parâmetros do WB registrados no EXIF.

Os modos de balanço de branco se enquadram em 3 categorias:

• Automático: A câmera lê a cena em vários pontos e usa uma fórmula para adivinhar a temperatura da cor da luz.
• Predefinição (incluindo Kelvin): uma temperatura de cor é codificada.
• Personalizado: A câmera mede a luz refletida por um objeto que deveria ser branco para conhecer a temperatura da cor.

Em todos esses casos, os dados RAW são lidos do sensor da mesma maneira e, durante a conversão no espaço de cores definido (geralmente sRBG, mas às vezes AdobeRGB), o processador aplica uma transformação de cores para produzir cores de imagem que cancelam o balanço de branco medido.

O balanço de brancos funciona ajustando a proporção de sensibilidade entre as cores. Não há nenhum impacto real no sensor (é por isso que o balanço de brancos não importa particularmente ao fotografar em RAW).

Em uma imagem perfeitamente neutra, se você tivesse a mesma quantidade de luz vermelha, verde e azul, obteria algo como 0,8, 0,8, 0,8 para vermelho, verde e azul se tivesse 80% de cinza. Se, por outro lado, você ajustou o balanço de brancos para ser um pouco mais sensível ao azul, agora que 0,8 para azul seria multiplicado e você terminaria talvez 0,8, 0,8, 0,9 para vermelho, verde e azul , mesmo que o sensor realmente diga .8, .8, .8.

Predefinições diferentes correspondem a multiplicadores diferentes para a sensibilidade dos vários componentes de cores e os valores que o sensor realmente captura são multiplicados por essas predefinições para obter a cor final da imagem JPEG com equilíbrio de branco.