Rychlá navigace

Zdroje světla a jejich barva

Mozek a bílá

Teplota světla

Definice bílé

Digitál versus film

Proč se během dne mění
  barva světla

Vyvážení bílé na digitálech

Vyvážení bílé na Canon

Digitální filtry

Bracketing vyvážení bílé

Postprocessing

Praktické ukázky

Komentáře čtenářů

          vyvážení bílé na DSLR

Vyvážení bílé (white balance) - funkce, která nemá obdobu u klasických fotoaparátů. Tento pojem zavedly filmové a televizní kamery a logicky se dostal i do digitální fotografie. Právě možnost vyvážení bílé je jedna z obrovských výhod digitálních fotoaparátů. Obdobou vyvážení bílé na filmových aparátech je výměna typu filmu - v praxi a terénu velmi nepohodlná činnost.

Svíčka je velmi studeným a tudíž teplým zdrojem světla vyznačujím se silným nádechem do červena.
Canon EOS 10D, 1/8s, f/2.5, ISO800, vyvážení bílé

  Zdroje světla a jejich barva

Běžné zdroje světla (které považujeme za bílé) ve skutečnosti nejsou bílé. Mají svojí barvu - přesněji řečeno své spektrum. Nejběžnějším zdrojem světla je slunce, které vytváří denní světlo, často však přes mraky, mlhu, smog atd. Změna barvy denního světla (jeho spektra) je během dne velmi dramatická a závisí na čase, počasí, nadmořské výšce atp. Denní světlo je například při zamračeném dni trochu do modra v porovnání s poledním sluncem a naopak ranní nebo večerní sluneční světlo je do červena. Běžná žárovka je velmi červená, blesk je trochu do modra a výbojky (např. v pouličních lampách) jsou naopak zelené.

Když se díváte na bílý papír, nedíváte se na žádnou "jeho" bílou. Díváte se na světlo, které na papír dopadá a papír ho odráží. A bílý je proto, že odráží vše - čili nemění spektrum světla, které na něj dopadá. Osvítí-li bílý papír bílé světlo, papír je bílý. Osvítí-li bílý papír modré světlo, papír je modrý. Takže osvítí-li bílý papír denní světlo, jakou má vlastně "bílý" papír barvu? Z fyzikálního hlediska má barvu světla, které na něj dopadá. A denní světlo má dramaticky rozdílnou barvu! A přesto vždy a bez váhání řekneme, že papír je bílý...

Teplota světla
Již Max Planck zjistil, že spektum světla, které vyzařuje těleso, je funkcí jeho teploty. Proto se často barva světla vyjadřuje teplotou. Vyjádření představuje teplotu absolutně černého tělesa, na kterou je třeba ho zahřát, aby těleso vyzařovalo právě hledanou barvu. Teplota světla se vyjadřuje v Kelvinech (şC = K - 273).

Teplota v K

Zdroj světla

  1200-1500 Svíčka
2500-3200 Běžná žárovka (40-200W)
3000-4000 Východ/západ slunce
4000-5000 Zářivka
5000-6000 Sluneční světlo (slunný den)
Fotoblesk
6000-8000 Zamračený a mlhavý den
8000-11000 Modré nebe bez slunce
(např. na horách)

 

 

  Mozek a bílá

Příčina tohoto nedorozumění je v tom, že lidský mozek je silně tolerantní na bílou. Mozek prostě "ví", že papír je bílý a signály, které mu posílají oči, upraví na bílou i když oči posílají třeba namodralou. Proto nelze jednoznačně říci, co to je bílá. Vnímání bílé se mění v závislosti na tom, jak se mozek podle okolních podmínek překalibroval a pro kalibraci použil zkušenosti o barvách předmětů nashromážděných během celého života.

A teď si představte, že vyfotíte třeba svojí přítelkyni ve světle běžné žárovky (která má červené světlo). Fotoaparát zaznamená správně barvy (odraz červené barvy od pleti Vaší přítelkyně) a fotolab Vám udělá fotku. Vy si ale fotku prohlížíte ve dne a Váš mozek je nakalibrován na den. Fotka Vám tím přijde nepřirozeně červená!

Aby se to nestalo, musíte před vyfocením přítelkyně v červeném světle žárovky dát fotoaparátu příkaz: "Teď budeš fotit v červeném světle, které ale budeš považovat za bílé!" Fotoaparát si překalibruje senzory a vyrovná červené světlo žárovky snížením citlivosti na červenou. Tím vznikne fotografie, kde pleť Vaší přitelkyně bude mít přirozenou barvu jako kdyby byla osvícena bílým světlem. Neboli - fotoaparát se překalibroval jako mozek, čili si vyvážil bílou (provedl White Balance).

  Definice bílé

Aby se v tom dalo alespoň trochu vyznat, CIE (Commission Internationale de L'Éclairage) definovala spektrum několika standardních světel. Na obrázku representuje spektrální křivka A spektrum halogenové žárovky. Křivka C je starší a již též nepoužívaný standard "denního světla". Dnes se používají křivky D50 (5000 K), D55 (5500 K), D65 (6500 K), D75 (7500 K) jež representují denní světlo při různých barevných teplotách. Standard D65 odpovídá běžnému dennímu světlu.

  Digitál versus film

Každému je vcelku jasné, že digitální fotoaparáty díky svému principu snadno vyvažují bílou. Jak je to ale u filmových foťáků? Ty žádné vyvážení bílé nemohou mít, protože nemají senzory ale film. Proto se prodávají v podstatě 2 druhy filmů - na denní světlo a na umělé světlo (žárovku = červené světlo). Vyvážení bílé se řeší barevnými filtry (použitím filtru opačné barvy se eliminuje přebytečná barva světla). Víc se pro vyvážení bílé u filmů udělat nedá nemluvě o nutnosti střídat filmy, když fotíte střídavě ve dne a v umělém světle. Výsledkem je, že na negativech jsou snímky často dost špatně barevně vyvážené a v 95% bílou vyvažuje až minilab při tvorbě papírových fotek.

Je-li na fotografii Vaše přítelkyně, je to legrace. Barva lidské pleti (tzv. pleťovka) je každému známá a nikomu nečinní problémy (ani obsluze minilabu) ji doladit. Ale co fotografie netradičních scén, kreativní fotografie - kde barevné posuny jsou často záměrem atp? Kouzlo vyvážení bílé u digitálních fotoaparátů je v tom, že proces vyvážení a tím správného zaznamenání barev podle záměru autora se řeší již při záznamu. Tím se eliminuje možnost nedorozumění a autor má barevné podání snímků pod svojí plnou kontrolou!

  Metody vyvážení bílé na DSLR

Vyvážení bílé na digitálních fotoaparátech v zásadě funguje 5 možnými způsoby (ne každý aparát má ale všechny možnosti):

  1. Automaticky

  2. Přednastavené zdroje světla

  3. Ručně na konkrétní teplotu světla

  4. Ukaž mi něco bílého (šedého) a já se na to vyvážím 

  5. Dodatečně v počítači ze souboru RAW

1. Automaticky (Automatic White Balance - AWB)
Jako už v naší době vždy a všude, je i u foťáků k dispozici plně automatický režim - hlavně nic nechtít po uživateli. Fotoaparát používá nějaký druh sensoru, tím monitoruje okolní světlo a podle informace z něj vyvažuje bílou - prostě upravuje citlivost RGB snímačů (CMOS nebo CCD) tak, jak senzor bílé vidí barvu okolního světla. Zní to jednoduše a kupodivu to i na většině digitálů funguje docela dobře. Pro běžné fotky a za standardních světelných podmínek je to přijatelná volba.

Ale ani automatické vyvážení bílé není neomylné nehledě na nestandardní podmínky, zejména v umělém světle. Proto většina fotoaparátů střední a vyšší třídy má další volby umožňující ruční nastavení bílé.

Příklad toho, kde automatické vyvážení bílé musí selhat, jsou externí blesky. Selhat to musí proto, že až do okamžiku záblesku blesk nesvítí, takže foťák netuší jakou barvu blesk bude mít a navíc hrozí, že foťák vyváží bílou třeba na slabé světlo žárovky,které ale v okamžiku odpálení blesku bude zcela potlačeno. Automatika také selhává při slabém světle, kde expozice je třeba 10 vteřin. Důvod je stejný - ze slabého světla nelze dobře stanovit bílou.

2. Přednastavené zdroje světla
Většina fotoaparátů střední a vyšší třídy má několik přednastavených druhů světel - od červených (žárovka) až po modré (focení ve stínu). Uživatel pouze sdělí, jaké světlo předpokládá. Je to jednoduché, jasné, jen to nezapomenout při změně světla přepnout. Není to ale moc přesné.

Problém přednastavených druhů světel je také v tom, že názvy se vztahují ke zdroji světla bez ohledu na barvu předmětů světlo odrážející. Budete-li s bílým světlem fotit ve žlutě vymalovaném pokoji - všechno bude žluté. Proto typické názvy přednastavených zdrojů světel není třeba brát moc dogmaticky. Např. typický přednastavený druh světla tungsteen (halogenová žárovka) bude fungovat na většinu červených zdrojů - třeba západ slunce...

3. Ručně na konkrétní teplotu světla
Znáte-li teplotu okolního světla (nebo blesku) v K, prostě ji na foťáku nastavíte a on na ní vyváží bílou. Přesné a rychlé. Problém jen je znát tu teplotu. Na trhu jsou také měřiče bílé, které vám přesně sdělí teplotu okolního světla.

4. Ukaž mi něco bílého a já se na to vyvážím 
Moje nejoblíbenější volba. Prostě ukážete foťáku něco bílého nebo neutrálně šedého (nejlépe 18% šedou tabulku nebo bílý papír nebo polystyren), stisknete tlačítko a on si na to vyváží bílou. Jinak řečeno - jestli si tvůj mozek přeje toto považovat za bílou, já si vyvážím senzory tak, aby to v tomto světle opravdu bílé bylo. Velmi přesné a rychlé. Proto si ve fotobrašně nosím 18% šedou tabulku - v nouzi postačí čistý list matného bílého papíru A4. 18% šedá tabulka se dá koupit v lepších foto obchodech za asi 200,- korun.

5. Dodatečně v počítači ze souboru RAW
Tady je princip trochu jiný. Ne každý foťák to také umí. Vtip je v tom, že na kartu nezapíšete hotovou fotku, ale surová data ze senzoru (tzv. RAW data) a vyvážení bílé (včetně dalšího zpracování jako je ostrost obrazu, saturace barev atp.) provedete až následně v počítači. Bílou tím vlastně při focení nemusíte vyvažovat. RAW formát je většinou 12 bitový, kdežto fotka 8 bitová, takže přebytečné 4 bity jsou dostatečná reserva na provádění barevných korekcí. Nápad dobrý, ale každou fotku musíte zpracovávat v PC a jeden obrázek trvá cca 20-30 vteřin. Proto se tento způsob hodí spíše pro náročné snímky, kde vám práce za to stojí.

Protože ale většina foťáků společně s RAW ukládá i náhledový JPEG (o to větší nároky na kartu) vyvážení bílé je vhodné nastavit i v RAW režimu kvůli uvedenému JPEG obrázku. Případná chyba ale není kritická - prostě použijete RAW. Podrobně se režimem RAW zabývá článek Parametry obrazu a RAW.

 
Proč se během dne mění barva světla?
Logickou otázkou je, proč se během dne tak dramaticky mění barva světla, když na Zemi svítí stále stejné Slunce. Odpověď leží v zemské atmosféře a v jejím vlivu na barvu světla:


Při jasném počasí přezáří silné slunce modře svítící oblohu a je tedy jediným zdrojem, který ovlivňuje barvu světla.


Jsou-li slunce i obloha zastíněny mraky, barva slunce i oblohy se zprůměruje.


Objekty ve stínu nejsou ozářeny přímo sluncem a relativní síla světla z oblohy silně stoupne. Protože je ale obloha mnohem modřejší než slunce, fotky ze stínu jsou studenější (modřejší).


Zemská atmosféra vlivem malých částic v ní pohlcuje modré složky světla. Proto slunce pro pozorovatele červená tím více, čím delší trasu urazí světlo atmosférou. To je důvod oranžovo-červených západů a východů slunce.

Canon EOS 10D, 1/180sec, f/6.7, ISO200,
vyvážení bílé 5200K, Thajsko

Ruční nastavení bílé má proti automatice ještě jednu podstatnou výhodu. Všechny fotografie ze stejného místa budou barevně vyvážené. Na zcela přesném nastavení ani tolik nezáleží jako na tom, aby společně pozorované fotografie neměly barevné rozdíly. Dáte-li si práci s vyvážením bílé, práce se vám bohatě odmění barevným souladem fotografii pozorovaných v sérii.

Vyvážení bílé na DSLR Canon

Digitální zrcadlovky Canon mají většinu výše uvedených možností - viz tabulka:

Ikona

Popis

Teplota v K

EOS 10D/20D

EOS 300D/350D

Automatické vyvážení bílé

3000-7000

ANO

ANO

Tungsten (halogenová žárovka)

3200

ANO

ANO

Fluorescent (zářivka)

4000

ANO

ANO

Sunny and daylight (slunné dny venku)

5200

ANO

ANO

Cloudy and hazy days (zamračené a zamlžené dny)

6000

ANO

ANO

Flash (pro blesk)

6000

ANO

ANO

Shade (stinná místa venku)

7000

ANO

ANO

Custom (ukaž mi bílou, já se na ní vyvážím)

2000-10000

ANO

ANO

Kelvin (nastavení na K v kroku po 100 K)

2800-10000

ANO

NE

RAW

Možnost záznamu typu RAW a vyvážení bílé v PC

2800-10000

ANO

ANO

 

  Digitální filtry

Co se stane, když provedete ruční vyvážení bílé  ale foťáku neukážete bílou ale jinou barvu? Fotoaparát se na ní vyváží a tím docílíte efektu barevného filtru doplňkové barvy k ukázané barvě. Ukážete-li něco modrého, výsledná fotografie bude do červena a tím teplejší. Ukážete-li něco červeného, výsledná fotografie bude do modra (studenější). Podrobný článek na téma digitální filtry i s praktickými ukázkami přinesl časopis PhotoLife. Aplikace digitálních filtrů nic nestojí a jste omezeni pouze svojí představivostí!

  Bracketing vyvážení bílé

Bracketing - postup, kdy fotoaparát udělá více fotek (obvykle 3), každou s jiným nastavením. Tím máte šanci si v PC vybrat tu, která je nejlepší. DSLR Canon umějí tzv. White Balance Bracketing. V podstatě Vám udělají 3 fotky s různým nastavením bílé (o kolik se liší můžete v menu nastavit) a tím umožní výběr té nejlepší. Spotřebovává to ale jak čas, tak i místo na kartě.

  Postprocessing

Postprocessing - neboli následné zpracování v PC. Většina obrazových editorů (ACDSee, PhotoShop, Zoner a mnoho dalších) umožňuje dodatečné nastavení bílé. Kliknete na něco co je bílé (ideální je, máte-li na fotce někde v rohu vyfocenou i 18% šedou tabulku) a ony přepočítají celý obrázek. Co může být jednodušší? No ono to ale zas až tak jednoduché není z několika důvodů:

  1. Upravit tímto způsobem třeba 100 špatně vyvážených fotek je prostě strašná práce

  2. Přeuložení v JPEG formátu vždy způsobuje ztrátu kvality

  3. Třetí a asi nejzávažnější problém je pouze 256 barevných hladin každého kanálu. O co jde? Jak známo, každý pixel má 3 byte, 1 pro Red, 1 pro Green a 1 pro Blue. Každý byte má 256 možných hodnot. A tak i když celkový počet všech možných barev je uctihodných 2563 = 224 = 16.777.216, tak pokud potřebujete zobrazit plynulý přechod pouze 1 barvy (třeba modrá obloha) tak vlastně máte k dispozici "jen" 256 odstínů. A to je občas velmi málo! Pokud v PC (a nikoliv při snímání nebo z RAW) přidáváte třeba červenou a tím vyvažujete bílou, připravujete se o její odstíny (pokud musíte kvůli vyvážení bílé červenou 2x zesílit, z 256 odstínů máte k dispozici už jen 128). A tím nezanedbatelně a viditelně trpí kvalita obrazu!

  Praktické ukázky

První ukázka demonstruje vliv nastavení bílé při standardním venkovním osvětlení. Podle očekávání automatika funguje velmi dobře a rozdíl mezi ručním nastavením na nebo a automatikou je velmi malý ( klikněte na větší obrázek):



Takto vyvážila snímek automatika nastavení bílé. Usoudila na teplotu 5850K.


Takto by vypadal snímek při vyvážení na žárovku, tungsten, 3200K.


Takto by vypadal snímek při vyvážení na zářivku, fluorescent, 4000K.


Takto by vypadal snímek při vyvážení na denní světlo, daylight, 5200K.


Takto by vypadal snímek při vyvážení na pod mrakem, cloudy, 6000K.


Takto by vypadal snímek při vyvážení na pod stín, shade, 7000K.

 

Druhá ukázka demonstruje vyvážení bílé při umělém osvětlení. Automatika opět funguje velmi dobře, volba dává o něco věrnější barvy (méně červené), ruční vyvážení je nejpřirozenější. Ukázky současně dokumentují fakt, že lidské oko a mozek jsou tolerantnější na posun do červené než do modré. Příčinou je fakt, že lidský mozek je na červený posun zvyklý ze světla ohně a ze západů a východů slunce ( klikněte na větší obrázek):

 

Takto nějak by vypadal snímek při zcela ručním vyvážením bílé.
 


Takto vyvážila snímek automatika nastavení bílé. Usoudila na teplotu 5850K.


Takto by vypadal snímek při vyvážení na žárovku, tungsten, 3200K.


Takto by vypadal snímek při vyvážení na zářivku, fluorescent, 4000K.


Takto by vypadal snímek při vyvážení na denní světlo, daylight, 5200K.


Takto by vypadal snímek při vyvážení na pod mrakem, cloudy, 6000K.


Takto by vypadal snímek při vyvážení na pod stín, shade, 7000K.

 

Komentáře čtenářů

Dobrý den, jsem fotograf amatér a ještě k tomu začátěčník. S velkým zaujetím čtu články na Vašich vynikajících stránkách. Vlastním Canon 350 D s objektivem 28-135 USM. Při výběru vhodného filtru jsem narazil na otázku, na kterou si neumím odpovědět. Při fotografování v přírodě používám automatické nastavení bílé. Co se stane použiju-li například oteplující filtr Hoya 81A? Nepřenastaví si fotoaparát bílou zpět a filtr se mine účinkem? To byla otázka první a druhá "záhada" je na podobné téma.
Korekcí vyvážení bílé se zcela jistě dá vliv filtru, třeba opět Hoya 81A, částečně nebo zcela nahradit. Tento filtr podle údajů výrobce snižuje teplotu chromatičnosti z 3400 °K na 3200 °K, KR 2. Podobného výsledku partně dosáhnu i posunutím vyvážení bílé o jeden či více dílků do jantarové, purpurové nebo oboje najednou. ALE v příručce k fotoaparátu se píše, že "jedna úroveň korekce modré/jantarové odpovídá ekvivalentu 5 mired filtru pro konverzi teploty chromatičnosti". Otázka tedy zní, jaký je vztah mezi snížením teploty chromatičnosti o 200 °K u filtru Hoya 81A (KR 2) a jednotkou Mired použitou u fotoapárátu Canon 350 D? Na podobný problém patrně narazím i u oteplujícího polarizačního filtru.

Jirka Jelínek, 4.10.2005

Zdravím pane Jelínek! Máte 100% pravdu - automatické vyvážení bílé skutečně jde PROTI filtru. Používáte-li barevné filtry, používejte tedy fixní nastavení bílé (stačí ikonky slunce, zamračeno atp.). Korekcí bílé - jejím jakýmsi "umyslným chybným nastavením" na doplňkovou barvu filtru - se dá účinek filtru nahradit. Mired je definován jako 1 000 000 / teplota v K, neboli teplota 5000K je 1 000 000 / 5 000 = 200 mired. Posun o 5 mired má tedy na různých teplotách různý vliv.

Mějte se a přeju pěknou bílou!  7.10.2005 

Zpět nahoru

Text a obrázky - copyright © 2013 ing. Roman Pihan.

Nemohou být použity či přetištěny bez svolení autora vyjma pro privátní a nekomerční použití.

 

 Mnohem více informací o DSLR, optice, expozici, ostření atd. najdete v knize Mistrovství práce s DSLR.