چکیده :

وایت بالانس خودکار یکی از عملکرد های بسیار مهم در دوربین های عکاسی دیجیتال به شمار می آید .

عدم توانایی دوربین در ارزیابی صحیح حالت های کروماتیک نوردهی موجود در صحنه منجر به بروز خطا در انتشار رنگ های تصویر نهایی خواهد شد

و از این روی ؛ هدف از انجام وایت بالانس به صورت خودکار ؛ ارزیابی دقیق رنگ های موجود در حالت های نوردهی

و ارایه یک تصویر نهایی شبیه به حالت به دست آمده تحت نوردهی استاندارد می باشد .

در این مقاله ؛ برخی از الگوریتم های پایه در وایت بالانس مورد اشاره قرار داده شده

و مقایسه میان آنها و روش تغییر میان هر یک از آنها مورد بررسی قرار داده می شوند .

مقدمه :

چشم انسان قادر است تا تحت هر یک از شرایط تابش نورهای مختلف موجود در محیط ؛ قادر است تا رنگ سفید را به صورت سفید واقعی ادراک نماید .

به عبارت دیگر ؛ تحت شرایط تابش نور آفتاب و یا حتی تحت تابش نور های فلورسنت یا تانگستن ؛ چشم انسان ,

رنگ سفید را به صورت پایدار و سفید ادراک می نماید . اما در درون دوربین های دیجیتال ؛

سطح واکنش هر یک از پیکسلهای موجود بر روی سنسور ؛ با توجه به حالت نوردهی موجود در صحنه ممکن است متفاوت باشد .

بنابراین هر یک از پیکسلها ؛ با توجه به رنگ و دمای نور موجود در صحنه ؛ مقدار های  متفاوتی را به دست می آورند .

زمانی که نور دهی جسم سفید به وسیله یک نور با دمای رنگ پایین اتفاق  می افتد ؛

حالتی از رنگ قرمز در تمام تصویر منتشر می گردد و به طور مشابه زمانی که نوردهی رنگ سفید ؛

با استفاده از یک منبع نور با دمای رنگ بالا انجام می شود ؛ حالتی از رنگ آبی در تمام سطح تصویر گسترده می شود .

هدف از انجام وایت بالانس ( تعادل رنگ سفید ) انجام یک پردازش در تصویر به گونه ای است

که بدون توجه به منبع نور موجود در صحنه ؛ رنگ سفید , به صورت سفید استاندارد همانند ادراک چشم انسان دیده شود .

در طول زمان های مختلف تولید دوربین های دیجیتال ؛ همواره انواع مختلفی از الگوریتم های وایت بالانس خودکار وجود داشته اند

و هر یک از این الگوریتم ها نظریه های متفاوتی را برای حالت انتشار رنگ در درون تصویر ارایه می دهند .

برخی از الگوریتم های مورد استفاده در محاسبه وایت بالانس خودکار عبارتند از : Gray World ؛ Retinex Theory  ؛ و ....

در این بررسی مطالعاتی ؛ حالت های مختلف ثبت رنگ در شرایط متفاوت عکاسی دیجیتال مورد اشاره قرار گرفته

و در قسمت های مختلف ؛ تعاریفی از الگوریتم های مختلف در محاسبه وایت بالانس خودکار مورد اشاره قرار داده شده اند .

دمای رنگ در عکاسی دیجیتال

تمامی رنگ های موجود در عکس های دیجیتال با استفاده از مقدار های به دست آمده در کانال  های آبی ؛

سبز و قرمز تشکیل می شوند و هر یک از این مقدار ها تحت تاثیر سه شاخصه فیزیکی قرار دارند.

1 – منبع نور 2 – سطح بازتاب دهنده نور و 3 – واکنش طیفی سنسور دوربین .

الف : منبع نور

برای به دست آوردن یک تصویر در دوربین های دیجیتال ؛ نور اصلی ترین عامل مورد نیاز  می باشد .

انتشار متعادل نور در طول موج های مختلف ؛ یک حالت انتشار همسان در تمامی طیف ها را به وجود می آورد .

تصویر  زیر ؛ انتشار طیف نور ها برای سه منبع نور متداول را نمایش میدهد .

ب : سطح بازتاب دهنده نور

زمانی که امواج الکترومغناطیسی حاصل از منبع نور به سطح یک جسم برخورد می کنند ، بخشی از آنها به درون محیط بازتاب داده می شوند .

بدون توجه به نوع منبع نور و سطحی که نور به آن برخورد می کند , همه اجسام مقداری از نور را جذب کرده

و مقدار دیگری از آن را با طول موج های مختلفی بازتاب می دهند .

به طور معمول اجسام دارای رنگ قرمز ؛ تمامی بخش  های دارای فرکانس پایین نور را جذب  میکنند

و اجسام دارای رنگ های آبی یا سبز بسیاری از طول موج های فرکانس بالا را در درون خود جذب می نمایند .

اما اجسام خاکستری , دارای مقدار ثابتی از بازتاب طیف های مختلف در هر یک از طول موج ها می باشند

و همین امر منجر به ایجاد طیف رنگ خاکستری خواهد شد.

منبع نور و سطح بازتاب دهنده نور به همراه هم شبیه سازی رنگ نور را به وجود می آورند.

ج : واکنش طیفی سطح سنسور دوربین

تقریبا تمامی سنسور های مورد استفاده در دوربین های دیجیتال ؛ دارای حساسیت نسبت به شدت تابش نور هستند

و در رابطه با بخش های مختلف موجود در طیف نور ؛ حساسیتی از خود نشان نمی دهند .

به همین برای به دست آوردن رنگ ها در درون تصویر ؛ به استفاده از فیلتر های رنگی نیاز بوده است .

فیلتر های مختلف دارای حالت های متفاوتی از بازتاب طیف های رنگی می باشند .

سنسور های مختلف تولید شده ؛ به خودی خود دارای سطوح متفاوتی از حساسیت در برابر طیف های نور می باشند .

بنابراین دوربین های دیجیتال , نه تنها در برابر حالت های مختلف  محرک های رنگی ؛

بلکه نسبت به واکنش های طیفی سنسور های مختلف نیز باید آداپته شوند

و این امر نیاز به ایجاد الگوریتم های مختلف وایت بالانس خودکار در عکاسی دیجیتال را تعریف می نماید.

نتیجه گیری :

وایت بالانس خودکار دوربین ؛ در شرایط وجود نور های پیچیده و یا منابع مختلف نور موجود در صحنه با استفاده

از الگوریتم های تعریف شده ؛ طیف های مختلف نور جذب شده و بازتاب شده از اجسام را مورد محاسبه

و اندازه گیری قرار می دهد و در زمان پردازش نهایی تصویر , با استفاده از طول موج های محاسبه شده توسط پردازشگر داخلی دوربین ؛

رنگ سفید موجود در صحنه را شبیه به حالت قابل تشخیص برای چشم انسان ؛ مورد ارزیابی و محاسبه قرار می دهد .

بررسی های مطالعاتی انجام شده توسط دانشمندان نشان می دهد که سنسور های مختلف ؛

دارای حساسیت های متفاوتی در برابر شدت های تابش نور هستند اما هر یک از این سنسور ها

در برابر اجزای مختلف تشکیل دهنده طیف نور واکنشی از خود نشان نمی دهند .

بنابراین الگوریتم های محاسبه کننده بخش های تشکیل دهنده نور , حالت حساسیت همسان

در برابر تابش نور های مختلف بر روی سطح سنسور را در زمان پردازش تصویر به وجود می آورند

و در نهایت تصویر ؛ به دست آمده در یک عکس دیجیتال از ادراک رنگ سفید شبیه به حالت ادراک شده توسط چشم انسان برخوردار خواهد بود .

 

نمایندگی تعمیرات کانن - نمایندگی تعمیرات نیکون