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Il bilanciamento del bianco


Per capire bene cos'è il bilanciamento del bianco e come viene implementato nelle moderne macchine digitali, esporrò vari concetti di base relativi alla temperatura di colore e altri argomenti correlati. Ovviamente non è necessario leggerli tutti o impararli, potete anche saltare alle sezioni che vi interessano. Tuttavia un'attenta lettura vi faciliterà nella comprensione di alcune particolarità del bilanciamento del bianco.

 

La temperatura di colore

Il kelvin (simbolo K) è un'unità incrementale della temperatura ed è una delle sette unità di misura di base del Sistema Internazionale. La scala Kelvin è una scala di temepratura assoluta, dove lo zero assoluto ( che vale -273,15 °C ), la temperatura più fredda possibile, equivale a zero kelvin (0 K).

La scala Kelvin e l'unità kelvin si chiamano così dal fisico ed ingegnere William Thomson, primo barone di Kelvin (1824 - 1907), che per primo scrisse della necessità di una scala termometrica assoluta.

Avrete notato come quando parlo di scala Kelvin uso la K maiuscola, quando parlo di unità uso la k minuscola. Non è un caso. Se la parola si usa come aggettivo allora è Kelvin (come in scala Kelvin), se si usa come unità allora è kelvin. Il simbolo da usare è K, senza ° o la parola gradi. Quindi 273 K e non 273 °K! Queste non sono mie invenzioni ma sono convenzioni stabilite nel 1967-1968 ad un convegno internazionale su pesi e misure.

Il kelvin è usato come misura della temperatura di colore delle sorgenti di luce. La temperatura di colore si basa sul concetto che un corpo nero radiante emette luce il cui colore è correlato alla temperatura del corpo nero stesso. Corpi neri con temperature sotto i 4000 K appaiono rossastri mentre quelli oltre i 7500 / 8000 K appaiono bluastri. La luce del giorno ha una temperatura di colore di circa 5500 K.

 

Increasing hues of the Planckian locus

    1800K              4000K                5500K                8000K                12000K            16000K

Questo diagramma è qualitativo. Una rappresentazione colorimetricamente più corretta si trova qui.

 

 

The CIE 1931 x,y chromaticity space, also showing the chromaticities of black-body light sources of various temperatures, and lines of constant correlated color temperature

Lo spazio cromatico CIE 1931 , con la curva della cromaticità del corpo nero a varie temperature e le linee correlate a temperatura di colore costante

 

Alcuni esempi:

  • 1700 K: Fiammifero
  • 1850 K: Candela
  • 2800 K: Lampada ad incandescenza (tungsteno)
  • 3400 K: Lampade da studio
  • 4100 K: Luce della luna
  • 5000 K: Luce del giorno
  • 5500 K: Luce del flash elettronico
  • 6500 K: Luce del giorno
  • 9300 K: Schermo TV a tubo catodico

I 5000 K e 6500 K si chiamano D50 (Standard Americano) e D65 (Standard Europeo) nelle professioni che hanno a che fare con la luce.

Quello che si nota è che il blu è il colore più caldo mentre il rosso è il più freddo. Questo è esattamente il contrario dell'associazione tradizionale, dovuta all'osservazione di fenomeni fisici come lo scaldare il metallo. Scaldando un metallo lo si vede diventare rosso ma rosso è il più freddo dei colori, il primo ad essere emesso quando la temperatura sale. Avete notato che aumentando la temperatura il metallo diventa bianco?

La parola temperatura di colore a volte viene usata come bilanciamento del bianco. Attenzione che non è la stessa cosa. La temperatura di colore ha un solo grado di libertà (aumenta o diminuisce), il bilanciamento del bianco ne ha due.

Il mired è un altro modo di misurare in fotografia. Mired significa micro reciprocal degrees e mired e temperatura di colore sono convertibili l'uno nell'altro con una semplice formula.

 

Mired, chi era costui?

Il mired (M) è un'unità di misura che si usa per esprimere la temperatura di colore. La sua formula è:

M=\frac{1000000}{T}

dove M è il valore in mired e T è la temperatura di colore in kelvin.

Quindi, un cielo blu con T = 25000 avrà M = 40.

La praticità del mired sta nel suo utilizzo per indicare la densità di un filtro di correzione per una certa pellicola e una certa sorgente di luce.

La formula inversa:

T=\frac{1000000}{M}

permette di passare da mired a temperatura di colore. Così 100 M equivalgono a 10000 K.

 

Perchè?

L'occhio umano è in grado di riconoscere minimi ammontare di saturazione del colore. Se un grigio viene mescolato con il giallo o l'arancio, si scalda. Se lo  mescoliamo con il blu si fredda.

E' per questo che il bilanciamento del bianco è importante, per non modificare la saturazione dei colori.

 

Grigio caldo Grigio freddo
con il 6% di giallo con il 6% di blu

 

Una situazione tipica è la ripresa in ombra scoperta. Se state riprendendo un soggetto in pieno giorno, in una giornata luminosa, all'ombra di un edificio, il soggetto verrà illuminato dalla luce riflessa dal cielo. Avrà quindi una vistosa dominante blu. Stessa cosa se lo piazzate sotto un albero, solo che la dominante sarà verde.

Capita l'importanza di "fare il bianco"?

Come si fa con la pellicola?

Se la luce e la pellicola non sono bilanciate si deve ricorrere a filtri. Questi sono identificati da numeri (famosi i filtri Wratten, venduti da Kodak dal 1912) e non tutti i produttori usano gli stessi numeri. Il filtro 80A permette di usare pellicola per luce diurna in condizioni di luce al tungsteno. Il filtro 85B permette di usare pellicola per luce al tungsteno in condizioni di luce diurna.

Le moderne fotocamere digitali hanno ridotto in maniera considerevole l'utilizzo di questi filtri.

 

Come viene eseguito dalle moderne fotocamere digitali

Nelle fotocamere digitali, essendo presente un filtro di Bayer davanti al sensore, vengono analizzate le tre componenti cromatiche fondamentali dell'immagine, i canali rosso, verde e blu. Pertanto basta compensare due dei tre canali per ottenere il bilanciamento. Il problema è quello di trovare un riferimento neutro. Questo si può ottenere in tre modi:

  1. il fotografo presenta alla fotocamera un riferimento neutro e bilancia il bianco manualmente;

  2. il fotografo imposta sulla macchina il tipo di sorgente luminosa presente (daylight, tungsten...);

  3. Il fotografo lascia alla macchina il compito di determinare la qualità della luce.

Si capisce subito che il caso 1 è quello più preciso, tuttavia buoni risultati si ottengono anche con le opzioni 2 o 3. Faccio osservare che questa necessità di bilanciare il bianco si sente soprattutto scattando in JPG, perchè è molto difficile, per non dire impossibile, correggere forti dominanti cromatiche senza toccare la qualità dell'immagine. Il raw ci aiuta molto in questo, come vedremo dopo. Alcuni perfezionisti dicono che il bilanciamento del bianco non corretto sposta leggermente l'istogramma in ripresa e quindi sarebbe opportuno bilanciare sempre il bianco anche scattando in raw. Io non ho mai avuto questo problema (utilizzo il bilanciamento automatico) nelle migliaia di scatti effettuati ad oggi. Perciò, se scattate in raw fate pure bilanciare il bianco alla macchina: eventuali correzioni le faremo in postproduzione. Se scattate in JPG (orrore!) allora tutto dipende dal tipo di foto che fate e, quindi, dal tempo che avete. Per foto d'azione fate fare tutto alla macchina, per foto pensate potete bilanciare il bianco manualmente.

Ora vediamo di capire come una moderna macchina digitale effettui l'operazione di bilanciamento automatico del bianco. Tutto quello che dirò è frutto di mie indagini e pensate, visto che i produttori mantengono il più stretto riserbo sugli algoritmi di processamento dei segnali all'interno delle loro fotocamere. Il sistema che ho seguito è questo: effettuare degli scatti notturni in JPG e CRW (il formato grezzo Canon) e anche alcuni scatti con una compatta digitale (Canon Digital IXUS 400). Le immagini sono state scattate sia con il bilanciamento automatico che con quello scelto sulla fotocamera in base alle condizioni di ripresa. I file grezzi li ho convertiti con Rawshooter Premium e li ho portati in Photoshop nello spazio Lab per poter esaminare il solo canale della luminanza, senza alcun colore che interferisse.

I sistemi per bilanciare il bianco, ovvero per cambiare i canali in modo da avere l'equilibrio cromatico, sono sostanzialmente due: amplificare elettronicamente, in fase di ripresa, uno o due dei tre canali oppure lavorare sui "numeri" che compongono il file immagine, a valle della conversione analogico/digitale.

Le immagini scattate con la mia Canon 30D, sia in raw che JPG, mostrano (almeno ai miei occhi) che il software Canon interviene in maniera software sul file generato. Infatti, sia il JPG che il RAW mostrano il medesimo livello di luminanza, senza alcun incremento di rumore provocato dall'amplificazione analogica che, quindi, non viene utilizzata per bilanciare il bianco.

Con la compatta ho osservato un comportamento curioso: scattando in totale automatismo, ho rilevato differenti parametri d'esposizione per la stessa scena con bilanciamento del bianco diverso. Sembra come se la fotocamera, non potendo amplificare o elaborare oltre certi limiti, aumenti il flusso in ingresso aumentando il tempo di esposizione. Comunque, con la compatta ho rilevato che viene utilizzato il sistema di amplificare uno o due dei tre canali (di solito il canale del blu).

Questi comportamenti sono buoni o cattivi? Ritengo di poter dire che le scelte dei costruttori non impattano, dal punto di vista del rumore, più di tanto sull'operatività, insomma, va bene così. Io tuttavia, scattando in raw posso intervenire a posteriori e questo sì che è un vantaggio. Immaginate infatti di aver effettuato una serie di scatti a luce artificiale e poi, dimenticando di cambiare l'impostazione del bilanciamento del bianco, scattate delle immagini in luce diurna. Avrete certamente molto da fare ad eliminare dominanti cromatiche, e chissà se riuscirete a farlo senza intaccare la qualità dell'immagine. La risposta è no, se ve lo state chiedendo.

 

Allora uso il raw!

Come funziona con il raw? Il file contiene i dati elementari provenienti dal sensore e le informazioni relative al bilanciamento del bianco. A questo punto è il software di "sviluppo" che applica queste informazioni al file. Cosa può succedere? Nell'immagine seguente c'è un'immagine che ho ripreso nella cripta della cattedrale di Otranto. La scena era illuminata da luce al tungsteno e quindi abbiamo una dominante rossastra. In questo caso, a differenza di altri, la dominante non è di mio gradimento e voglio correggerla. Tutti gli sviluppatori raw hanno la possibilità di cambiare il bilanciamento del bianco. Bisogna identificare un punto bianco o neutro dell'immagine e farci click con una specie di contagocce.

 

 

 

Nell'immagine il bianco c'è, è la veste del sacerdote. Quindi, con un semplice click l'immagine cambia come vedete.

 

 

E' bastato un click per una correzione indolore sulla qualità dell'immagine. Ma se modifico il cursore della temperatura colore in kelvin che succede?

 

Come usarlo creativamente

Il cursore della temperatura colore è uno strumento che si può utilizzare creativamente. Immaginate un tramonto: la fotocamera, impostata in automatico sul bilanciamento del bianco, tenta di neutralizzare le dominanti calde che fanno l'atmosfera del tramonto. Noi possiamo riportare la temperatura di colore al suo giusto valore, anzi, diminuendola di altri 300/400 K, possiamo scaldare ulteriormente un'immagine.

Oppure, avendo un'immagine scattata in un'orario di temperatura colore non caldissima, possiamo scaldare l'immagine aumentando la temperatura colore sul cursore.

Vediamo un esempio, per chiarire meglio. Questo ponte sul Tevere è stato elaborato con una temperatura colore di 5000 K.

 

E' un po' smorto, secondo me. Aumentando la temperatura colore a 6900 K, si ottiene un'immagine un po' più calda.

 

 

Perchè succede questo? La temperatura colore di riferimento è quella che neutralizza le dominanti, quindi, se aumento questo riferimento, la mia scena si scalda. E' come scattare un tramonto (temperatura colore di circa 2500 K) con una pellicola per luce diurna, tarata a 5000 K. L'immagine viene calda.

Conclusioni

C'è poco da dire: scattate in raw e bilanciate, se serve, il bianco in postproduzione. Saranno tanti mal di testa in meno.
 


©2007 Aristide Torrelli