Bilanciamento Del Bianco | Promixtheone Photography

Bilanciamento del bianco

Considerazioni iniziali
Questo articolo è rivolto a tutti i fotoamatori avanzati che aspirano ad avere qualche nozione in più nel campo dei colori rappresentati dalla propria fotocamera o, perlomeno, desiderano che i colori visti sulla scena siano gli stessi che vedranno a monitor.
Da fotoamatori evoluti, tranne nei casi in cui il colore sia volutamente o dovutamente falsato, pretendiamo che tutte le sfumature cromatiche del soggetto, che abbiamo davanti, siano degnamente rappresentate sul nostro monitor.
Non parliamo, assolutamente, di foto in studio con luci a "Temperatura colore" controllata, costante e nota, parliamo di fotografia fatta per strada o davanti a un paesaggio illuminati da luce di cui non ne conosciamo la Temperatura (anche la luce del Sole ha la sua "drammatica" variabilità nel corso della giornata).
Nello specifico tratteremo il "Bilanciamento del Bianco" effettuato dalla fotocamera indipendentemente dall'impostazione usata e mediante l'aiuto di uno strumento professionale, il ColorChecker, che, oltre a neutralizzare i grigi, riequilibrerà tutti gli altri colori.
Attenzione: tutto il discorso del bilanciamento sarà, purtroppo, invalidato nel caso si abbia un monitor non calibrato.
E' inutile correggere i colori se si ha un monitor che li interpreta a "modo suo" senza una minima cognizione!

Quindi, a questo punto chiediamoci: perché usarlo? Quale impostazione sarà più corretta per la luce che sto usando? Nel dubbio sarà meglio usare sempre AWB (Automatico)? Perché dovrei preoccuparmene se poi correggo al computer?

Queste domande, siate certi, non prevedono risposte scontate, anzi...

Bilanciamento del bianco (WB)
E' una funzione della fotocamera che permette di mantenere la neutralità cromatica della scena fotografata in base alla luce che la illumina in riferimento alla sua Temperatura colore (K).
Prevede alcune preimpostazioni con valori stabiliti dalla casa costruttrice e un'impostazione automatica (AWB) in cui la decisione è presa dalla fotocamera.
Ogni impostazione ha il suo valore K (Kelvin) che sulla fotocamera viene segnalato con il nome del tipo di luce presente sulla scena; troveremo quindi: Ombra, Nuvoloso, Flash, Luce solare, Fluorescente, Tungsteno.
L'ordine è in senso decrescente al valore K della luce; si va da un valore freddo di Ombra (7000 - 7500 K) a quello caldo di Tungsteno (2800 - 3000 K) passando per il valore "neutro" di Luce solare (5000- 5500 K).

Risposte
- Perché usarlo?
Perché vogliamo che i colori non abbiano dominanti, anche minime, che potrebbero falsarli.
- Quale impostazione sarà più corretta per la luce che sto usando?
Se una delle impostazioni presenti sulla fotocamera corrisponde perfettamente alla luce in uso , impostatela.
- Nel dubbio sarà meglio usare sempre AWB (Automatico)?
No, usarlo sempre no. In alcuni casi "ni" (vedremo in seguito).
- Perché dovrei preoccuparmene se poi correggo al computer?
Ci sono due risposte: se scatti in JPEG hai poche chance di effettuare una discreta post-produzione senza artefatti; se scatti in RAW è più facile ma, come vedremo, non sempre riesce alla perfezione. Comunque, in entrambi i casi non è facile, a vista, riportare all'originalità i colori affetti da dominanti.

Sul campo
Partiamo da una serie di immagini scattate sul campo.
Ho scattato 7 immagini con queste impostazioni per evitare di avere risultati falsati nelle prove successive:
1- scattate in breve tempo (in meno di 2 minuti) per avere una variazione di luce nulla tra loro;
2- scattate intorno alle ore 12,30 (nell'EXIF risulta 11,30 perchè l'ora Legale non era stata aggiornata sulla fotocamera) per avere una luce (solare) abbastanza neutra e più possibile vicina ai 5000-5500 K (D50);
3- scattate tutte con gli stessi valori di tempo, diaframma e ISO e stessa inquadratura;
4- ho utilizzato la fotocamera sul cavalletto;
5- nell'inquadratura ho incluso un ColorChecker (ci servirà dopo) illuminato dalla stessa luce solare del paesaggio;
6- cielo sgombro di nuvole e sole libero (stessa luminosità ed esposizione per tutte le foto);
7- scattate in formato .CR2 (il formato RAW della Canon);
8- ad ogni scatto ho impostato una Temperatura colore diversa: Luce solare, Ombra, Nuvoloso, Tungsteno, Fluorescente e Flash più quella Automatica AWB.

Ho fatto così per mostrarvi l'effetto degli eventuali presets "errati" per la stessa luce; comunque, almeno due di questi presets, Luce solare e AWB, dovrebbero darmi due foto con colori corretti.
Avrebbero dovuto!

Una prova del genere, può essere fatta solo con il sole alto allo Zenith (o circa) poiché solo in questa posizione possiamo avere una luce bianca/neutra; al tramonto e all'alba, la luce solare deve percorrere uno spessore maggiore di atmosfera terrestre la quale, però, filtra una grossa fetta di spettro blu/azzurro lasciando passare solo quello arancio/rosso.

Prima di addentrarci nel discorso tecnico voglio rinfrescarvi la memoria sui valori K dei presets (ATTENZIONE: i valori riportati sono riferiti a Canon e potrebbero differire leggermente per altri marchi):
- Luce solare: 5200 K, luce neutra (si dà per scontato che sia bianca/neutra, in realtà ha una leggerissima dominante azzurra ma è/va considerata, DI FATTO, come neutra/bianca);
- Nuvoloso: 6000 K, luce tendente all'azzurro (le nuvole filtrano una parte rossa dello spettro visibile);
- Ombra: 7000 K (intesa come ombra scoperta con sole libero) luce molto tendente all'azzurro;
- Flash: 6000 K luce, seppur paragonata a quella solare, leggermente azzurra.
Queste luci sono dette Fredde perché comprese nella parte Blu dello spettro visibile.
- Fluorescente: 4000 K, è la luce emessa dalle lampade a Neon, ha una tonalità verdastra ed è, anch'essa, una luce Fredda.
- Tungsteno: 3200 K, è la luce emessa dalle normali lampadine ad incandescenza, ha una tonalità giallo/arancio ed è una luce Calda.
N.B.: più è alto il valore K più è azzurrognola/bluastra la luce.

Come abbiamo visto, quindi, è normale che si debba dire alla fotocamera che tipo di luce sta illuminando il soggetto perché questa, al contrario dell'uomo, non ha un cervello che riesce ad equilibrare (neutralizzare) i colori in base alla luce.
E' vero, c'è l'AWB che permette di farlo ma vedremo che anche questa intelligenza artificiale ha i suoi limiti ed errori!

Tabella dei valori K
Come potete vedere nella tabella "TIPO DI LUCE" allegata, trovate 3 colonne con 3 valori per ogni tipo di luce; iniziano già i primi "problemi".

Ritorniamo alle immagini scattate e ci accorgiamo che solo 2 su 7 di queste presentano colori che si avvicinano alla realtà; NON uguali ma che si avvicinano e vedremo perché.
Solo AWB e Luce solare, e ci mancherebbe pure, hanno restituito colori coerenti o perlomeno sufficientemente veritieri a uno sguardo anche un po' attento.
Tutti gli altri hanno inserito una dominante "correttiva" in base al preset impostato: una dominante rossastra alle immagini fredde (Nuvoloso, Ombra e Flash) e una azzurrognola a quelle calde (Tungsteno).
La Fluorescente? Con un valore di 4000 K è stata raffreddata anch'essa!
Guardate, infine, le due immagini AWB e Luce solare, notate qualcosa?
Esatto, sono diverse tra loro; quella AWB è più fredda (azzurrognola) di quella Luce solare.

Domanda: quindi, quale delle due è cromaticamente corretta?
Dovrebbero esserlo entrambe, una perché ho usato Luce solare (la stessa luce) e l'altra perché l'intelligenza artificiale della fotocamera NON sbaglia o almeno non dovrebbe, o no?
La risposta corretta è NESSUNA delle due!
Ma allora la risposta data in precedenza, cioè di usare il preset corretto, non è valida?
Si è valida qualora non fossimo così pignoli da cercare il colore perfetto! D'altronde ho, all'incirca, gli stessi colori.
Per l'AWB vale lo stesso discorso ma questo preset ha i suoi limiti con luci discretamente o fortemente colorate.
E, in certi casi specifici, sarebbe bene non usarlo proprio.
Morale della favola ho 7 immagini cromaticamente completamente diverse!

La tabella TIPO DI LUCE
E' doveroso chiarire il significato dei valori scritti in questa tabella che, ricordo, sono presi da una fotocamera Canon.
La prima colonna indica la denominazione del preset usato, la seconda riporta i valori indicati nel Manuale d'uso della fotocamera, gli ultimi due valori, quelli con l'asterisco, sono i valori letti all'interno del file EXIF (elenco K dei presets).
Mentre per gli altri, i valori corrispondono a quanto letto nel manuale, per Fluorescente e Flash, i valori differiscono leggermente: a Fluorescente attribuisce un valore più caldo (3769 anziché 4000 K) e a Flash, invece, attribuisce un valore più freddo (6169 anziché 6000 K); ciò potrebbe costituire già un piccolo problema di "coerenza".
La seconda colonna riporta i valori K letti, nel file EXIF, alla voce "Color Temp As Shot" (Temp Colore come da scatto) ovvero quello effettivamente usato.

Da notare diverse curiosità:
- alcune incoerenze tra i valori di "fabbrica" che potrebbero creare problemi;
- la differenza tra Luce solare e AWB è poco più di 400 K; avevo detto, precedentemente, che AWB aveva raffreddato maggiormente la foto rispetto a Luce solare , infatti, con un valore K (4798) più basso, non poteva essere altrimenti;
- tra AWB e Luce solare NON c'è stato un identico valore, AWB non ha saputo "misurare" la temperatura o Luce solare non era adatta? Come vedremo, entrambi i preset hanno sbagliato.
- la terza colonna riporta i valori che CameraRAW propone, alla voce Temperatura, per lo stesso TIPO DI LUCE; se li usassi avrei i colori sbagliati in tutte le foto.
A questo punto penso che cominci ad essere chiaro il fatto che tutte queste incoerenze, sicuramente, porteranno problemi in fatto di bilanciamento.

Quindi esistono valori esatti per questi tipi di luce?
In un certo senso si (per alcuni), la CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) ha elencato una serie di illuminanti con le proprie caratteristiche tra cui le temperature:
- Tungsteno 2856 K
- Fluorescente bianco freddo (classica illuminazione di ufficio) 4230 K
- Fluorescente bianco caldo 2940 K
- Luce diurna media a mezzogiorno 6504 K
- Luce solare diretta (a mezzogiorno) 4874 K [obsoleta]
- Luce solare all'orizzonte 5003 K
- Luce solare a metà mattina e metà pomeriggio 5503 K (D55)
- Luce solare cielo del Nord 7504 K
- Luce solare per Color Rendering 5003 K (D50)
- Luce solare per fotografia 5503 K (D55)
- Equal Energy 5454 K (dovrebbe essere il "Bianco matematico" o "Neutro").

Comunque, tutte le luci sopra elencate, non hanno la tonalità perfettamente neutra.
Per gli altri, Ombra, Nuvoloso e Flash, sembra che ci sia una certa libera interpretazione anche se, tra i vari marchi, i valori si assomigliano.

Come visto dai diversi valori, occorrerebbe, sulla scena, considerare 3 opzioni:
- misurare la Temperatura colore con un termocolorimetro;
- affidarsi ai valori impostati nella fotocamera;
- usare un sistema di riferimento con colori certi con cui confrontare quelli della scena (come il ColorChecker).

La curiosità maggiore è che, per tutte le immagini, CameraRAW, in Automatico, ha impostato la Temperatura a 4550 K.
Nel mio caso, la Temperatura colore delle immagini è stata impostata ai valori della seconda colonna.
Tutte le altre regolazioni di CameraRAW NON sono state applicate (valori a 0) per non avere variazioni di alcun genere.
Le immagini sono state poi importate in Photoshop con lo Spazio Colore sRGB IEC61966-2.1 a 8 bit.

Prime misurazioni
Dopo l'importazione delle foto in Photoshop, sono andato a controllare la composizione RGB delle patch grigie (ultima riga in basso del ColorChecker) per verificare la "qualità di lavoro" dei preset usati (Contagocce Media 5x5).
La tabella riporta i tipi di luce impostati e le componenti RGB delle 6 patch: la #1B è la prima a sinistra (più chiara ma non Bianco 255 255 255), la #6N è l'ultima a destra (più scura ma non Nero 0 0 0).
Naturalmente non mi aspettavo nulla di buono dai preset "errati" ma dai due specifici, AWB e Luce solare, si.
Invece, anche da questi due preset, sono rimasto deluso anche se i colori sembrano più coerenti a quelli reali:
- entrambi NON hanno correttamente neutralizzato i grigi (quindi potrei supporre che anche tutti gli altri colori abbiano subìto variazioni);
- i valori RGB sono totalmente incoerenti tra i due presets (si conferma che AWB ha raffreddato maggiormente l'immagine rispetto a Luce solare - il valore del Blu è più alto mentre in Luce solare i valori Red e Green sono più alti);
- a occhio anche alcune patch colorate denotano modifiche di luminosità e/o vividezza.

Bene, nonostante la mia fiducia, sia AWB che Luce solare hanno deluso le mie aspettative e, naturalmente, da fotoamatore evoluto non posso accettare tale situazione.
Passo quindi all'operazione di Neutralizzazione in Photoshop mediante un livello di regolazione Valori tonali e usando il Contagocce del Grigio (quello centrale) in modalità Media 5x5.
La Neutralizzazione è stata effettuata nella patch #3 nello stesso punto in cui prima ho effettuato la verifica dei valori delle componenti RGB; obbligatoria per evitare eventuali differenti valori.
Tutte le immagini, comunque, hanno subìto variazioni dei toni, qualcuna anche in modo pesante.
Da questo momento in poi tratterò solo tre TIPI DI LUCE: AWB, Luce solare (sono quelli che in questo caso avrebbero dovuto funzionare bene) e Tungsteno (quella che, essendosi rivelata più sballata, volevo vedere come sarebbe andata).

Nella tabella "Valori RGB delle patch neutralizzati con Photoshop" potete vedere che i valori RGB della patch #3 sono tutti uguali in tutte e tre le luci: è assolutamente normale poiché la neutralizzazione è avvenuta su questa patch.
Salta subito all'occhio che i valori, della stessa patch grigia, non sono gli stessi per tutte e tre le luci come invece dovrebbero (il grigio è lo stesso e dovrebbe rimanere tale nelle luci usate).

Delle tre, la Tungsteno si dimostra ancora la più difficile da correggere nella dominante e, infatti, la differenza tra i valori RGB di una stessa patch arriva fino a 29!
Nelle altre due il valore massimo è 8.
Fin qui potrei dire che Photoshop abbia fatto, sui grigi, un buon lavoro di neutralizzazione.
Ma sugli altri colori?

Ho preso in esame solo RGB e CMY, importanti per la loro rappresentazione a monitor e stampa.
Nella stessa tabella ho inserito, quindi, anche i valori, prima e dopo la neutralizzazione, di questi colori.
Anche qui, Tungsteno si è dimostrata ostica e "incoerente" nei valori prima/dopo.
Le altre due luci, invece, seppur con variazioni più o meno marcate, sono rimaste coerenti.
Ma questi colori così come i grigi saranno corretti e corrispondenti a quelli del ColorChecker?

Le LUT (Regolazione efficace)
Abbiamo visto come Photoshop, nel caso di AWB e Luce solare, abbia fatto un discreto lavoro di neutralizzazione sui grigi.
Ma non sappiamo se effettivamente tutti i colori siano stati neutralizzati e, soprattutto, siano stati riportati alla corrispondenza con quelli del ColorChecker.

L'immagine "Creazione LUT" è la schermata del software utilizzato in ambito professionale proprio per la riproduzione fedele dei colori; io ho usato una luce "variabile" al posto di illuminatori da studio con luci calibrate, stabili e note!

Prendiamo in considerazione la tabella "Valori RGB delle patch neutralizzati con software specifico":
1- il grafico in alto riporta i valori RGB dei grigi;
2- il grafico in basso riporta i valori dei colori RGB e CMY;
3- il grafico in alto a destra riporta le differenze misurate prima e dopo di Esposizione e Contrasto;
4- i valori in arancione sono quelli ufficiali del ColorChecker forniti dal costruttore.

Bene, da una rapida occhiata risulta che:
1- tutti i grigi sono stati neutralizzati e riportati a valori coerenti (molto vicini e alcuni uguali) a quelli di fabbrica;
2- tutti i grigi hanno ora i valori, nelle tre luci, molto più simili o uguali tra loro (praticamente indicano lo stesso grigio);
3- anche qui la luce Tungsteno si è dimostrata ostica, con valori leggermente più distanti, ma ritornati nella normalità;
4- anche la Tungsteno è rientrata alla grande e significativamente più neutra;
5- la patch #1 è quella che mostra valori più discordanti dagli originali ColorChecker (evidentemente il software ha sacrificato le tonalità più chiare, come Bianco e Giallo, per salvare tutte le altre più scure);
6- anche per le terne colorate vale lo stesso discorso dei grigi;
7- la Tungsteno, qui, ha dimostrato di guadagnare più punti rispetto ai grigi (meglio non potrebbe andare);
8- se qualcuno non se ne fosse accorto, i valori R della patch Ciano (per tutte le luci) è notevolmente più alto (sembra che ci sia un clipping su quella patch nella zona spettrale del Rosso - come da diverse fonti della Rete).

Ora diamo un'occhiata all'ultimo grafico a destra Esposizione e Contrasto.
Il software da me usato, oltre a misurare i valori RGB di tutte le patch (vedi foto Creazione LUT), misura anche la variazione ΔE di colore di ogni patch, la variazione ΔE Minima, Media e Massima fra tutte le patch, la deviazione dal Bianco e dal Nero, l'Esposizione e il Contrasto.
Nella colonna Esposizione vedete la correzione prima e dopo la regolazione, da circa mezzo stop di sottoesposizione si è passati a -0,1 per tutte le tre luci.
Su quella di destra ci sono i valori del Contrasto; come da valori ColorChecker originali il riferimento è di 4,9 Stops (tra la patch più chiara e quella più scura.
Tutte le luci sono rientrate nei valori corretti e, ironia della sorte (?), la Tungsteno era quella meno sballata prima della regolazione.

Ritornando alla foto "Creazione LUT" potete vedere come lavora il software: crea una griglia di linee con, agli incroci, un quadrato colorato (gli stessi del ColorChecker) che devono essere posizionati sulle patch del colore corrispondente.
Dopo di ciò va avviata la mappatura di corrispondenza "Match", il software a questo punto misura le componenti RGB di ogni singola patch, l'esposizione e il Contrasto generale del pannellino (e molte altre cose) e calcola, per ognuna, la correzione necessaria affinché i colori selezionati tornino ad essere coerenti con quelli del costruttore.

Nell'immagine, presa dopo la mappatura, è evidente che i colori della griglia sono poco riconoscibili in quanto sono uguali a quelli del ColorChecker.
La cornicetta bianca indica la selezione della patch grigia #3 e, in alto, è possibile vedere il risultato prima e dopo la mappatura.

Significato simboli:
AvgDE: Average ΔE (Media dell'errore - ΔE)
MaxDE: Max ΔE (Massimo valore - ΔE)
SelDE: Selected ΔE (ΔE Selezionato)
Ref.: Reference (Riferimento, sono i valori di fabbrica)
Cur.: Current (Corrente, valore della mia patch)
Deviation: Deviazione (dal Bianco e dal Nero)
Exposure: Esposizione
Contrast: Contrasto (Cur. e Ref. come sopra)
Noise: Disturbo (in questo caso 24%).

Questa mappatura correttiva viene poi applicata al resto dell'immagine con evidente miglioramento nella colorimetria, nella luminosità e nel contrasto generale.
La mappatura creata è poi disponibile per essere inviata a Photoshop come livello "Consultazione colore" (LUT "Look Up Table") o salvata in un file riconosciuto anche da CameraRAW e quindi utilizzabile in fase di postproduzione per i files RAW.
E' possibile anche salvare l'immagine finale corretta in un formato a piacere.
A questo punto è bene osservare le immagini che ho sottoposto a mappatura con questo software.
Come potete vedere, confrontandole con le rispettive originali, hanno acquistato una maggior brillantezza e vividezza dei colori, una maggior separazione delle tinte, una maggior chiarezza, maggior luminosità e contrasto, maggior leggibilità delle zone in ombra, nessun ritaglio delle alte luci (clipping).
Ma la cosa principale, e più importante, è che le tre immagini AWB, Luce solare e Tungsteno siano state rese perfettamente uguali, segno che il software lavora coerentemente.

Il ColorChecker è anche corredato di un software per la creazione del profilo della fotocamera da usarsi poi con i software di post produzione; ha però bisogno di un'immagine convertita in .DNG (formato RAW di Adobe).
Il profilo creato verrà poi reso disponibile nel software di elaborazione (CameraRAW, Lightroom, ecc.).
E' un software molto più semplice e senza tante funzioni professionali come quello usato qui ma vale la pena provarlo.

Considerazioni finali
A questo punto è doveroso trarre delle conclusioni finali.
E lo faccio ricordando le domande poste all'inizio del tutorial.
E' fondamentale che ci debba essere coerenza tra i colori reali e quelli ottenuti e per farlo occorre armarsi di tecnica e qualche piccolo trucco.
Affidarsi agli automatismi (o intelligenza artificiale) in maniera completa non porta a risultati certi, anche se vedere certi colori simil-originali può rinfrancare l'occhio.
Chiaro, il fotoamatore della domenica o della semplice foto ricordo, potrebbe accontentarsi ed essere felice del risultato.
Un fotoamatore avanzato con un occhio più esperto, invece, potrebbe esigere un po' più di precisione.
Qui ho esposto entrambe le opzioni; due strade da scegliere: una per il fotoamatore della domenica e una per quello avanzato.

Ho anche elencato tre scelte possibili da fare: usare gli automatismi, un termocolorimetro o un ColorChecker.
Quest'ultimo si pone a metà tra i due ma è anni luce più avanzato del primo e meno costoso del secondo.
Il termocolorimetro sarà decisamente più preciso nel rilevare la Temperatura colore ma spendere all'incirca un migliaio di euro per un dispositivo buono, non è all'altezza di tutti.
Il ColorChecker costa intorno ai 100 euro ed evita l'impazzimento di trovare una regolazione che metta d'accordo tutti i colori delle foto.

Comunque, per concludere, e considerato che fotografo da diverso tempo aiutandomi con il ColorChecker mi sento il dovere di fare delle considerazioni:
- mi ha risolto moltissime situazioni in cui non sapevo che preset usare (soprattutto con luci miste);
- è molto leggero, non occupa spazio nello zaino e rimane benissimo in posizione;
- contiene anche altre due pagine: una con un pannello grigio e una con diverse patch creative;
- va usato con la stessa luce con cui illuminate il soggetto, per cui va rifotografato in caso di variazioni;
- non pretendete che vi aiuti se avete due luci diverse che si trovano distanti tra loro, ne tarerete una e non l'altra;
- non fidatevi ciecamente della fotocamera e/o di Photoshop;
- scattate in RAW anziché in JPEG e avrete un margine di tolleranza molto più ampio nella post produzione;
- meglio partire da un'immagine già discreta anche se il ColorChecker può quasi fare miracoli;
- scattare con una certa consapevolezza di come potrebbe comportarsi la fotocamera aiuta a risolvere alcuni errori.
- in certe circostanze è meglio non usare AWB perché potrebbe farci perdere delle sfumature di colore desiderate, come quelle rossastre dell'alba o del tramonto;
- anche il ColorChecker, in questi casi, non andrebbe usato, perché correggere la dominante rossastra di questi momenti?

Lo scopo era quello di dimostrare che con qualche strumento in più si riesce a superare i limiti e gli errori dell'intelligenza artificiale.
Siate voi i gestori della fotocamera e non il contrario.

Per concludere, vi invito a guardare questa foto di un'altra situazione: a sinistra l'originale, al centro quella neutralizzata con Photoshop, a destra corretta dalla LUT.