Il mio metodo per fare il bilanciamento del bianco


18 Luglio 2013

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Sul forum è nata una discussione che inizialmente mi sembrava di semplice e veloce trattazione, poi, quando ho cominciato a scrivere una risposta un po' dettagliata, mi sono accorto che non sarebbe stata poi così semplice e breve, così ho deciso di scrivere un vero e proprio articoletto.

Di seguito, quindi, approfondirò il tema del "bilanciamento del bianco di una fotocamera digitale" analizzando le caratteristiche di alcuni target commerciali adatti allo scopo, supponendo di utilizzare Camera Raw come raw converter.

Il primo target mi è stato gentilmente spedito da un utente del forum, Martino Papesso; si tratta del Lastolite EzyBalance da 30cm, che ha una faccia grigia con riflettanza al 18% e una faccia bianca.

L'altro target è il solito di riferimento, il classico colorchecker a 24 tacche della X-Rite, che oltre ad avere la scala di grigi, ha anche una serie di colori adatta alla creazione di profili per fotocamera.

Il bilanciamneto del bianco è un'operazione molto semplice con qualunque raw converter;
nella figura seguente è mostrato un esempio con Camera RAW, il convertitore integrato in Adobe PhotoShop:


E' sufficiente portare lo strumento contagocce (White Balance Tool) sulla tacca che si vuole utilizzare come riferimento e in un click i valori RGB diventano tutti e tre identici (come mostrato in figura), o meglio i cursori del bilanciamento del bianco (Temperature e Tint) vengono impostati in modo tale da rendere uguali i valori RGB del punto selezionato dal contagocce.

Però potrebbe sorgere un dubbio: il target che sto utilizzando è davvero adatto a fare questa operazione, cioè è veramente neutro? e lo è sotto a qualunque tipo di illuminazione?


Riflettanza spettrale

La mia prima curiosità riguarda l'analisi spettrale di questi target, perchè la bontà di un "grigio neutro" si può già intuire dall'analisi della sua riflettanza spettrale.
Quindi sono andato a misurare con lo spettrofotometro il pannellino della Lastolite. La misura del colorchecher X-Rite l'avevo già fatta da tempo, ma si può trovare anche in rete quella distribuita dalla X-Rite stessa. Per uniformità di risultati ho utilizzato le misure provenienti dallo stesso strumento (il mio X-Rite i1-PRO) e da due target reali, il mio X-Rite a 24 tacche e il Lastolite prestatomi da Martino.
Se qualcuno è interessato può scaricare qui le misure spettrali.
Nota: per il Lastolite ho eseguito 5 misure per ogni faccia, 4 agli estremi e 1 al centro, e poi per tutte le considerazioni successive ho sempre utilizzato la media aritmetica di queste 5 misure.

Di seguito il grafico:

Voglio far notare subito i valori di riflettanza medi (calcolati nell'intervallo 430-700 nm), elencati in legenda: il grigio 18% Lastolite in realtà è risultato di 15.73%; il bianco Lastolite di 76.52%, che risulta quindi circa a metà tra il bianco X-Rite (92.98%) e il grigio più chiaro X-Rite (59.66%).
Il grigio X-Rite più vicino al grigio 18% (nominale) Lastolite è quello che ho chiamato X-Rite Grigio scuro e che ho evidenziato nella figura seguente:

Voglio inoltre far notare inoltre che un grigio di riflettanza 18% corrisponde circa ad una chiarezza L=50: sopra infatti si vede che alla riflettanza di 18.77% corrisponde una chiarezza di L=50.8 (sotto all'illuminante D50); in altre parole si può dire che un grigio con riflettanza al 18% viene considerato "grigio medio" proprio perchè ha una chiarezza intorno a 50, ovvero tale grigio, in una scala di grigi che va dal bianco al nero, viene percepito come grigio che sta a metà tra il bianco e il nero.

Bene, torniamo ora al tema dell'articolo, ovvero il bilanciamento del bianco;
un oggetto, per essere visto grigio sotto ad ogni sorgente di luce (sempre ammettendo che l'osservatore sia adattato cromaticamente) deve avere una riflettanza spettrale piatta (orizzontale) in tutte le frequenze visibili. Dal grafico sopra si può notare come questa proprietà sia soddisfatta solo in modo approssimativo: il bianco X-Rite (la curva più in alto nel grafico) tende a salire, e questo ci induce a pensare che quella tacca sia sempre percepita come un po' caldina, mentre tutti gli altri grigi hanno un andamento opposto, ovvero tendono a calare all'aumentare della lunghezza d'onda e quindi ci dobbiamo aspettare una piccola dominante fredda.

L'analisi del grafico spettrale è solo di tipo qualitativo, non quantitativo; cioè possiamo sicuramente affermare che nessuno di questi grigi sia perfetto per fare il bilanciamento del bianco, ma ciò che non riusciamo ancora a prevedere è l'entità dell'errore che andiamo a commettere quando consideriamo questi grigi perfetti, cioè quando nel raw converter andiamo col contagocce a fare il bilanciamento del bianco proprio su queste tacche.


Valori Lab e illuminanti

Per semplificare l'analisi, con un editor di testo, ho creato un file di misura che contenesse le misure spettrali di tutte e cinque le tacche grigie fin'ora considerate; lo potete scaricare qui.
Poi l'ho importato in Measure Tool nello strumento "
Comparazione" e ho spuntato "Cambia stabilità". Questo tool permette di simulare la differenza in DeltaE di vari campioni, di cui è nota la misura spettrale, osservati sotto a due illuminanti (o sorgenti) diversi. Ho scelto due illuminanti piuttosto lontani come temperatura di colore equivalente: a sinistra ho selezionato l'illuminante C a 6774 kelvin e a destra l'illuminante A (luce incandescente) a 2856 kelvin.

In pratica Measure Tool "combina" i dati spettrali di riflettanza misurati sulle patches con i dati spettrali dei due illuminanti, ricava i valori Lab e calcola il DeltaE, ovvero la distanza tra i due punti nel riferimento Lab, distanza che rappresenta la differenza di colore percepito sulle patches quando sono osservate sotto ai due illuminanti specificati.

Di seguito la schermata che ci viene proposta da Measure Tool:

Nella figura viene evidenziata in rosso la tacca con il DeltaE più grande (in questo caso DeltaE=0.64) ; questa tacca corrisponde evidentemente alla tacca bianca X-Rite (in quanto dalla figura si nota che è la più luminosa di tutte e 5) e dunque risulta quella meno stabile alla variazione dell'illuminante.
Sia il DeltaE massimo che il DeltaE medio sembrano molto bassi (un deltaE = 1 corrisponde ad una differenza di colore appena percettibile), però vedremo che in realtà non sono variazioni del tutto trascurabili.

Con l'opzione "Salva report" è possibile salvare il risultato in un file di testo , dal quale ho estratto la seguente tabella.

Target
deltaE
deltaL
deltaC
deltaH
L1
a1
b1
L2
a2
b2
Lastolite Grigio 0.2 0.05 -0.11 0.15 46.71 -0.6 -1.02 46.66 -0.79 -1.03
X-Rite Grigio chiaro 0.21 0.05 -0.15 0.14 81.87 -0.84 -0.07 81.82 -0.96 -0.23
Lastolite Bianco 0.23 0.06 -0.06 0.21 90.23 -0.91 -0.19 90.17 -0.9 -0.41
X-Rite Grigio scuro 0.33 0 -0.33 0.01 50.77 -0.16 0 50.77 -0.49 0.01
X-Rite Bianco 0.64 0.04 0.6 0.22 97.37 -0.87 2.1 97.34 -0.46 1.61

I valori sono ordinati per DeltaE crescente, da cui si può facilmente evincere che la faccia grigia del Lastolite sia quella che risente meno del cambiamento di illuminante; subito dopo compare la tacca grigio chiara del colorchecker X-Rite.

Ora possiamo rivolgere l'attenzione ai valori di a e b di questi target, ovvero alla loro neutralità nelle due condizioni di illuminazione considerate.

Cominciamo dalla tacca bianca del target X-Rite: abbiamo valori di a negativi e b positivi in entrambe le situazioni di illuminazione. Valori di a negativi corrispondono ad uno spostamento verso il verde/ciano e valori di b positivi ad uno spostamento verso il giallo/arancio, come si può vedere dal diagramma seguente:

Risulta quindi confermata la dominante calda che avevamo previsto osservando il grafico delle riflettanze spettrali.
Analogamente possiamo confermare le dominanti leggermente più fredde di tutte le altre tacche, essendo i valori di b minori o uguali a 0.

Per stilare una classifica di neutralità delle varie tacche nelle due situazioni di illuminazione ho proceduto nel modo seguente.
Con ColorLab ho trasformato i dati spettrali delle riflettanze in valori Lab selezionando i due illuminanti:

Occorre ripetere da capo l'operazione, per i due illuminanti:

Con questo passaggio abbiamo ottenuto dei valori XYZ, per cui occorre un ulteriore passaggio per avere i valori Lab

A questo punto occorre salvare i due file di testo che conterranno i valori Lab relativi ai due illuminanti (Lab_A.txt, Lab_C.txt);
per semplificare le operazioni successive ho combinato questi due files ottenendone uno solo, che potete scaricare qui.

Poi, per valutare la neutralità delle patches, ho creato un file editando quello precedente con ColorLab, impostando cioè a 0 le coordinate a e b di ciascuna patch e salvando il risultato in un nuovo file.

(nota: le coordinate L le ho lasciate invariate, e nel nuovo file sono cambiate un po' anche le coordinate XYZ)

Sempre con ColorLab (o con Measure Tool se si preferisce) è possibile mettere a confronto questi due files di misura e generare un report:

Dal file di report ho ricavato la seguente tabella, ordinata per DeltaE, che ci mostra quindi le patches dalla più neutra a quella meno neutra, in quanto in questo caso il DeltaE corrisponde al Delta(ab) dal momento che la chiarezza L rimane uguale nel confronto per come è stato definito il file di misura Lab_A_C_Neutri.txt .

In altre parole, il Delta (ab) non è altro che la distanza tra il punto misurato sulla patch e l'asse L e questa distanza ci dice quanto ciascuna patch sia lontana dalla perfetta neutralità.

Target
dE
X-Rite_Grigio_scuro_C 0.16
X-Rite_Grigio_scuro_A 0.49
X-Rite_Grigio_chiaro_C 0.84
Lastolite_Bianco_C 0.93
Lastolite_Bianco_A 0.99
X-Rite_Grigio_chiaro_A 0.99
Lastolite_Grigio_C 1.18
Lastolite_Grigio_A 1.3
X-Rite____Bianco_A 1.67
X-Rite____Bianco_C 2.27

Quello che balza subito all'occhio osservando la tabella è che la tacca grigio scuro della colorchecker X-Rite, in luce fredda risulta quasi perfettamente neutra, mentre la tacca bianca sempre della colorchecker X-Rite in luce fredda risulta molto lontana dall'essere neutra e quindi non può essere utilizzata per fare un buon bilanciamento del bianco col metodo del contagocce.

Bene, fino ad ora cosa abbiamo scoperto? abbiamo stilato due classifiche,
una che ci dice quanto rimangano stabili i vari target al variare dell'illuminazione,
e una che ci dice quanto effettivamente siano neutre le tacche sempre al variare dell'illuminazione.

Una cosa è certa, abbiamo un perdente assoluto: la tacca bianca della colorchecker X-Rite risulta la meno stabile e la meno neutra in assoluto.

Poi possiamo notare che gli altri dati sono un po' discordanti: per esempio la tacca più stabile è risultata la faccia grigia del pannello Lastolite, che però risulta poco neutra;
viceversa la tacca X-Rite Grigio scuro è risultata
la più neutra in assoluto, ma non è un campione di stabilità.

Comunque, prima di prendere delle decisioni definitive, occorre fare ancora una cosa, cioè tradurre questi risultati in valori RGB , perchè è con questi valori che ci dobbiamo confrontare quando sviluppiamo un RAW con Camera RAW.


Valori RGB e illuminanti

Il gioco è quasi fatto: per trasformare i valori Lab in valori RGB basta un semplice passaggio con ColorLab:

Come si vede dalla figura ho eseguito l'operazione di conversione dallo spazio Lab a RGB in due modi diversi, prima ho convertito a ProPhoto e poi a sRGB, perchè sono i due spazi di lavoro che usa Camera RAW, con gamut rispettivamente più grande e più piccolo.

I file di testo con i valori RGB così generati potete scaricarli qui: sRGB.txt - ProPhotoRGB.txt

Ho importato questi due file in Excel per creare la seguente tabella, ordinata in modo che il risultato sia più chiaro:

I valori di questa tabella rappresentano i valori RGB che devono avere le tacche dei target una volta che abbiamo sviluppato il nostro file raw.

Se per esempio osserviamo i valori relativi alla tacca grigio chiaro del colorchecker X-Rite vediamo che i valori RGB da impostare in Camera RAW non sono tutti e tre uguali, ma sono leggermente diversi, per cui a rigore non potremmo usare il contagocce su questa tacca per fare il bilanciamento del bianco.

Infatti, per fare un buon bilanciamento del bianco, per esempio in ProPhoto e con luce incandescente dovremmo ottenere in uscita su quella tacca i valori RGB=190,191,191 (Camera RAW non permette di visualizzare i decimali)

Se consideriamo ora la tacca bianca X-Rite, quella che avevamo visto essere la peggiore con luce fredda, ci accorgiamo che l'uso del contagocce è sicuramente da evitare, in quanto le coordinate RGB differiscono non di poco, ovvero RGB=243,244,240 in Prophoto e RGB=246,247,242 in sRGB

Osservando la tabella sembra che ci sia un unico caso fortunato, ovvero quello della tacca X-Rite Grigio scuro in Prophoto; infatti i valori RGB risultanti, approssimando all'intero più vicino, sono RGB=101,101,101 in entrambe le condizioni di illuminazione.

Su quella tacca dunque è possibile usare lo strumento contagocce di Camera RAW per fare il bilanciamento del bianco nelle due condizioni di illuminazione considerate, e probabilmente, con buona approsimazione, anche in quelle intermedie.

Ora vediamo come sia possibile utilizzare le informazioni della tabella per fare un buon bilanciamento del bianco anche senza l'uso del contagocce.

Innanzi tutto riprendiamo l'immagine di Camera Raw che abbiamo visto all'inizio:

Bisogna precisare alcune cose:

la versione di Camera raw è la 6.7, quindi un po' vecchiotta, ma non è stata scelta questa versione a caso, infatti è importante che il processo di sviluppo sia quello del 2010.

Quindi è possibile usare versioni di camera raw anche più recenti, a patto di impostare il processo di sviluppo del 2010; questo essenzialmente perchè in questo processo è possibile disabilitare tutte le correzioni del convertitore posteriori alla conversione al profilo ICC di uscita (Prophoto nell'esempio).

Cioè, se notate, tutti i cursori sono a 0, e si deve agire solo su Temperature, Tint, e Exposure.

Anche la curva di contrasto va impostata sul valore neutro, ovvero va scelta la curva "Linear"

Nei processi di sviluppo successivi a quello del 2010 è più macchinoso trovare le impostazioni "neutre", quelle che ci garantiscono che i valori RGB non siano alterati da correzioni estraneee alla pura gestione del colore (ovvero conversione dal profilo della fotocamera a quello di uscita, in questo caso Prophoto)

Bene, tornando alla tabella di prima, dalla quale possiamo vedere che in Prophoto la tacca bianca del target deve avere i valori R=243 G=244 B=240

Quindi agendo solo sui cursori Temperature, Tint, e Exposure possiamo raggiungere i valori RGB desiderati.

Ecco, questo è un bilanciamento del bianco preciso.

A questo punto possiamo anche modificare tutti i cursori che avevamo tenuto bloccati a 0, in modo da ottenere un'immagine finale più gradevole.

E' indispensabile mantenere i cursori bloccati a 0 solo quando si vuole riprodurre con precisione quello che si sta fotografando, per esempio se si vuole riprodurre un quadro; se invece stiamo convertendo un'immagine generica (di paesaggio, ritratto ecc) allora una riproduzione puramente colorimetrica può risultare troppo fiacca, smorzata, poco accattivante, e quindi è preferibile modificare contrasto, luminosità, saturazione e tutto quello che ci permette di rendere l'immagine più gradevole al nostro gusto.

Quindi, a questo punto, non dobbiamo temere di spostare i cursori del contrasto, della saturazione e tutto quello che vogliamo (possiamo anche cambiare processo di sviluppo e passare per esempio al processo 2012), l'importante è che non tocchiamo più i cursori Temperature, Tint, perchè sono i soli responsabili del bilanciamento del bianco.

Ritorniamo alla tabella con i valori RGB trovati per un perfetto bilanciamento del bianco; però, siccome abbiamo visto che in Camera RAW possiamo gestire solo dei valori interi, mettiamo nella tabella i valori approssimati all'intero più vicino:

Prima osservazione: c'è un caso fortunato! quello in basso a sinistra, ovvero la tacca Grigio scuro del target X-Rite presenta i 3 valori uguali 101,101,101 sia in luce calda (2856 kelvin) che in luce fredda (6774 kelvin).

Bene, su questa tacca possiamo tranquillamente fare il bilanciamento in modo automatico, semplicemente cliccando con lo strumento contagocce sulla tacca e non abbiamo bisogno di nessuna correzione manuale della Temperature o della Tint.

Attenzione, però, solo se il profilo di uscita è Prophoto, perchè se è sRGB, che ha un gamut più ristretto e quindi la sensibilità dei cursori è maggiore, allora è necessaria una correzione manuale di R a 119 e di G a 121, nel caso di luce calda (2856 kelvin).

Anche la tacca Grigio chiaro di X-Rite sembra abbastanza fortunata: non è possibile usare il contagocce, perchè i tre valori non sono uguali, quindi occorre una correzione manuale di Temperature e Tint, però i valori non cambiano al variare dell'illuminazione.

A questo punto sembra che siamo arrivati ad una contraddizione, perchè prima eravamo arrivati alla conclusione che il target più stabile alla variazione di illuminazione fosse il lato grigio del Lastolite (avevamo trovato un DeltaE=0.2 ovvero il minore di tutti), invece nella tabella degli RGB non sembra che sia così. Dove sta l'inghippo? 

Riprendiamo la tabella con i valori decimali:

Se prestate attenzione ai valori di Prophoto della faccia grigia del Lastolite, notate che le differenze in punti RGB nei due illuminanti sono molto piccole, per esempio R=90.32 contro R=90.58. La sfortuna però ci ha portato i valori a cavallo del valore medio 90.50, per cui le approssimazioni agli interi più vicini ci avevano restituito valori RGB diversi nei due casi.

E' comunque sufficiente una ritoccatina con il cursore Exposure, per avvicinare il più possibile i tre valori RGB valori ad un valore medio; matematicamente questa operazione equivale ad una "normalizzazione" di tutti e tre i valori RGB rispetto al valore mediano fra i tre RGB. Di seguito la tabella corretta secondo questa normalizzazione:

A questo punto la tabella con i valori interi approssimati è la seguente e conferma le supposizioni iniziali:

Cioè la faccia grigia del Lastoltite torna ad essere stabile, infatti se notate i valori RGB secondo Prophoto non cambiano nel passaggio dall'illuminante A all'illuminante C.

La piccola variazione di esposizione che abbiamo apportato ai valori RGB non è un problema, sia perchè molto piccola e quindi trascurabile, sia perchè avrebbe una piccola incidenza solo nel caso di fotografia di riproduzione.


Scelta del punto migliore

Prima di trarre delle conclusioni sul metodo migliore da adottare per fare il bilanciamento del bianco, occorre fare ancora alcune precisazioni.

Impostare Temperature e Tint in Camera RAW significa semplicemente impostare tre valori numerici che verranno utilizzati come coeffiicienti moltiplicativi per i tre canali RGB.

Per esempio, impostare Temperature=5050 Tint=-3 significa che Camera raw moltiplicherà il valore R di ciascun pixel per 1.1023, il valore G di ciascun pixel per 1.0 e il valore B di ciascun pixel per 1.0232 (i valori che ho scelto sono puramente esemplificativi).
Quindi, per individuare in modo preciso quei coefficienti moltiplicativi, è meglio utilizzare tacche scure o tacche chiare?
Sicuramente tacche chiare e il seguente grafico cerca di spiegare questo concetto:

Il grafico prende in considerazione un solo canale, supponiamo quello del blu: il segmento blu centrale (quello più spesso) rappresenta il bilanciamento ottimale (il coefficiente moltiplicativo è la pendenza di questo segmento ) e i punti vanno dallo 0 (nero) a 255 (bianco). I 5 segnalini blu rappresentano i valori delle 5 tacche fin'ora considerate, e in più ho messo una tacca scura (cerchiata in rosso) di valore 30.

Ora si vede chiaramente che un piccolo errore sull'individuazione del coefficiente nella tacca scura, può portare ad errori grandi nel bilanciamento del bianco: le tacche scure sono quelle più disturbate da rumore elettronico, quindi ,se con il contagocce andiamo a campionare un pixel con un po' di rumore, potremmo sbagliare molto la pendenza della curva finale, ovvero del bilanciamento del bianco. Viceversa, se con il contagocce andiamo a campionare una tacca chiara, oltre che avere meno probabilità di trovare rumore elettronico, se anche campionassimo un pixel un po' rumoroso, otterremmo un coefficiente moltiplicativo molto più vicino al valore ideale, cioè la pendenza della curva trovata si discosterebbe di poco dalla pendenza ideale.

Quindi abbiamo trovato un'altra regola per fare un buon bilanciamento del bianco: meglio utilizzare tacche chiare.


Il profilo della fotocamera

C'è ancora una cosa importante da tenere in considerazione, il profilo della fotocamera.
Camera RAW usa i cosiddetti profili di fotocamera per ricavare i colori delle immagini da sviluppare.
Per capire che anche questi profili hanno un ruolo nella determinazione del bilanciamento del bianco seguiamo questo ragionamento.
Questo non è un articolo sui profili di fotocamera, per cui ridurrò all'essenziale i riferimenti ad essi.

Camera RAW mette a disposizione diversi profili di fotocamera, e ci sono vari strumenti per poterseli costruire da soli; io ne ho fatto uno per la mia fotocamera con il tool della X-Rite, sostituendo i valori spettrali di default del target a 24 tacche con i valori misurati sul mio target, in modo da avere risultati più precisi e coerenti.

A questo punto la mia tecnica per individuare rapidamente il bilanciamento del bianco ottimale potrebbe essere questa:

1) Uso il contagocce sulla tacca scura del target a 24 tacche X-Rite (che è stabile al variare dell'illuminante e neutra)

2) Uso il cursore Exposure per arrivare ai valori di Prophoto 101,101,101

3) Controllo i valori della tacca bianca, ed eventualmente correggo finemente i valori di Temperature e Tint per arrivare ai valori RGB della tacca chiara di 243,244,239

Però ho una sorpresa, che si vede bene dalla figura seguente:

In questa figura si vede la resa del colorchecker fotografato, a cui ho sovrapposto un target "bucato" con i valori nominali delle tacche, così al centro di ogni tacca "esce" il valore fotografato, che si può confrontare facilmente con il valore ideale che sta attorno. Il raw è stato sviluppato usando il profilo di fotocamera autocreato con il tool di X-Rite, tutti i cursori di Camera RAW erano a 0, processo di sviluppo 2010, contagocce su tacca scura (indicata dalla freccia) e cursore exposure spostato fino a trovare i valori 101,101,101.

Insomma, ho usato tutti gli accorgimenti visti fin'ora, e a questo punto vorrei controllare sulla tacca bianca i valori, in modo da correggere in modo fine il bilanciamento, portandola a 243,244,239

Però si vede chiaramente che la tacca bianca è lontana dal valore ideale, troppo lontana, lo si vede anche ad occhio, quindi il mio metodo non funziona. Ma perchè?

In realtà è semplice: il tool di X-Rite ha creato un profilo di fotocamera che approssima nel migliore dei modi tutte e 24 le tacche, ma non ha trovato un valore perfetto per tutte le tacche. E la colpa non è di X-Rite, ma della fotocamera, o meglio dei filtrini RGB di Bayer che ricoprono i pixel del sensore: con filtrini di questo tipo (con una trasmittanza spettrale di questo tipo) non è possibile creare un profilo perfetto, quindi il risultato sarà solo un'approssimazione del valore ideale.

Il problema è che l'approssimazione non riguarda solo i colori, ma anche le tacche grigie, quindi non ho nessuna informazione sul valore che per il profilo di fotocamera dovrebbe avere la tacca scura che ho preso come riferimento.

Io ho deciso di "puntare tutto" su quella tacca, eliminando ogni errore di bilanciamento e di esposizione, ma potrei aver sbilanciato il risultato ottenuto dal tool di X-Rite, che ha cercato di minimizzare l'errore medio;  molto probabilmente portando quella tacca al suo valore ideale ho aumentato l'errore medio del profilo della fotocamera.

Il tool di X-Rite non dà nessuna informazione di questo tipo, invece il toolo della Adobe sì.

Ho provato a far ottimizzare il profilo di fotocamera dal tool di Adobe, che mi ha fornito un nuovo profilo di fotocamera e che nella schermata finale mi ha mostrato questo:

Quindi mi ha dato un'indicazione sui valori di Temperature e Tint da impostare, 5050/6, validi per il nuovo profilo di fotocamera creato; vediamo:

Ecco, questa è la miglior conversione secondo il tool Adobe. L'esposizione l'ho corretta fino ad ottenere sempre sulla tacca di prima valori prossimi a 101,101,101

Vediamo cosa cambia se ignoro le indicazioni del tool di Adobe e uso il contagocce con il nuovo profilo di fotocamera:

A occhio cambia ben poco, e in effetti i valori che ho trovato sono 4950/3 contro i 5050/6 suggeriti dal tool.

Ricordo che il tool di Adobe per la generazione di profili di fotocamera non genera un profilo ex-novo come fa il tool di X-Rite, è possibile solo "correggere" dei profili esistenti.

Inoltre non è possibile comunicare al tool la misura spettrale del nostro particolare target che potrebbe differire un po' dai valori nominali interni al tool.

Un'altra mancanza piuttosto grave di entrambi i tool è il fatto che non sia possibile "passare" la misura spettrale della sorgente luminosa: ricordo che i valori Lab della testchart dipendono sia dalla riflettanza spettrale della testchart che dalla luminanza spettrale della sorgente; entrambi i tool utilizzano delle tabelle interne che probabilmente si rifanno ai vari illuminanti.


Il workflow ottimale

A questo punto, dopo tanti ragionamenti, finalmente posso dire quale potrebbe essere un metodo ottimale per fare il bilanciamento del bianco:

1) Usare un tool per creare un profilo di fotocamera, a cui passare le seguenti informazioni:

  • Misura spettrale del mio target
  • Misura spettrale della sorgente (o indicazione sull'illuminante più vicino se non ho a disposizione la misura)
  • DNG dello scatto alla testchart

2) Creare il profilo di fotocamera

3) Il tool deve dire qual è il valore di Temperature/Tint che minimizza l'errore medio da utilizzare poi nella conversione del RAW

In questo modo non ci si deve scervellare per capire se il mio bianco è o non è ideale per fare il bilanciamento del bianco, perchè la tacca bianca e quelle grigie vengono trattate esattamente come quelle colorate, con un'analisi spettrale.

Purtroppo però un tool così non esiste ancora, anche se semplificherebbe la vita a tanti fotografi.


Esempio con Profili ICC (addendum 22/07/2013)

Per chiarire meglio il concetto del workflow ottimale, ho deciso di spendere qualche parola in più sui profili. Il profilo di fotocamera che usa Camera Raw, semplificando un po' il discorso, assomiglia molto ad un profilo ICC a matrice, per cui di seguito mostrerò il workflow ottimale usando i profili ICC a matrice.

Una volta fotografato il target, sviluppo il raw con il raw converter open source DCRaw: l'utilizzo di questo raw converter è essenziale perchè mi permette di convertire il file eseguendo solo poche operazioni, ovvero il demosaiking e il riscalamento a 16 bit per creare un TIFF (i raw in genere sono a 12 o 14 bit per canale).

La linea di comando da passare a DCRaw è di questo tipo:

dcraw.exe -v -k 0 -T -o 0 -4 -r 1 1 1 1 IMGP4853.PEF

Il TIFF che ottengo, è qualcosa di molto vicino a ciò che "vede" la fotocamera, infatti il bianco non è bilanciato e l'immagine è a gamma 1, per cui se lo apro con Photoshop e gli assegno un profilo a caso, come per esempio sRGB, vedo una cosa di questo tipo:

Si nota subito che il target è scuro (perchè gli ho assegnato un profilo a gamma 2.2 mentre il sensore elettronico è lineare, per cui avrei dovuto usare un profilo a gamma 1) e risulta con una forte dominante verde/ciano, infatti la solita tacca grigio scuro che abbiamo utilizzato prima come riferimento, ora ha coordinate RGB = 23,37,30.

Bene, a questo punto userò Argyll per creare il profilo ICC a matrice, lanciando il comando:

colprof.exe -v -am PentaxK20

Il parametro PentaxK20 dice ad argyll di usare un file che si chiama PentaxK20.ti3 che contiene le coordinate RGB delle 24 tacche del target fotografato (bisogna in qualche modo estrapolarle dal TIFF) e le coordinate XYZ del target, che si ottengono dalla combinazione tramite opportuno software (per esempio Colorlab) della misura spettrale della riflettanza del target e della misura spettrale della luce incidente sulla scena: questo è il modo più preciso di procedere, a differenza dei metodi visti in precedenza, in cui dovevamo accontentarci dei valori spettrali tabellati inclusi nei software di creazione del profilo di fotocamera per Camera RAW.

Bene, creato il profilo ICC a matrice, ottengo subito da Argyll un'informazione sulla bontà di questo profilo:

Profile check complete, peak err = 12.285054, avg err = 2.659558

Una statistica essenziale che ci dice che l'errore massimo in DeltaE è di 12.28 e l'errore medio sulle 24 tacche è di 2.66 DeltaE.

Sono errori piuttosto alti, ma il problema, come dicevo prima, sono i filtrini RGB della matrice di Bayer, non è colpa del profilatore.

Se ora vado ad "assegnare" il profilo così creato ottengo questo:

L'immagine si è schiarita e si è bilanciata perfettamente.

Cioè il profilo a matrice, con le sole informazioni relative a:

  1. Coordinate XYZ dei tre primari RGB
  2. Gamma (lineare, molto prossimo a 1)
  3. Coordinate XYZ del punto del bianco

è riuscito a fare tutto in un colpo solo, a bilanciare il bianco e a trovare una buona corrispondenza di colore.

Faccio notare che non ho dovuto fare nessuna analisi sulle tacche grigie per fare il bilanciamento del bianco, ha fatto tutto il profilo ICC.

Bene, ora converto l'immagine a Prophoto e gli sovrappongo il target con i valori RGB ideali, bucato al centro per l'analisi visiva del risultato:

Intanto si nota subito che la solita tacca grigia scura (quella più neutra del target), non è rappresentata dal profilo ICC nel modo migliore: io prima avevo "puntato tutto" su quella tacca, portandola ad avere il valore ideale sia di chiarezza L che di cromaticità (a e b);

I valori RGB ideali avevamo visto essere in Prophoto 101,101,101 che corrispondevano a valori L=51 a=0 b=0
Il profilo ICC invece mi ha portato quella tacca a valori RGB = 
98,98,98 e rispettivi valori L=49 a=-1 b=0

Quindi Argyll ha cercato di minimizzare l'errore medio e la tacca più neutra di tutto il target è stata riprodotta con un piccolo errore.

Mettiamo a confronto quest'ultima immagine con il risultato che avevo ottenuto con Camera RAW, il tool della X-Rite e il bilanciamento preciso sulla tacca scura X-Rite:

E' chiaro da questo confronto, che puntando tutto sulla tacca scura (freccia rossa) avevo sbilanciato un po' l'errore medio, infatti nell'immagine più bassa si vede affiorare dal centro un numero maggiore di tacche.

Spero con questo addendum di avere un po' chiarito come dovrebbe essere il workflow ottimale e il motivo per cui ho affermato che non ci si dovrebbe affannare troppo a fare il bilanciamneto del bianco, in quanto dovrebbe essere un'operazione automatica, come è risultata con l'uso dei profili ICC.

Purtroppo il workflow appena visto con Profili ICC non è utilizzabile con Camera RAW, che è lo strumento di conversione preso a riferimento in quest'articolo.


Conclusione

Da un argomento apparentemente banale, che credevo di poter trattare in poche righe sul forum, ne è scaturito un articolo di non facilissima lettura.

La mia conclusione è che attualmente non ci sono strumenti diretti per ottimizzare il bilanciamento del bianco in modo semplice e veloce, almeno se si vuole utilizzare Camera Raw.

E sinceramente mi trovo in imbarazzo nel suggerire una strada piuttosto che un'altra.....

Personalmente creo i profili di fotocamera con il tool di X-Rite, faccio il bilanciamento del bianco usando il contagocce sulla tacca scura del target, e aggiusto gli altri cursori a mio gradimento (se non faccio fotografia di riproduzione).

A Martino, che ringrazio per la possibilità che mi ha dato di misurare il suo Lastolite e che probabilmente avrà perso ogni speranza di avere una risposta dettagliata visto che gliel'avevo promessa quasi un anno fa , posso suggerire di fare più o meno la stessa cosa, usando la faccia chiara del pannello, con il contagocce e magari abbassando appena appena il valore di R (i valori ottimali in Prophoto sono 218,219,219 su entrambe le condizioni di illuminazione considerate).

Un'altra strada, un po' più macchinosa, ma certamente più precisa, è quella di creare un profilo di fotocamera ex-novo con il tool di X-Rite, poi di ottimizzarlo con il tool di Adobe, infine di utilizzare la combinazione di Temperature/Tint suggerite dal tool di Adobe.


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