Question d'origine :
Sur les caméras vidéo et les appareils photo numériques, comment fonctionne la balance des blancs automatique ?
Comment l'appareil analyse la lumière pour s'adapter correctement à la colorimétrie, surtout si, dans l'image qu'on vise, il n'y a pas de blanc et donc aucun repère.
Merci de résoudre cette question à laquelle aucun professionnel n'a encore su me répondre !!
Réponse du Guichet
bml_art
- Département : Arts et Loisirs
Le 22/07/2005 à 15h20
Rappelons que la couleur d’un objet que nous voyons est dépendante d’une part des radiations que l’objet absorbe ou réfléchit et d’autre part de la composition spectrale de la lumière qui l’éclaire. Les teintes les plus « vraies » d’un objet sont celles qui sont obtenues au moyen de l’éclairage du soleil, qui est une lumière continue et composée de plusieurs couleurs (on le constate dans le phénomène de l’arc-en-ciel). Un même objet apparaîtra avec des tonalités plus froides (bleutées) à la lumière du jour qu’à la lumière d’une ampoule domestique ou d’une bougie, qui émettent dans une composition de radiations plus nombreuses dans le rouge-orangé. Notons que la lumière du jour elle aussi évolue de même au fil des heures et que le cerveau humain corrige en permanence les informations de l’œil sur les effets dus aux divers illuminants, au point de les rendre imperceptibles.
En photographie, cette adaptation naturelle n’existant pas, la qualité de la source lumineuse en jeu va être visible en fonction de la sensibilité chromatique définie par le type de film utilisé ou le réglage du capteur numérique.
En photo argentique, il existe deux types de films – lumière du jour et lumière artificielle –qui permettent d’avoir des rendus acceptables sous un éclairage à la lumière du jour et à la lumière des lampes quartz-iode. Ensuite les variations intermédiaires de la température de couleur ambiante se corrigent à la prise de vue au moyen de filtres de conversion et de filtres correcteurs de lumière à placer devant l’objectif, et dont les valeurs (exprimées en mired) peuvent être déterminées exactement grâce à un thermocolorimètre. Les anciens camescopes analogiques intégraient sur le devant une fenêtre transparente blanche à travers laquelle la lumière ambiante était analysée en permanence.
En photo numérique, un seul capteur est utilisé pour photographier les objets, sous toutes les intensités et qualités de lumière. La lumière du sujet avant d’atteindre les photosites du capteur passe par un filtrage RVB et c’est l’équilibre de niveau entre les couches R, V et B qui va donner à chaque image sa neutralité. Les appareils numériques, pour régler cet équilibre de lumière, offrent deux possibilités :
- les modes programmés à l’avance sur des valeurs moyennes, comme : lumière naturelle, ombragée, lumière au tungstène, lumière fluo, lumière fluo.type lumière du jour.
- la balance des blancs automatique et/ou manuelle qui tient compte plus finement de l’illuminant. En mode manuel, il suffit de viser une feuille de papier blanc ou une charte de gris neutre, de mémoriser la mesure, puis de prendre les photos en gardant le même éclairage. Ce mode permet d’échapper aux situations piégeantes pour l’automatisme : prise de photos en gros plan ou de sujets de couleur uniforme (ciel, mer, forêt) ou avec une source lumineuse particulière (lampe à vapeur de mercure). Le mode automatique repose sur des algorithmes, des méthodes d’approche du problème et des types de processeurs propres à chaque constructeur d’appareils.
A titre d’exemple, nous sommes allés sur le site Canon qui propose une description grand public des moyens développés par la firme pour améliorer le rendu couleur de l’image. Le système de réglage automatique de la balance des blancs figure sous le sigle AWB : Auto White Balance.
"Développé pour accroître les performances des appareils photo numériques Canon, le processeur DIGIC est conçu pour produire des images fidèles d'une qualité optimale. Les algorithmes complexes nécessaires pour calculer correctement des fonctions telles l'équilibrage des blancs et le rendu des couleurs sont exécutés par le processeur DIGIC à une telle vitesse qu'aucun délai au niveau de la réponse de l'appareil photo n'est perceptible…
Le processeur Canon DIGIC unique qui est au coeur de cet appareil photo associe six éléments clé : contrôle CCD, AE/AF/AWB, traitement du signal, compression JPEG, contrôle de la carte mémoire et écran LCD…
La technologie iSAPS de Canon (intelligent scene analysis based on photographic space - analyse scénique intelligente basée sur l'espace photographique) fonctionne comme l'assistant d'un photographe, en rassemblant les informations disponibles telles que la longueur focale, la luminosité et les paramètres de l'appareil photo. Ces données sont comparées sur les « connaissances » actuelles de l'appareil photo concernant les images et les paramètres types -les données de l'espace photographique correspondent à une vaste bibliothèque d'informations statistiques -, afin d'évaluer la position de la mise au point, la balance des blancs automatique (AWB) et l'exposition. L'appareil photo est alors pré-défini ; ainsi, une fois la scène entièrement métrée, seuls des ajustements finaux sont nécessaires…Le PowerShot S45 inclut un capteur d'orientation intelligent capable de détecter l'orientation de l'appareil photo pour optimiser le métrage et la balance des blancs dans toutes les situations."
Nous avons par ailleurs contacté le service après-vente de la marque Canon agréé pour la région Rhône-Alpes qui nous a très aimablement communiqué la réponse sur la détermination brute de la nature de l’illuminant. L’image formée sur le capteur est divisée en 64 zones. L’une d’elle, repérée par le signal d’amplitude le plus haut, est considérée comme un carré blanc.
Vous trouverez une étude détaillée des composantes mises en oeuvre par Nikon pour régler le problème de la balance automatique des blancs du D70, notamment par l’adjonction d’un capteur RVB de 1005 photosites dédié à la mesure de la lumière, dans le livre Nikon D70 / Claude Tauleigne, 2004.
Nous vous conseillons également l’ouvrage de René Bouillot qui décrit la technologie utilisée dans les appareils numériques : Cours de photographie numérique : principes, acquisition et stockage, éd. Dunod, 2002.
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