مبانی عکاسی

تراز سفیدی (White Balance) در عکاسی دیجیتال

     در عکاسی دیجیتال تراز سفیدی (White Balance) عبارت است از تنظیم رنگ تصویر به گونه ای که طبیعی به نظر برسد. به عبارتی رنگ های موجود در تصویر با آنچه که در صحنه عکاسی با چشم دیده ایم همخوانی داشته باشند. در این حالت رنگ سفید موجود در تصویر به صورت سفید واقعی دیده می شود.

توجه کنید که کدامیک از دو تصویر بالا دارای رنگ طبیعی است.

برای روشن شدن مفهوم تراز سفیدی بهتر است ابتدا اصطلاح دمای رنگی ( Color Temperature) شرح داده شود:

دمای رنگی ( Color Temperature)

     مواد مختلفی وجود دارد که با حرارت دادن به آنها از خودشان نور ساطع می کنند. بر اساس میزان حرارت دریافتی توسط این مواد، نوری که ساطع می گردد به رنگ های متفاوتی دیده می شود. یکی از این مواد که آن را به نام جسم سیاه (Black Body) نامگذاری کرده اند برای تعیین دمای رنگهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. وقتی به جسم سیاه حرارت داده شود، ملتهب شده و تشعشعی پیوسته و یکنواخت ایجاد می کند. با حرارت دادن به جسم سیاه و بالا رفتن دمای آن، در ابتدا رنگ قرمز ساطع می شود و با افزایش حرارت، دمای جسم سیاه بالاتر رفته و نور ساطع شده از آن به سمت آبی تغییر رنگ می دهد. به این علت که رنگهای با طول موج کوتاه تر (مثل آبی) حاوی انرژی بیشتری هستند و در حرارت بالاتر که جسم سیاه داغ تر است نور ساطع شده نیز طول موج های کوتاه تری دارد، بنابراین رنگ نور ایجاد شده به آبی متمایل می گردد. برعکس در دماهای پایین تر جسم سیاه، نورهای با طول موج بلندتر ساطع می گردند پس رنگ آنها هم به سمت نارنجی و قرمز میل می کند. نور ساطع شده از سطح جسم سیاه در اثر حرارت، مبنای تعیین دمای رنگ است. دمای رنگی با واحد کلوین(K) نشـان داده می شود.

طیف رنگی حاصل از حرارت دادن جسم سیاه در دمای مختلف

     مغز انسان بطور اتوماتیک دمای رنگی تصویر را بر اساس اطلاعات دریافتی از چشم تحلیل می کند و بر اساس تجربیات ذهنی و قبلی خود، رنگ تصویر را بطور صحیح می بیند و در واقع درک می کند. مثلا کاغذ سفیدی را در نظر بگیرید که انسان آن را در هر دو وضعیت فضای داخلی و خارجی یک خانه، به صورت سفید می بیند در حالیکه ممکن است فضای داخلی با نور زرد یک لامپ تنگستن روشن شده باشد و فضای بیرون با نور خورشید.اگر چه دمای رنگی (Color Temperature) در نور خورشید با نور لامپ تنگستن بسیار متفاوت است، ولی تحلیل مغز از آنچه چشم می بیند، در هردو مورد، یک کاغذ سفید است.

     منابع نور (خورشید، لامپ، فلاش و ... ) عموما هیچکدام نور سفید خالص از خود ساطع نمی کنند. نور هر کدام از آنها دمای رنگی (Color Temperature) مخصوص به خود را دارد.

     همچنین متوسط دمای رنگی نور در ساعات مختلف روز و شرایط جوی متفاوت تغییر می کند. یعنی متوسط دمای رنگی نور در نور صبحگاهی نسبت به بعدازظهر متفاوت است. معمولا در طول روز هر چه به سمت غروب می رویم، رنگهای زرد و نارنجی بیشتر می شود یعنی رنگ های با کلوین پایین تر بیشتر پدیدار می شوند. پس بطور کلی اگر دمای رنگی پایین باشد، نتیجه آن قرمز است و اگر دمای رنگی بالا باشد، نتیجه آن آبی است.

متوسط دمای رنگی (بر حسب کلوین) در شرایط نوری مختلف

تنظیم خودکار تراز سفیدی (AWB)

     دوربین های جدید با سیستم خودکار تنظیم تراز سفیدی (Auto White Balance=AWB) می توانند بر اساس نور محیط ، دمای رنگی را حدس بزنند. البته این سیستم های خودکار در مواردی هم دچار خطا می گردند و در نتیجه رنگ تصویر مثلا خیلی زرد و یا آبی می شود.

     طرز کار دوربین دیجیتال در حالت تنظیم تراز سفیدی خودکار (Auto White Balance) به این صورت است که سعی می کند با مرجع گرفتن یک قسمت سفید یا خاکستری میانه در صحنه مقابل دوربین، دمای رنگی (کلوین) آن را حدس بزند (مثلا سفیدی ابر در یک منظره) و با توجه به آنچه مرجع گرفته است سایر رنگ های موجود در صحنه را آنالیز کرده و دمای رنگی متناسب با آن را انتخاب می کند و سپس فرایند ثبت و تنظیم اطلاعات تصویر را انجام می دهد.

رنگ های سفید و خاکستری میانه در صحنه مقابل دوربین مرجع عملکرد AWB دوربین می باشد.

     در حالتی که عکس به صورت خام (RAW) گرفته می شود، اطلاعات تراز سفیدی آن دست نخورده باقی می ماند و در واقع فرایند اصلاح رنگ و تنظیم تراز سفیدی توسط دوربین انجام نمی شود. تنظیم تراز سفیدی عکس های با فورمت خام را می توان در نرم افزار های ویرایش عکس (مثل فتوشاپ) بطور دستی انجام داد.

     در حالتی که عکس به صورت JPEG گرفته می شود برای تنظیم تراز سفیدی (WB) در شرایط نوری مختلف و بدست آوردن رنگ های صحیح، می توان به یکی از روش های زیر عمل کرد:

الف) استفاده از پیش تنظیم های تراز سفیدی برای شرایط نوری مختلف که در دوربین های دیجیتال تعبیه شده است.

ب) بکار بردن یک کارت خاکستری 18 % (Gray card) در هنگام عکاسی و انجام تنظیم دستی تراز سفیدی در دوربین عکاسی.

در ادامه مطلب دو روش مذکور شرح داده خواهد شد.

پیش تنظیم های تراز سفیدی (White Balance Presets)

     در دوربین های عکاسی دیجیتال علاوه بر تنظیم دستی، برای کم شدن میزان خطا، پیش تنظیم های آماده ای از تراز سفیدی تعبیه گردیده است. هر یک از این پیش تنظیم ها برای یک وضعیت نوری ویژه در نظر گرفته شده است بطوریکه با انتخاب هر یک از آنها، تراز سفیدی بر روی یک عدد کلوین خاص تنظیم می شود. استفاده از این پیش تنظیم ها خصوصا هنگامی که با فورمت JPEG عکاسی می شود برای بدست آوردن رنگ طبیعی صحنه و در واقع تراز سفیدی صحیح بسیار کارآمد است. در عکاسی با فورمت خام (RAW) می توان تنظیمات مشابه با پیش تنظیم های دوربین را در هنگام ویرایش عکس در داخل نرم افزار انجام داد. در این موارد می توان تنظیم تراز سفیدی را در حالت خودکار قرار داد و عکس گرفت و در مرحله ویرایش عکس تراز سفیدی را تنظیم نمود. با این وجود توصیه می شود در همه حال برای بدست آوردن بهترین حالت رنگی تصویر تراز سفیدی دوربین بر اساس شرایط نوری صحنه تنظیم گردد.

علائم اختصاری پیش تنظیم های تراز سفیدی در دوربین های عکاسی دیجیتال

تاثیر پیش تنظیم های تراز سفیدی بر روی تصویر

     سیستم تنظیم تراز سفیدی در دوربین عکاسی به این شکل عمل می کند که بر اساس دمای نوری صحنه (اندازه کلوین آن) که یا توسط خودش بطور خودکار تعیین شده است و یا توسط عکاس برای دوربین تعریف گردیده است، رنگ نور دریافت شده توسط دوربین را به شکل جبرانی طوری تغییر می دهد که رنگ سفید ( و یا خاکستری 18%) به صورت طبیعی و واقعی دیده شود. به این صورت که در دمای رنگی پایین (عدد کلوین کوچکتر) که رنگ های زرد و قرمز در محیط صحنه بیشتر است، دوربین بطور جبرانی رنگ های آبی و سبز را در کل زمینه رنگی تصویر افزایش می دهد و سعی می کند تعادلی در رنگ های ثبت شده از صحنه ایجاد نماید. به همین شکل در دمای رنگی بالا (عدد کلوین بزرگتر) که رنگ نور عمومی صحنه بیشتر در نواحی آبی قرار گرفته است، دوربین عکاسی بطور جبرانی رنگ های زرد و قرمز را در زمینه کلی تصویر افزایش می دهد. این کار باعث می شود که تعادل رنگ ها در کل صحنه بیشتر شود و رنگ سفید به شکل سفید واقعی دیده شود.

     از این عملکرد دوربین عکاسی گاهی برای کارهای خلاقانه مثل ایجاد افکت های رنگی در عکس ها هم استفاده می شود. مثلا وقتی عکاس بخواهد رنگ کلی تصویر را به سمت آبی متمایل کند، پیش تنظیمات دوربین را بر روی اعداد پایین تر کلوین (مثل حالت تنگستن) قرار می دهد و دوربین واکنش جبرانی به این تنظیم را با آبی کردن تصویر پاسخ می گوید.

تاثیر پیش تنظیم های تراز سفیدی بر روی تصویر

     با این روش می توان تقریبا مطمئن شد که تراز سفیدی (WB) تصویر به درستی تنظیم می شود. استفاده از کارت خاکستری (Gray Card) به عنوان نقطه مرجع (Reference point) جهت اعمال تنظیمات رنگی دوربین، فرایند نرم افزاری پس از گرفتن عکس (Post processing) را به حداقل می رساند.

کارت خاکستری چطور کار می کند؟

     در این روش لازم است یک کارت خاکستری استاندارد (18 % Gray card) یا کاغذ خاکستری مات که نور را منعکس نمی کند تهیه نمود. شرکت های مختلف کارت های گوناگونی با سایز ها و رنگ های مختلف (خاکستری، سفید و سیاه) تولید کرده اند.

     خاکستری حالتی بدون رنگ و خنثی (Neutral tone) است و طیف گسترده ای را شامل می شود. خاکستری مورد استفاده در کارت، خاکستری میانه (Middle gray) یا 18 % است. در این کارت 18 درصد از نوری که به آن می تابد را بازتاب می دهد.

     وضعیت تشخیص نور در دوربین های عکاسی دیجیتال با خاکستری میانه تنظیم و هماهنگ شده است. در حالت تنظیم خودکار تراز سفیدی (Auto White Balance mode) دوربین بطور خودکار خاکستری میانه را در صحنه مقابل خود جستجو می کند تا نوردهی و تراز سفیدی درست را تشخیص دهد.

خاکستری میانه (18%) در تونالیته های مختلف خاکستری نمایش داده شده است.

     برای استفاده از کارت خاکستری، بایستی از حالت تراز سفیدی سفارشی (Custom White Balance mode ) در تنظیمات WB دوربین استفاده شود. به این صورت که در نقطه ای که سوژه در صحنه واقع شده است، کارت خاکستری را قرار می دهیم و طوری از آن عکس می گیریم که کل سطح قاب تصویر توسط کارت خاکستری پوشیده شود. سپس با استفاده از منوی تراز سفیدی سفارشی (Custom White Balance) عکسی را که گرفته ایم به دوربین معرفی می کنیم و به عبارت دیگر خاکستری استاندارد را برای دوربین مشخص می نماییم. دوربین هم بر اساس عکسی که از کارت گرفته ایم و برایش تعریف شده است، تراز سفیدی دوربین را تنظیم می نماید. پس از آن ، عکس مورد نظر گرفته می شود. در دوربین های مختلف اساس تنظیم تراز سفیدی سفارشی (Custom) یکسان است ولی ممکن است روش تنطیم آن و منوهای دوربین کمی با یکدیگر متفاوت باشد.

     درتنظیم سفارشی(Custom ) تراز سفیدی هنگامی که کارت خاکستری 18% در دسترس نمی باشد، می توان به جای آن از یک صفحه سفید رنگ مثل یک برگ کاغذ سفید استفاده کرد. عملکرد دوربین نسبت به صفحه سفید مشابه با کارت خاکستری خواهد بود. در هر دو مورد بازتاب رنگ های قرمز، سبز و آبی از سطح آنها یکسان می باشد.

استفاده از کاغذ سفید در صحنه برای تنظیم سفارشی تراز سفیدی (Custom).

     برای تنظیم تراز سفیدی سفارشی (Custom) علاوه بر کارت خاکستری استاندارد، از ابزاری به نام صفحه هدف کالیبراسیون (Calibration Target) نیز استفاده می شود. این صفحه شامل سه بخش سیاه، خاکستری و سفید است و می توان همچون کارت خاکستری آن را بکار برد.

موارد نامناسب برای استفاده از کارت خاکستری

     در موارد زیر به علت ایجاد مشکلات تکنیکی در فرایند عکاسی، استفاده از کارت خاکستری توصیه نمی شود:

• هنگامی که نور صحنه مرتب در حال تغییر است. در این شرایط ممکن است دمای رنگی محیط در لحظه ای که از کارت خاکستری عکاسی می شود با زمانیکه از صحنه اصلی عکاسی می گردد متفاوت باشد و در نتیجه تراز سفیدی تصویر اشتباه ثبت گردد.

• وقتی که از سوژه متحرک عکاسی می شود. در این حالت به دلیل اینکه نمی توان سوژه را ثابت کرد و کارت خاکستری را در کنار آن قرار داده و از آن عکس گرفت، استفاده از گزینه تنظیم تراز سفیدی سفارشی (Custom) بی معنی خواهد بود.

در شرایط آب و هوایی متغیر معمولا شرایط نوری محیط در حال تغییر می باشد.

هنگامی که سوژه در حال حرکت است استفاده از کارت خاکستری توصیه نمی شود.

تنظیم تراز سفیدی با استفاده از مرجع طبیعی

     برای تنظیم تراز سفیدی خصوصا اگر عکس با فورمت خام (RAW) ثبت شده باشد، می توان از شگردهای نرم افزاری نیز بهره برد. در نرم افزارهای ویرایش عکس (مثل پلاگین ویرایش تصاویر خام (ACR) در نرم افزار فوتوشاپ) پس از باز کردن عکس می توان بخشی از تصویر را که قبلا در هنگام حضور در صحنه عکاسی تشخیص داده ایم که دارای رنگ خاکستری یا سفید است را به عنوان مرجع تراز سفیدی انتخاب کنیم. سپس با استفاده از ابزارهای نرم افزار، تراز سفیدی عکس را بر اساس آن تنظیم کنیم.

ابزار تراز سفیدی در پلاگین ACR در نرم افزار فوتوشاپ

تنظیم تراز سفیدی در فوتوشاپ

    با توجه به کاربری بالایی که نرم افزار فوتوشاپ و پلاگین های آن در ویرایش عکس های دیجیتال دارند به عنوان نمونه و برای آشنایی مختصر شما با طرز کار کلی آنها دو نمونه از روش های تنظیم تراز سفیدی (White Balance) بطور مختصر شرح داده می شود:

الف) با استفاده از ابزار تراز سفیدی (WB tool) در پلاگین Adobe Camera RAW (ACR) یا فیلتر Camera RAW می توان با تعیین رنگ خاکستری یا سفید در قسمتی از تصویر، تراز سفیدی عکس را تنظیم نمود.

ب) از طریق فیلتر یا لایه Level adjustment که در این حالت پس از باز کردن فیلتر مذکور ، قطره چکانی که در وسط پنجره مربوطه قرار گرفته است (مربوط به خاکستری) را انتخاب کرده و بر روی کارت خاکستری (یا سطح خاکستری موجود در تصویر) کلیک کنید. فیلتر مذکور بطور خودکار سطح رنگ را تنظیم می کند. "برای توضیحات تکمیلی می توانید به مطالب مرتبط با طرز کار نرم افزارهای ویرایش عکس خام مراجعه نمایید."

ابزار Levels در نرم افزار فوتوشاپ

گردآوری و تالیف: امیر دولتیاری            

منابع:

1. Liz Walker (2011). The Complete Digital Photo Manual, 1th ed. Carlton Book Limited, UK.
2. Nasim Mansurov (2010). What is White Balance?, Retrieve from https://photographylife.com on Aug 9.
3. Darren Rowse (2016). Get your White Balance Right in Seconds Using Grey Card, Retrieve from http://digital-photography-school.com on Aug 9.
4. Thomas Kragelund (Pixelz) (2014). Need Accurate Color?, Retrieve from www.pixelz.com on Aug 10.
5. Darlene Hildebrandt (2015). How to Use a Gray Card for Custom White Balance and Metering, Retrieve from www.digitalphotomentor.com on Aug 10.
6. Cambridge in colour (2017).Understanding White Balance.Retrieve from www.cambridgeincolour.com on Aug 13.
7. Jeff Meyer (2014). White balance explained: how cameras correct the color of different types of light. Retrieve from www.techradar.com on Aug 13.
8. Michael Freeman 2008. Mastering Digital Photography, 1th ed. ILEX, UK.