تراز سفیدی (White Balance) در عکاسی دیجیتال عبارت است از تنظیم رنگ تصویر به گونه ای که طبیعی به نظر برسد. به عبارت دیگر رنگ های موجود در تصویر با آنچه که با چشم در صحنه عکاسی دیده ایم همخوانی داشته باشد بطوریکه رنگ سفید در تصویر، به صورت سفید واقعی دیده شود.
توجه کنید که کدامیک از دو تصویر بالا دارای رنگ طبیعی است.
برای اینکه مفهوم تراز سفیدی به خوبی روشن گردد لازم است ابتدا اصطلاح دمای رنگی ( Color Temperature) شرح داده شود:
دمای رنگی ( Color Temperature)
از یک نوع ماده که با حرارت دادن به آن از خودش نور ساطع می کند و به نام جسم سیاه (Black Body) نامیده می شود برای تعیین دمای رنگهای مختلف استفاده می شود. وقتی به جسم سیاه به عنوان یک ماده استاندارد حرارت می دهند، ملتهب شده و بازتابی از نور بطور پیوسته و یکنواخت ایجاد می کند. با شروع حرارت دادن به جسم سیاه، کم کم دمای آن بالا می رود تا جایی که نور ساطع کند. در ابتدا رنگ قرمز ساطع می شود و با افزایش حرارت، نور ساطع شده به سمت آبی تغییر رنگ می دهد.
علت این است که رنگهای با طول موج کوتاه تر (مثل آبی) حاوی انرژی بیشتری هستند و بنابراین در حرارت های بالاتر که انرژی گرمایی بیشتری به جسم سیاه منتقل می شود نور ساطع شده نیز طول موج کوتاه تری خواهد داشت و به رنگ آبی متمایل می گردد.
مبنای تعیین دمای رنگی، نور ساطع شده از سطح جسم سیاه در اثر حرارت 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. شما آن را در هر دو وضعیت فضای داخلی و خارجی یک خانه، به صورت سفید خواهید دید، 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) نور خورشید با نور لامپ تنگستن بسیار متفاوت است، ولی تحلیل مغز از آنچه چشم می بیند، در هردو مورد، یک کاغذ سفید می باشد.
سه نما از دریاچه گهر (استان لرستان) در ساعات مختلف روز
(ساعات اولیه صبح –ظهر – قبل از غروب آفتاب)
منابع نور (خورشید، لامپ، فلاش و غیره) عموما هیچکدام نور سفید خالص از خود ساطع نمی کنند. بلکه دارای نوری با یک دمای رنگی (Color Temperature) مخصوص به خود می باشند.
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 هرچه زمان به سمت غروب سیر می کند رنگهای زرد و نارنجی (یعنی رنگ های با کلوین پایین تر) در نور بیشتر می شود.
برای اینکه این موضوع را به ذهن بسپارید به طور خلاصه می توان چنین در نظر گرفت که نتیجه دمای رنگی پایین، قرمز است و نتیجه دمای رنگی بالا، آبی است.
متوسط دمای رنگی (بر حسب کلوین) در شرایط نوری مختلف
تنظیم خودکار تراز سفیدی (AWB)
اگر چه دوربین های جدید با سیستم خودکار تنظیم تراز سفیدی (Auto White Balance) یا (AWB) می توانند بر اساس نور محیط، دمای رنگی را حدس بزنند، ولی در خیلی از موارد دچار خطا می شوند و رنگ تصویر ممکن است مثلا خیلی زرد و یا آبی شود.
دوربین در حالت تنظیم تراز سفیدی خودکار (AWB) سعی می کند با مرجع گرفتن یک قسمت سفید یا خاکستری میانه در صحنه مقابل دوربین ، دمای رنگی (کلوین) آن را حدس بزند.
مثلا در یک منظره ، سفیدی ابر را مرجع قرار داده و سایر رنگ های موجود را بر اساس آن آنالیز کرده و دمای رنگی متناسب با آن را انتخاب می کند و فرایند ثبت و تنظیم اطلاعات تصویر را بر اساس آن انجام می دهد.
رنگ های سفید و خاکستری میانه در صحنه مقابل دوربین، مرجع عملکرد AWB دوربین می باشد.
اگر عکس در حالت خام (RAW) ثبت شود، اطلاعات تراز سفیدی آن دست نخورده و بدون انجام پروسه تنظیم اطلاعات ثبت می گردد و می توان تنظیم تراز سفیدی را در نرم افزار های ویرایش عکس (مثل فتوشاپ) بطور دستی انجام داد.
هنگامی که عکس به صورت JPEG ثبت می شود، به علت اینکه عکس بطور همزمان در دوربین پردازش می گردد، در صورت نیاز به پردازش مجدد در رایانه، همه اطلاعات اولیه ای که در هنگام ثبت عکس دریافت شده است، دیگر موجود نخواهد بود و امکان پردازش تصویر بسیار محدود خواهد شد. یکی از این اطلاعات، تراز سفیدی (WB) است. بنابراین بهتر است تراز سفیدی را در هنگام ثبت عکس به بهترین حالت تنظیم نمود که حتی الامکان نیاز به اصلاح ثانویه در نرم افزارهای پردازش عکس نداشته باشد. برای این کار می توان یکی از روش های زیر را انجام داد:
الف) استفاده از پیش تنظیم های تراز سفیدی 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.
پیش تنظیم های تراز سفیدی (White Balance Presets)
در دوربین های عکاسی علاوه بر تنظیم دستی، برای کم شدن میزان خطا، پیش تنظیم های آماده ای از تراز سفیدی تعبیه شده است که هنگام عکاسی در وضعیت های نوری متفاوت، دوربین را بر روی یک عدد کلوین خاص تنظیم می کند.
نحوه تغییر تعادل رنگی (یا تراز سفیدی) در دوربین های مختلف و در مدل های مختلف کمی متفاوت است. بعضی دارای دکمه ای در بالای دوربین و یا در پشت آن هستند. در بعضی دوربین ها هم از طریق مونیتور و کلیدهای واسط تنظیم می شوند.
دو نمونه منوی پیش تنظیم های تراز سفیدی در دوربین های دیجیتال
در ادامه پیش تنظیم های تراز سفیدی (White Balance Presets) در دوربین های عکاسی را بطور مختصر بررسی می کنیم.
تنظیم تراز سفیدی خودکار (AWB)
در حالت تنظیم تراز سفیدی خودکار (Auto White Balance) یا (AWB)، دوربین بر اساس نور محیط و یا بکار بردن فلاش، تراز سفیدی را بطور اتوماتیک حدس می زند. معمولا هنگام عکاسی با فورمت خام (RAW) ، از این حالت استفاده می کنیم.
تراز سفیدی خودکار(AWB) در دوربین های دیجیتال معمولا دمای رنگی محیط را در حدود 3000 تا 7000 کلوین تنظیم می کند.
با توجه به مکانیسم AWB دوربین های عکاسی، در صحنه هایی که در آن رنگ سفید یا خاکستری روشن وجود داشته باشد سیستم AWB بهتر و دقیق تر عمل می کند.
تنگستن یا لامپ روشنایی (Tungsten)
از این حالت وقتی استفاده می شود که در زیر نور لامپ تنگستن عکاسی می کنیم یا اینکه می خواهیم سوژه مورد نظر ما در عکس نهایی، آبی تر به نظر برسد.
معمولا دوربین عکاسی در حالت تنگستن، دمای رنگی را در حدود 3200 کلوین تنظیم می کند.
چراغ فلورسنت (Fluorescent)
از این حالت وقتی استفاده می شود که در زیر نور چراغ فلورسنت عکاسی می کنیم یا اینکه می خواهیم سوژه مورد نظر ما در عکس نهایی، سبز تر به نظر برسد.
معمولا دوربین عکاسی در حالت فلورسنت، دمای رنگی را در حدود 4000 کلوین تنظیم می کند.
نور مستقیم خورشید (Direct Sunlight)
از این حالت وقتی استفاده می شود که در فضای بیرون (Outdoor) عکاسی می کنیم و نور آفتاب بطور مستقیم بر روی سوژه تابیده است.
معمولا دوربین عکاسی در این حالت دمای رنگی را در حدود 5200 کلوین تنظیم می کند.
نور فلاش (Flash )
از این حالت وقتی استفاده می شود که با فلاش عکس می گیریم. معمولا دوربین عکاسی در حالتی که تراز سفیدی بر روی وضعیت فلاش تنظیم شده است دمای رنگی را به صورت اتوماتیک تنظیم می کند.
شرایط ابری (Cloudy)
از این حالت وقتی استفاده می شود که هوا ابری است و یا در سایه عکاسی می کنیم. این حالت تصویر را نسبت به حالت تابش خورشید گرمتر می کند.
معمولا دوربین عکاسی در حالت شرایط ابری، دمای رنگی را در حدود 6000 کلوین تنظیم می کند.
سایـه (Shade)
دوربین عکاسی در این حالت تصویر را نسبت به حالت ابری گرمتر می کند. حالت سایه بیشتر مناسب زمان غروب آفتاب و همچنین سایه تیره است.
معمولا دوربین عکاسی در حالت سایه، دمای رنگی را در حدود 7000 کلوین تنظیم می کند.
تنظیم دستی تراز سفیدی (Manual)
در این حالت اندازه کلوین بطور دستی تنظیم شود. معمولا در حالت تنظیم دستی تراز سفیدی، امکان تنظیم دمای رنگی بین 2500 تا 10000 کلوین با فواصل 100K وجود دارد.
ممکن است این پیش تنظیم در دوربین های مختلف در منوی دوربین با علامت متفاوتی نمایش داده شود. در تصویر بالا علائم مربوط به دو شرکت Nikon و Canon نمایش داده شده است.
تنظیم سفارشی تراز سفیدی (Custom)
این حالت اجازه می دهد اندازه کلوین بطور سفارشی برای یک منبع نور خاص تنظیم شود.
در تنظیم سفارشی تراز سفیدی، در صحنه مورد نظر یک صفحه سفید (یا خاکستری 18 % ) قرار داده می شود و تراز سفیدی دوربین بر اساس آن تنظیم می گردد.
معمولا در این حالت امکان تنظیم دمای رنگی بین 2500 تا 10000 کلوین میسر می باشد.
علائم اختصاری پیش تنظیم های تراز سفیدی
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 (کلوین) 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 رنگ 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 شده 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
تنظیم تراز سفیدی با استفاده از کارت خاکستری 18 درصد
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 پردازش نرم افزاری عکس (Post processing) را به حداقل می رساند.
دو نمونه کارت های مشکی، خاکستری 18% و سفید
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 مذکور، خاکستری میانه (Middle gray) یا 18% است. استفاده از لفظ 18% در این کارت ها به این علت است که 18 درصد از نوری که به آنها می تابد را منعکس می کنند.
وضعیت تشخیص نور توسط دوربین 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 از حالت تراز سفیدی سفارشی (Custom White Balance mode ) در تنظیمات WB دوربین استفاده می 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، به جای آن می توان 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) 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.
- وقتی که از سوژه متحرک عکاسی می کنید.
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 عکس، خصوصا اگر عکس با فورمت خام (RAW) ثبت شده باشد، می توان از ترفندهای نرم افزاری نیز بهره برد. در نرم افزارهای پردازش تصویر (مثل 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 انتخاب تراز سفیدی در نظر بگیریم. سپس با استفاده از ابزارهای نرم افزار بر اساس آن تراز سفیدی عکس را تنظیم کنیم.
ابزار تراز سفیدی در پلاگ این RAW در نرم افزار فوتوشاپ
تنظیم تراز سفیدی در فوتوشاپ
دو نمونه از روش های تنظیم تراز سفیدی (White Balance) با استفاده از نرم افزار فوتوشاپ :
الف) با استفاده از ابزار تراز سفیدی (WB tool) در پلاگین یا فیلتر Camera RAW می توان با تعیین رنگ خاکستری یا سفید، 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.
ابزار Levels در نرم افزار فوتوشاپ
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
گردآوری و تألیف: امیر دولتیاری
تاریخ نگارش/آخرین ویرایش: 1396/7/27
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
مراجع:
1_Nasim Mansurov (2010). What is White Balance?, Retrieve from https://photographylife.com on Aug 9.
2_Darren Rowse (2016). Get your White Balance Right in Seconds Using Grey Card, Retrieve from http://digital-photography-school.com on Aug 9.
3_Thomas Kragelund (Pixelz) (2014). Need Accurate Color?, Retrieve from www.pixelz.com on Aug 10.
4_Darlene Hildebrandt (2015). How to Use a Gray Card for Custom White Balance and Metering, Retrieve from www.digitalphotomentor.com on Aug 10.
5_Cambridge in colour (2017).Understanding White Balance.Retrieve from www.cambridgeincolour.com on Aug 13.
6_Jeff Meyer (2014). White balance explained: how cameras correct the color of different 7_types of light. Retrieve from www.techradar.com on Aug 13.
8_Liz Walker (2011). The Complete Digital Photo Manual, 1th ed. Carlton Book Limited, UK.
9_Michael Freeman 2008. Mastering Digital Photography, 1th ed. ILEX, UK.