Почему чистые цвета (красный/зеленый/синий) становятся смесью цветов при преобразовании в необработанном виде?

Вот некоторые причины ненулевых значений, которые, как вы ожидаете, будут равны нулю. Наиболее важные для вашей проблемы перечислены первыми.

• В вашем синтетическом необработанном виде не учитывается входной цветовой профиль камеры , который основан на том, как определенный цветовой фильтр в матрице Байера взаимодействует с источниками освещения при фотографировании калибровочных целей (с объективом, у которого может быть свой цветовой сдвиг). Вот гистограмма и результат с профилем D200 (с использованием RawTherapee):

  

  

  Сравните с ситуацией, когда профиль камеры не используется.

  

  

  См. RawPedia: что такое профили DCP и зачем они мне нужны?

• Некоторые называют « наукой о цвете » то, как производители разрабатывают свои камеры так, чтобы цвета приятно отклонялись от «реальности» .

Они настраиваются в камерах с помощью настроек, часто называемых «цветовыми профилями» или «имитациями пленки». Они часто имеют такие названия, как «Стандартный», «Нейтральный», «Яркий», «Портрет», «Пейзаж» и «Плоский». Некоторые необработанные процессоры могут попытаться воспроизвести эти профили в слое модификации цвета, отдельном от профилей цветокоррекции, цветовых профилей ввода камеры и цветовых пространств.

• Рабочее цветовое пространство может не совпадать с выходным цветовым пространством.  Убедитесь, что рабочее и выходное цветовые пространства совпадают . Если это невозможно, выбор другого метода преобразования может привести к «лучшим» результатам, поскольку цвета вне гаммы преобразуются по-разному с помощью разных алгоритмов. Вот гистограммы для иллюстрации:

  • Adobe RGB → sRGB:

    

  • sRGB → sRGB:

    

Менее важные возможности:

• Highlight Recovery с помощью CIELab Blending может повлиять на цвета в ярких концах градиентов. Другие методы («Смешение», «Распространение цвета» и «Восстановление яркости») не оказали заметного влияния на градиенты.

  

• Алгоритм демозаики может влиять на интерпретацию цветов.

  См. RawPedia: демозаика

• Некоторые программы добавляют шум или дизеринг при преобразовании цвета из более высокой разрядности в 8 бит/канал.

... красное смещение связано с фактическим цветом «красного» фильтра в типичной маске Байера - где-то между желтым и оранжевым. - Майкл С

В идеале «чистые» входные цвета должны давать выходные цвета, соответствующие фильтру Байера выбранной камеры. Однако на практике происходит не так.

Изменение цвета, по-видимому, вызвано профилями камеры , используемыми необработанными процессорами, а также другими факторами. Они создаются путем обработки фотографий калибровочных мишеней, сделанных реальными объективами, при разных источниках освещения, как описано на RawPedia . Таким образом, цветной фильтр вносит свой вклад в той мере, в какой он участвует в создании профиля. Однако каждая программа производит разные выходные данные, поэтому нельзя сказать, какие из них, если таковые имеются, сместились в сторону или в сторону от фактических цветов фильтра Байера, используемого в какой-либо конкретной камере.

Независимо от фактического цвета в массиве Байера, выберите другой профиль, и выходные цвета изменятся. Используйте другую программу, которая использует другие профили, и цвета меняются. Используйте синтетический профиль, и цвета могут быть совершенно не связаны с каким-либо реальным массивом Байера.

Еще один уровень модификации цвета, который отделяет фактические цвета массива Байера от выходного изображения, - это «цветовые профили», такие как «Стандартный», «Нейтральный», «Яркий», «Портрет», «Пейзаж», «Плоский», которые некоторые необработанные процессоры могут пытаться воспроизвести.

Короткий ответ заключается в том, что «красный», «зеленый» и «синий» фильтры в маске Байера вашей камеры не имеют тех же цветов, что и красный, зеленый и синий цвета, используемые в излучающих RGB-дисплеях. Так же как и «красный», «зеленый» и «синий» цвета, к которым три типа колбочек в нашей сетчатке наиболее чувствительны.

Вот чувствительность коротковолновых, средневолновых и длинноволновых колбочек в нашей сетчатке с кривыми для каждого цвета, который мы воспринимаем для длины волны пиковой чувствительности этого типа.

Типичные датчики Байера с маской аналогичны, хотя «красный» фильтр немного более «желто-оранжевый», чем «желто-зеленый».

Вот тот же график с вертикальными линиями, где обычный дисплей RGB (или дисплей RYGB, который добавляет желтый канал) излучает свет. Обратите внимание на расстояние между пиками каждого «красного», «зеленого» и «синего» канала на датчике камеры и красным, зеленым и синим каналами, излучаемыми дисплеем RGB. В частности, обратите внимание, насколько ближе «красные» фильтры в наших масках Байера к желтому, чем к красному.

Отсутствие истинного красного цвета в маске Байера также помогает объяснить, почему сенсоры зеленые .

Несмотря на все симпатичные маленькие рисунки в Интернете, «красные» фильтры в большинстве масок Байера сосредоточены на 590 нм, что мы воспринимаем как оранжево-желтый оттенок, а не красный на 640 нм. Есть также более тонкие различия между «синими» и «зелеными» фильтрами и цветами, используемыми дисплеями RGB.

Таким образом, «чистый» красный цвет, излучаемый дисплеем RGB с длиной волны около 640 нм, создает отклик не только в фотосайтах, замаскированных фильтром, наиболее чувствительным к 590 нм, но со значительной чувствительностью на всем пути от 560 до 790 нм или около того. Фотосайты с «зеленым» фильтром также реагируют на красный свет с длиной волны 640 нм. Все, что дальше 790–800 нм, фильтруется ИК-фильтром в наборе фильтров перед датчиком (который не размещается перед датчиком при измерении чувствительности).

Точно так же «чистый» зеленый цвет, излучаемый дисплеем RGB с длиной волны около 530 нм, создает отклик не только в фотосайтах, замаскированных «зеленым» фильтром. «Синие» отфильтрованные фотосайты также регистрируют отклик. То же самое относится и к свету с длиной волны 480 нм, излучаемому синим каналом дисплея. И «синий», и «зеленый» отфильтрованные фотосайты на датчике камеры регистрируют реакцию на этот свет.

Мы делаем наши камеры таким образом, чтобы подражать тому, как наша система глаз/мозг создает восприятие цвета при определенных длинах волн электромагнитного излучения. Единственная причина, по которой мы называем часть электромагнитного спектра видимым светом, заключается в том, что эта часть спектра ЭМГ вызывает биологическую реакцию, когда попадает на колбочки сетчатки наших глаз. Нет никаких конкретных цветов, присущих определенным длинам волн света, есть только восприятие цвета, созданное глазами и мозгом, который его воспринимает. Животные с колбочками, которые по-разному реагируют на одни и те же длины волн света, не видят одни и те же цвета для одних и тех же длин волн и комбинаций длин волн.

Чтобы камера создавала «чистые» цвета при наведении на дисплей RGB, потребуется датчик с «красным» каналом, который вообще не реагирует на зеленый или синий свет, излучаемый дисплеем RGB, «зеленый канал». который вообще не реагирует на красный или синий свет, и «синий» канал, который вообще не реагирует на зеленый или красный свет. Но такая камера не сможет воспроизвести никаких цветов, кроме чистого красного, чистого зеленого и чистого синего. Не было бы способа синтезировать другие цвета, используя перекрывающуюся чувствительность «красного», «зеленого» и «синего» отфильтрованных фотосайтов, которые имитируют то, как наши колбочки сетчатки и наш мозг объединяются для синтеза цветов на основе перекрывающейся чувствительности наших S, L. , и M конусов.