Was passiert beim Weißabgleich in der Kamera? Hat ein abweichen der nativen (wenn es sowas überhaupt gibt) Kelvinzahl des CMOS Bildchips Konsequenzen für andere Bildparameter wie Kontrastumfang, rauschen oder ähnl.?
Hintergrund der Frage, ein älterer HDV Camcorder hat bei Kunstlicht anscheinend einen kleineren Dynamikumfang, eine Auswertung in Premiere ergab, das der Blaukanal schon bei ca. 80% anfängt zu clippen. Ich kann mir das nur mit dem Weißabgleich erklären.
Bei unterschiedlichen Lichtquellen würde ja auch unterschiedliche Lichtstärken auf dem z.B. blauen Pixel fallen. Nun muss die Software im Camcorder bei Kunstlicht den Blaupixel stärker erhöhen, das könnte schnell an das Limit führen und clippen - und könnte auch ein Grundrauschen verstärken...... ist da was an meiner Überlegung dran?
Ich könnte an meiner Kamera unter Aufnahmebedingungen wie sie ruessel nannte z.B. auf Cine 1 umschalten:
Bringt das was?
Dazu kann wohl nur WoWu etwas sagen?
** S8-Hobbyfilmer seit 1970, Video seit 1988, Schmalfilmdigitalisierer seit 2007 **
** Aktuelle Hauptkameras: Sony ZV-1 & Zhiyun Crane M2 Gimbal plus DJI Pocket 2 Gimbal-Kamera** http://www.videoundbild.de/
Sollte meine Vermutung stimmen, ist eine Kamera bei sehr extremen Kelvinzahlen schnell am Limit und kann nicht mehr den Farbstich ausgleichen, weil der entsprechende Farbkanal in der Sättigung steckt.
ist eine Kamera bei sehr extremen Kelvinzahlen schnell am Limit und kann nicht mehr den Farbstich ausgleichen,
Na ja, Wolfgang, bei extremen Kelvinzahlen (welche auch immer das sein mögen) ist es vielleicht auch gar nicht ratsam, den Farbstich auszugleichen. Ein Sonnenuntergang ist doch warm viel schöner als mit Weißabgleich. Und wenn das Umgebungslicht nunmal sehr bläulich ist, soll das in meinen Aufnahmen auch rüberkommen.
Aber die grundsätzliche Problematik, was beim Weißabgleich genau passiert, interessiert mich auch.
Naja, der Sensor ist eben "geeicht" auf sowas wie Tageslicht bei Sonne, 1. Juli 12 Uhr mittags in Rom (o.ä.). Das heißt, so eingestellt, dass wenn man da was weißes vor die Kamera hält, alle drei Farbkanäle soundso weit ausschlagen (können), und auch gleich viel. Das ist das Preset "Sonne". Wenn es nun abends ist und die Sonne untergeht, hat man bei gleicher Einstellung einen starken Rotton im Bild, den man ähnlich aber auch so empfindet. Oder man macht einen neuen Weißabgleich, damit weiß wieder weiß aussieht und die Sonne geht nun weiß unter (schlauer wäre ein Wert irgendwo dazwischen, so erinnert man es ja auch). Jedenfalls stellt sich die Kamera auf ein anderes Mischungsverhältnis der drei Farbkanäle ein als bei Tageslicht.
Ähnlich bei Kunstlicht, da soll es nun wirklich wieder weiß aussehen, das Licht ist aber wärmer. Weil der Sensor aber nun ein Optimum hat und das ja schon bei dem Tageslicht lag, ist ja nun das Verhältnis unter den ankommenden Farben und Farbkanälen verschoben, es kommt viel mehr rot an und weniger blau, wenn ich jetzt in dem Licht wieder was weißes vor die Kamera halte. Das heißt, entweder hänge ich nun blaue Folie vors Licht oder die Kamera und simuliere so Tageslicht. Oder ich muss mich, wenn ich innerhalb der Kamera mit den drei Farbkanälen wieder auf weiß kommen will, also den Weißabgeich mache, nun am schwächsten Glied in der Kette orientieren, hier also wohl blau, wo wenig ankommt. Daran orientiert kann ich nun auch R und G runterregeln, bis sie auf selben Niveau sind, (oder ich kann blau auch sehr verstärken, bis es dann bläuliches Noise gibt), und das weiß nun auch wieder weiß aussieht. Da ich mich aber nun an der geringeren Dynamik vom blau orientieren musste, hätte ich jetzt auch insgesamt weniger Dynamik, denn die, die ich in den anderen Kanälen noch mehr hätte, kann ich ja nicht mehr verwerten, ohne wieder einen Farbstich weg von blau zu erhalten.
So zumindest würde ich es mir erklären, wobei in der Praxis wohl die meisten Sensoren den Bereich um 3200 schon noch vergleichbar gut wie Tageslicht abdecken und der Effekt dann so richtig bei noch extremeren Werten einsetzt.
Man muss unterscheiden zwischen Weissabgleich und dem Sensor, denn das Eine hat mit dem Andern nichts zu tun.
Die Leistung des Sensors hängt von seiner Quanteneffizienz ab. An der kann man grundsätzlich nichts ändern.
Die Hersteller versuchen auf diese QE die Farbmaske abzustimmen denn die Farben der Bayermaske sind nicht einfach RGB somdern irgendwelche Farben und Überlappungen, die die QE des Sensors ausgleichen.
Das bedeutet, dass es eigentlich drei unterschiedliche Empfindlichkeiten (meinetwegen ISO) für jede Kamera gibt und damit auch drei unterschiedliche Verstärkungskennlinien im Signalprocessing.
Dass also der Sensor schnelle in den Clip geht, dürfte unwahrscheinlich sein, weil der Blaukanal bedeutend unempfindlicher ist als der Rest. Sehr viel wahrscheinlicher ist es, dass der Verstärkerzug clipt .
Da generell eine höhere Verstärkung von Blau durchgeführt wird, ist auch der Störabstand am geringsten. Insofern stimmt Deine Überlegung.
Daher haben manche Kameras (früher) auch bei wenig Licht den Sensor mit umgebinnt, um den geringeren Störabstand auszugleichen und bei Dunkelheit so mehr Dynamik zu gewinnen. Den Verlust an Auflösung hat man bei dunklen Bildern kaum mitbekommen, weil die bei andern Kameras in den grösseren Rauschartefakten ohnehin nicht zu sehen war.
Natürlich ist das so, dass der Weißabgleich die Dynamik beeinflusst. Deshalb sind in professionellen Broadcast-Kameras (z.B. Ikegami) neben ND- auch Farbkorrekturfilter eingebaut, um den elektronischen Abgleich minimieren zu können.
Das war aber auch nur bei den älteren Kameras so, (und vorzugsweise in 3-Chip) denn da wurde alles über den Verstärkerzug geregelt und die kannten früher nur einen Weg... nach oben.
Wenn also das Licht zu kalt war, wurde der Rotkanal solange hochgeregelt, bis er clippte, statt den Blaukanal abzurebeln und die Gesamtverstärkung hoch zu nehmen. Aber wie man es auch machte, der Störabstand wurde kleiner.
Heute wird der grösste Teil des Farbabgleichs in De-Bayering vorgenommen, indem man die unterschiedlichen Farben anders im Algorithmus gewichtet. Dabei bleibt der Störabstand quasi gleich.
Ich wollte hier mal eben ein Frame mit RGB Wert zeigen, muss aber vor Scham in den Erdboden versinken. Der Fehler lag an mir, habe aus versehen statt RGB YCbCr zur Kontrolle eingestellt, dann sieht es auf die schnelle nach übersteuerten Blaukanal aus, ist aber meist der rot/Grünkanal der übersteuert ist..... Nachts sollte man nix am Schnittrechner machen ;-)
Deshalb sind in professionellen Broadcast-Kameras (z.B. Ikegami) neben ND- auch Farbkorrekturfilter eingebaut, um den elektronischen Abgleich minimieren zu können.
Also liege ich mit meiner Überlegung nicht völlig falsch.... immerhin ein kleiner Lichtblick.
Ich denke mir das so, dass man bei der Entwicklung des Sensors wohl festlegen kann/muss, wo denn das Optimum an Dynamik liegen soll. Und dass man da was nimmt, was so dem bekannten Tageslicht-Preset entspricht, weil das statistisch vielleicht am häufigsten gebraucht wird.
für SW digital Filmen, dachte ich auch zuerst, dass man einen Gelbfilter im Kamerapreset simulieren könnte, ist aber dem nicht so.... das ist aber wieder eine andere Baustelle...
Da ist nix geeicht.
An der QE des Sensors kann man nichts tun.
Die Bayermaske wird in ihrer Farbabstimmung so konstruiert, dass die Summe der QE Werte ein Ergebnis ergibt, dass sich in den Konstanten des De-bayer Algorithmus abbilden lässt.
Wie Weiss (und die Farbkomposition) hinterher aussieht, bestimmt der Hersteller durch das de-bayering.
Deswegen sehen auch RAW-Bilder eines CinemaDNG Konverters oft anders aus, als die Bilder der Kamera, weil Adobe weiss einfach nach eigenen Filterdaten interpretiert, der Kamerahersteller aber genau die Korrekturfarbe seines Filters kennt.
Die Bayermaske wird in ihrer Farbabstimmung so konstruiert
Mal eine völlig blöde Frage, gibt es - oder gab es versuche statt irgendwelchen RGB Mustern mit 4 oder 5 Farben etwas neues zu schaffen? Oder sind 3 Farben bei Bildwandler das Ende der Entwicklung?
RGBW-Sensor
Sugiyama meldete ein Patent auf eine solche Anordnung im Jahr 2005
CYGM Sensor
Ein CYGM Matrix (Cyan, Gelb, Grün, Magenta) ist ein CFA, die meist verwendet Sekundärfarben , wieder, um mehr von dem einfallenden Licht, anstatt erkannt werden absorbiert. Weitere Varianten sind CMY und CMYW Matrizen.
Ich denke, dass die Farbmaske ohnehin keine Zukunft mehr hat, egal in welcher Kombination und durch eine organische Schicht ersetzt wird. Panasonic hat mit diesen "panchromatischen organischen photoelectric conversion Layer“ ja bereits reichlich Erfahrung auf seinen MOS Sensoren gemacht.
Und nicht nur Panasonic & Fuji will ja mit einem solchen Sensor kommen, auch Sony hat ja ein Patent dafür eingereicht.
Die Tage solcher Farbmasken sind also wahrscheinlich gezählt, egal in welcher "Buntkombination".
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