La balance des blancs.

La balance des blancs est cruciale pour l’étalonnage des couleurs.

Ce paramètre permet la bonne restitution des couleurs.

Rien à voir avec la viticulture : ce blanc là est l’étalon des couleurs en photo numérique, et par extention, en vidéo numérique. Bien qu’il fut également indispensable lors de la période moyennageuse des camescopes “VHS”.

Mais pour comprendre ce concept, il faut d’abord s’intéresser à la lumière…

Qu’est-ce que la lumière ?

La lumière observée par l’œil humain, fait partie du spectre électromagnétique, dans la zone mesurée en nanomètres. Pour nous, c’est la partie visible de ce spectre, puisque d’un côté nous avons les ultraviolets, invisibles pour notre œil, et de l’autre côté, des infrarouges, également invisibles pour nous.

Une expérience simple a réaliser est de placer ce spectre visible en rond sur un disque de papier, lui-même fixé à un axe, et le faire tourner rapidement. Un phénomène magique apparaît : la multitude des couleur laisse place à du blanc. La couleur blanche du soleil comporte donc toutes ces couleurs, qui sont décomposées quand elles traversent un prisme. Ce qui est réalisé avec les gouttes d’eau de la pluie, et qui donne un superbe arc en ciel…

Quand cette lumière va impacter le capteur numérique de l’appareil photo ce dernier va envoyer un signal électrique au logiciel embarqué, qui est lui-même programmé pour créer le mélange Rouge Vert Bleu (RVB) du fichier numérique image, en fonction de ce signal électrique envoyé par les photosites. C’est ce qui va donner une couleur dans le fichier image générée par ce logiciel.

Par analogie, le capteur, c’est notre rétine, et le logiciel embarqué, c’est notre cerveau.

Le but étant d’afficher du bleu à l’image, quand il s’agit du bleu qui arrive sur le capteur, d’afficher du rouge quand il s’agit du rouge qui arrive sur le capteur, et ainsi de suite…

À note que ce spectre, nous le voyons régulièrement dans la nature : à la fin d’une pluie, lorsque les rayons du soleil traversent les quelques goûtes d’eau qui tombent encore. À ce moment-là, la goûte d’eau agit comme un prisme et décompose la lumière blanche du soleil en ces composantes illustrées ci-dessus.

La lumière directe.

Que ce passe-t-il dans la réalité ?

Dans le monde réel, on ne voit les objets que s’ils émettent de la lumière. Il y a deux cas :

> Soit l’objet a la capacité de produire sa propre lumière,

> soit il réfléchi de la lumière qui lui arrive dessus.

Exemple : un projecteur émet de la lumière, alors qu’un drap blanc va réfléchir la lumière qu’il reçoit sur lui.

Dans un studio noir, par exemple, s’il n’y a pas de lumière, on ne voit pas les objets qui s’y trouvent. Dès que l’on allume un projecteur, on les voit. Et on perçoit également la lumière réfléchie par tous les objets qui se trouvent dans l’environnement du projecteur.

Les objets qui émettent de la lumière peuvent émettre du blanc, mais également du rouge, du bleu, du vert, etc. On le voit avec les projecteurs RVB :

La lumière réfléchie.

Dans le meilleur des cas, une lumière blanche qui se réfléchie sur un drap blanc, va renvoyer toutes les composantes de son spectre électromagnétique sur un objet. On verra donc les couleurs réelles de l’objet, qui sont en réalité le résultat de l’absorption d’une ou plusieurs composantes du spectre électromagnétique de la source lumineuse (directe ou réfléchie, dans cet exemple) : Un ballon rouge va donc absorber toutes les composantes du spectre de la lumière blanche, et ne réfléchir que le rouge. C’est pour cela que nous le voyons rouge.
Si à la place du ballon rouge nous avons un cube blanc, évidemment, la couleur perçue par le capteur photo est blanche, puisque toutes les composantes du spectre visible sont réfléchies vers le capteur.

Maintenant, si le drap (le réflecteur) est ocre, il réfléchira une lumière qui sera décalée vers la couleur ocre, et dans le cas de notre cube blanc, puisqu’il réfléchi toutes les composantes du spectre électromagnétique qui lui arrivent dessus, réfléchira une lumière décalée sur l’ocre. De ce fait, il nous apparaîtra, moins blanc, car décalé vers l’ocre.

Le drap blanc et le cube blanc sont des réflecteurs de la lumière source. Donc, si la lumière source change de couleur, cette dernière sera retransmise à l’identique jusqu’au capteur photo. Si le projecteur illumine en lumière rouge, l’objet, au final, va paraître rougeâtre. Idem dans la configuration où la lumière reste blanche, mais où le drap est rouge…

Ceci implique que dans un environnement, chaque objet est un réflecteur de la source lumineuse. Et tous ces réflecteurs vont agir sur l’ambiance lumineuse d’une scène.

Cela ressemble aux ondes sonores qui sont renvoyées dans un espace donné : en fonction des objets et de leur revêtement, le son perçu sera variable.

Il faut donc concevoir ces réflexions d’ondes comme un billard perpétuel, où dans le cas des ondes lumineuses, cela va concourir à la création d’une ambiance tantôt décalée vers les teintes ocres et tantôt vers les teintes bleues, quand elle n’est pas parfaitement blanche.

Car dans le cas de l’émission de lumière, nous partons de la plus basse en intensité, qui est la lumière d’une bougie, par exemple, jusqu’à la lumière la plus forte, qui est celle de l’arc électrique. Cela part du jaune orangé, jusqu’au blanc bleuté. Avec le jaune orangé nous sommes dans les couleurs chaudes, alors qu’avec le blanc bleuté nous sommes dans les couleurs froides. Et nous parlons non plus de nanomètres, mais de températures de couleurs en degrés Kelvin, où le zéro degré correspond au zéro absolu, là où les atomes ne “bougent” plus. Pour ainsi dire, un zéro qui n’existe pas dans notre monde.

Échelle des températures de certaines sources lumineuses :

Voici une décomposition par tranches, des différentes températures de lumières :

1000 – 2000 K : bougies
2500 – 3500 K : lumières tungstène utilisées dans les habitations
3000 – 4000 K : lever et coucher de soleil par temps clair
4000 – 5000 K : lampes néon
5000 – 5500 K : flash électronique
5000 – 6500 K : lumière du jour sans nuages
6500 – 8000 K : lumière du jour par temps nuageux
9000 – 10000 K : lumière du jour par temps très couvert ou orageux

Le blanc : couleur d’étalonnage.

Si un jour un caméraman brandi une feuille blanche devant son objectif en disant “c’est pour la balance des blancs”… N’en soyez pas surpris. C’est un vieux réflexe, car de nos jours, en mode automatique (Full auto), le caméscope mettra quelques secondes à faire sa balance des blancs, puisque depuis quelques années, les logiciels embarqués réalisent parfaitement bien cet étalonnage. Mais… Il n’y a pas forcément du blanc dans la première image, selon le sujet et les décors, surtout lorsqu’une surface blanche (un mur blanc par exemple) est éclairée par une lumière artificielle.
Prenons le cas d’une scène où les murs seraient globalement beiges, éclairés par des abats jours ocres… Un vrai cauchemar pour avoir une teinte de peau réaliste, car l’ambiance de la scène est décalée vers les couleurs chaudes.

Si l’on souhaite restituer les couleurs naturelles (en lumière blanche), il va falloir décaler dans l’autre sens (ici vers les couleurs froides) la balance des blancs, afin que les objets blanc apparaissent vraiment blancs. De ce fait, après cette correction, toutes les autres couleurs des objets constituants la scène, retrouveront également leur couleur naturelle.

Dans cet exemple, l’ensemble des couleurs est poussé vers les couleurs chaudes. La correction de la balance des blancs se fait en décalant vers les couleurs froides, jusqu’à retrouver un blanc parfait sur un objet que l’on sait parfaitement blanc.

Cette correction peut-être faite en amont de la prise de vue, ou en aval lors de la post-prodution…

Une partie de la lumière est réfléchie par les objets et la matière, et quand elle traverse ces objets ou cette matière, l’autre partie de la lumière est filtrée.
C’est pour cela qu’à quelques mètres sous la surface de la mer, tout prend une teinte bleutée, voire vert bleutée : ce sont les rouges qui sont absorbés par l’eau.

Avant, pour ne pas dire jadis, il fallait des pellicules argentiques spécifiques et/ou certains filtres devant l’objectif pour compenser la température d’éclairage afin de restituer les couleurs les plus réalistes possible. Avec le numérique, ce réglage est réalisé avec la balance des blancs, “WP” pour White Balance sur les appareils photo ou les caméras, via un bouton ou un menu dans les paramétrages du logiciel embarqué.

Mais comme précisé précédemment, il n’y a pas forcément du blanc à l’image, et de plus, selon la prise de vue, l’éclairage peut varier de “lumière du jour” à “lumière du jour nuageux”, voire un mélange avec une source lumineuse additionnelle de type lumière tungstène.

En mode manuel, ce réglage est “automatiquement” réalisé par le choix de ces tranches de températures au niveau du logiciel embarqué. Un choix manuel, mais automatique une fois choisi à chaque prise de vue…

En format RAW, comme il s’agit du format issu directement du capteur numérique de la caméra (en mode photo ou vidéo), et que la balance des blancs se fait après grâce au logiciel embarqué, pas besoin de penser aux réglages de la balance des blancs, puisqu’il se fera en post-production sur ordinateur.

>> Voir “Le format RAW en photo”…

 

Mais souhaite-on vraiment faire la balance des blancs ?

Prenons par exemple, certaines scènes de films où l’action se déroule en pleine nuit, éclairée par des torches ou des bougies. Ne serait-ce pas logique de laisser cette ambiance ocre inonder l’image ?
Dans le film de Stanley Kubrick “Barry Lindon”, les scènes à la bougie, ont vraiment été tournées… à la bougie.

Grâce à un objectif d’une ouverture record pour l’époque, permettant une bonne captation de cette faible lumière sur la pellicule argentique.
Kubrick voulait absolument reproduire l’atmosphère des tableaux de cette époque.

Et que dire des films où l’action se déroule sous les tropiques, en tous cas dans une ambiance chaude ? Ne voit-on pas une image pratiquement en monochrome dans les jaunes ocres ?

Et les ambiances urbaines, voire froides (aux deux sens du terme), ne sont-elles pas traduites par des teintes gris bleuté ?

On le voit, la balance des blancs est une bonne chose dans le cadre d’une image de type reportage. Mais dès l’instant où l’on modifie la teinte de celle-ci, on est déjà dans la partie artistique, ou marketing s’il s’agit d’un spot publicitaire, puisque l’on cherche délibérément à influencer le ressenti du spectateur.

 

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