Warum wird der grüne Kanal blau, wenn er abgeschnitten wird?

Ich fotografierte nachts Schneeskulpturen und bemerkte etwas Seltsames auf meiner Olympus O-MD E-M10 Mark II.

Diese grün beleuchtete Skulptur

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Wenn der grüne Kanal durchgebrannt ist, wird er blau

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und wird dann schließlich weiß.

Warum sollte der grüne Kanal auf diese Weise abgeschnitten werden?

Im Wesentlichen das gleiche Phänomen, das ich in dieser Antwort über Rot beschrieben habe, das bei hellem Licht orange wird.

Antworten (2)

Das Licht, das Sie als "grün" bezeichnen, enthält auch Komponenten von "rotem" und "blauem" Licht. Sie sind viel schwächer als die grüne Komponente, aber sie sind da.

Sobald die Belichtung hell genug ist, um den Grünkanal vollständig zu sättigen, kann eine weitere Erhöhung der Belichtung den im Grünkanal aufgezeichneten Wert nicht auf mehr als 100 % erhöhen. Wenn Grün bei 1/100 Sekunde vollständig gesättigt ist, wird der Grünkanal bei 100 % angezeigt. Wenn wir die Belichtungszeit auf 1/50 Sekunde verdoppeln, wird Grün immer noch zu 100 % aufgezeichnet. Das ist der Maximalwert, der für jeden Kanal aufgezeichnet werden kann.

Eine weitere Erhöhung der Belichtung erhöht den in den roten und blauen Kanälen aufgezeichneten Wert, bis die Belichtung jeweils einen Punkt erreicht, an dem auch sie vollständig gesättigt sind. Betrachten Sie es so: Wenn von Ihrer Skulptur 10-mal so viel Grün wie Blau reflektiert wird, führt eine zehnmal hellere Belichtung als zur vollständigen Sättigung des Grünkanals erforderlich zu einer vollständigen Sättigung sowohl des Grün- als auch des Blaukanals. Die Kamera kann nicht zeigen, dass Grün 10-mal heller ist als Blau. Beide Kanäle werden mit demselben Wert angezeigt: 100 %.

Wenn alle drei Kanäle vollständig gesättigt sind, erhalten wir reines Weiß. Es spielt keine Rolle, dass viel mehr grünes als rotes oder blaues Licht auf den Sensor trifft. Solange von jeder Farbe mindestens gerade genug vorhanden ist, um jeden Farbkanal vollständig zu sättigen, wird dieser Bereich weiß gerendert.

Außerdem haben die Bayer-Masken auf digitalen Sensoren keine harten Trennpunkte zwischen den Farben : etwas grünes Licht dringt durch die roten und blauen Filter, etwas rotes und blaues Licht dringt durch den grünen Filter und so weiter.

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Die blaue Linie zeigt, wie viel Prozent des Lichts entlang des gesamten sichtbaren Spektrums von den blaugefilterten Sensoren des Sony IMX249-Sensors gezählt werden. Die grünen und roten Linien zeigen dasselbe für grün- und rotgefilterte Sinne. Beachten Sie, dass oberhalb von etwa 820 nm alle drei mehr oder weniger gleich empfindlich sind. Aus diesem Grund haben digitale Sensoren einen IR-Filter im Sensorstapel. Beachten Sie auch, dass die Reaktion der rot- und grüngefilterten Sensoren zuzunehmen beginnt, wenn sich die Wellenlänge unter 420 nm bewegt, weshalb auch ein UV-Filter im Sensorstapel enthalten ist.

Es ist ähnlich wie bei der Verwendung eines Farbfilters am Objektiv zum Aufnehmen von Schwarzweißfilmen. Wenn wir einen Rotfilter verwenden, gelangt ein Teil des Lichts von grünen und blauen Objekten immer noch durch den Filter. Diese grünen und blauen Objekte erscheinen einfach dunkler, als sie es sonst tun würden. Aber sie werden nicht ganz schwarz.

Selbst wenn das Licht, das Ihre Skulptur beleuchtet, rein grün wäre, würde ein Teil dieses Lichts durch die Rot- und Blaufilter auf dem Sensor Ihrer Kamera gelangen und von den „roten“ und „blauen“ Pixeln registriert werden. Wenn Sie hell genug überbelichten, werden Sie alle drei Kanäle vollständig sättigen.

Aus einem Kommentar:

Dass wir blaue Objekte durch einen Rotfilter sehen können, bedeutet nicht unbedingt, dass der Filter eine erhebliche Menge Blau durchlässt. Es kann nur bedeuten, dass das blaue Objekt eine signifikante Reflexion im roten Teil des Spektrums hat. Beispielsweise ist die Farbe #3f00ff ebenfalls blau, hat aber einen nicht zu vernachlässigenden Rotanteil.

Unabhängig von der Wellenlänge ist Licht, das durch den Rotfilter geht, in dem einzigen monochromatischen Luminanzwert für die rotgefilterten Pixel enthalten. Es spielt keine Rolle, ob das Licht rot, grün oder blau ist - die Photonen, die in diesen Sensor (Pixelwell) gelangen dürfen, werden alle gleich aufgezeichnet. Es ist nur so, dass ein höherer Prozentsatz des roten Lichts, das auf einen Rotfilter fällt, durchgelassen wird als der Prozentsatz des blauen Lichts, der auf einen Rotfilter fällt. Aber was durchkommt, wird als Photonen gezählt , nicht als rote Photonen oder blaue Photonen oder grüne Photonen .

Was wir mit einer Rohdatei von einem maskierten Bayer-Digitalsensor haben, sind im Wesentlichen drei monochrome Bilder: Eines besteht aus der Hälfte der Pixel des Sensors, die für Grün gefiltert wurden, eines, das aus einem Viertel der Pixel des Sensors besteht, die für Rot gefiltert wurden, und eines, das zusammengesetzt ist von einem Viertel der für Blau gefilterten Pixelmulden des Sensors. Genau wie beim Aufnehmen von Schwarzweißfilmen mit Farbfiltern gelangt etwas Licht aus dem gesamten sichtbaren Spektrum durch jeden Filter. Wir können drei für die drei Farbkanäle gefilterte Schwarzweiß-Drucke nehmen und sie kombinieren, um einen Farbdruck zu erzeugen. Digital ist das gleiche Prinzip. So funktionieren auch die Zapfen in der menschlichen Netzhaut.

Dass wir blaue Objekte durch einen Rotfilter sehen können, bedeutet nicht unbedingt, dass der Filter eine erhebliche Menge Blau durchlässt. Es kann nur bedeuten, dass das blaue Objekt eine signifikante Reflexion im roten Teil des Spektrums hat. Die Farbe ist zB #3f00ffauch blau, hat aber einen nicht zu vernachlässigenden Rotanteil.
@Ruslan: Ein ähnlicher Effekt tritt beim menschlichen Sehen auf, wenn ein helles Blitzlicht hinter einem Farbfilter positioniert wird. Wenn das Licht nicht so hell wäre, dass es die Netzhaut sättigt, wäre es sichtbar rot, aber wenn es hell genug ist, um alles zu sättigen, erscheint es weiß.
@Ruslan Unabhängig von der Wellenlänge ist Licht, das durch den Rotfilter geht, in dem einzelnen monochromatischen Luminanzwert für die rotgefilterten Pixel enthalten. Es spielt keine Rolle, ob das Licht rot, grün oder blau ist - die Photonen, die in diesen Sensor (Pixelwell) gelangen dürfen, werden alle gleich aufgezeichnet. Es ist nur so, dass ein höherer Prozentsatz des roten Lichts, das auf einen Rotfilter fällt, durchgelassen wird als der Prozentsatz des blauen Lichts, der auf einen Rotfilter fällt. Aber was durchkommt, wird als Photonen gezählt , nicht als rote Photonen oder blaue Photonen oder grüne Photonen .
Was wir mit einer Rohdatei von einem maskierten Bayer-Digitalsensor haben, sind im Wesentlichen drei monochrome Bilder: Eines besteht aus der Hälfte der Pixel des Sensors, die für Grün gefiltert wurden, eines, das aus einem Viertel der Pixel des Sensors besteht, die für Rot gefiltert wurden, und eines, das zusammengesetzt ist von einem Viertel der für Blau gefilterten Pixelmulden des Sensors. Genau wie beim Aufnehmen von Schwarzweißfilmen mit Farbfiltern gelangt etwas Licht aus dem gesamten sichtbaren Spektrum durch jeden Filter. Wir können drei für die drei Farbkanäle gefilterte Schwarzweiß-Drucke nehmen und sie kombinieren, um einen Farbdruck zu erzeugen. Digital ist das gleiche Prinzip.
Warum wird der grüne Kanal blau, wenn er abgeschnitten wird?

Eigentlich dreht es sich in Richtung Magenta. Schau dir dein Bild genauer an.

Wenn grüne Clips und die anderen beiden Kanäle (Rot, Blau) dies nicht tun, ist das Ergebnis im Grunde eine Verringerung von Grün. Das Absenken von Grün hat die gleiche Wirkung auf den Farbton wie das Anheben von Rot und Blau. Rot+Blau ist Magenta, also macht das Absenken von Grün allein den Farbton magentafarbener.

Ich glaube, du irrst dich. Ich kann keinen Bereich sehen, in dem Grün zu Magenta geworden ist. Und warum sollte es? Ich glaube, Sie haben vergessen, dass alle Regionen, von denen Sie sprechen, zu 100 % grün sind. Etwas, das rgb=(10%,100%,10%) (intensives Grün) war, könnte also rgb=(50%,100%,50%) werden, aber das ist nicht Magenta – es ist ein weniger intensives, etwas gräuliches Grün. Jede Farbe, die nach den Grünkanal-Clips erzeugt wird, hat immer noch 100 % Grün, ist also nicht im Entferntesten Magenta. Sicher, es ist "mehr Magenta" als vorher, aber es wird als etwas zwischen fast reinem Grün und reinem Weiß angesehen.
Die grünen Teile werden cyan und dann weiß; die magentafarbenen Teile des zweiten Bildes waren bereits im ersten magentafarben.
Die von Grün dominierten Bereiche haben auch mehr blaues als rotes Licht. In einem solchen Fall nähert sich Blau bei einem Belichtungspegel der Sättigung an, was Rot immer noch nicht tut. Obwohl mehr Rot durch den "Grünfilter" "durchsickern" wird als Blau, weiß der Demosaicing-Algorithmus dies und verstärkt jeden Kanal entsprechend. Wie David betont hat, bewegt sich die resultierende Farbe in Richtung Magenta, wenn mehr Rot und Blau hinzugefügt wird, aber sie bewegt sich niemals über reines Weiß in diese Richtung hinaus, solange Grün vollständig gesättigt ist.
@David: Ich meinte mehr Magenta als es wirklich ist .
OK, aber Sie behaupten, dass "eigentlich wird es zu Magenta", und das tut es nicht. Und Sie sagten, der Fragesteller solle sich sein Bild genauer ansehen, vermutlich um seine falsche Vorstellung zu korrigieren, dass Grün zu Blau wird. Aber das Grün verwandelt sich wirklich in Cyan; Genauer hinsehen wird das nur bestätigen.
Für mein Auge waren die Bereiche, die sich nach Magenta verschieben, Bereiche, die im ersten Beispiel im Blaukanal bereits nahezu vollständig mit signifikantem Rot und sehr wenig Grün gesättigt waren.
Ich würde in zu umformulieren
@clabacchio: Fertig.