¿Qué es el balance de blancos en fotografía y vídeo?

Cómo influye el tipo de luz en la fotografía, qué es la temperatura de color y por qué las cámaras no siempre son capaces de interpretar correctamente la luz.

 

Balance de blancos - Fotografía y vídeos

 

 

 

Temperatura de color

En este enlace tienes información más completa para entender qué es la temperatura de color y su relación con la visión humana.

Aquí va un resumen resumido:

La temperatura de color nos da idea del color dominante en la luz que emite una determinada fuente de luz.

¿Temperatura para medir el color?

Sí, puede parecer bastante extraño, pero ahora verás que tiene su lógica.

Para estudiar los objetos que emiten luz se utiliza el modelo de radiación de cuerpo negro.

Es un modelo matemático que caracteriza muy bien la emisión de radiación electromagnética del sol y otros objetos.

En este modelo hay una relación directa entre la temperatura del objeto y la longitud de onda en la que se sitúa su pico de emisión.

El ejemplo típico es cuando calentamos un trozo de hierro: primero su máximo de emisión está en la zona del infrarrojo (calor), seguimos aumentando su temperatura y lo empezamos a ver rojo, si aumentamos más llega al rojo vivo, anaranjado, blanco, azulado…

Este modelo de cuerpo negro caracteriza muy bien a la luz del sol, de las bombillas de filamento incandescente, a la luz generada por velas, hogueras, etc.

Por ejemplo, ¿cómo modelamos la luz del Sol?

  • Temperatura de la superficie del Sol: unos 5700K
  • Longitud de onda en la que se sitúa su máximo de emisión: 500nm

¿Y la de una vela?

  • Temperatura de la llama de la vela: unos 1800K
  • Longitud de onda de su máximo de emisión: aprox. 1600nm

 

Antes de continuar con la temperatura de color vamos a echar un vistazo rápido al funcionamiento de la visión humana…

 

La visión humana

La visión humana está optimizada para funcionar con la luz del sol.

Los humanos sólo vemos en una estrecha franja del espectro electromagnético, que abarca aproximadamente las longitudes de onda de los 400 a los 700 nanómetros

Fíjate que el sol tiene su máximo de emisión en los 500nm, ¿casualidad?

El color es una interpretación que hace el cerebro a partir de la información que le envían tres tipos de células fotosensibles, llamadas conos, situadas en el retina:

  • Conos L – detectan las longitudes de onda que interpretamos como ‘rojo’
  • Conos M – detectan longitudes de onda asociadas al ‘verde’
  • Cono K – detectan las longitudes de onda asociadas al ‘azul’

 

Temperatura de color: Sol y visión humana

 

En la imagen anterior se ha exagerado la forma de la curva de emisión del Sol para resaltar dónde se sitúa su máximo.

Realmente entre los 400 y los 700nm su espectro de radiación es bastante plano.

En esas condiciones en las que los tres tipos de conos reciben una combinación equilibrada de fotones ‘rojos’, fotones ‘verdes’ y fotones ‘azules’ el cerebro interpreta que estamos viendo luz blanca pura.

Ten en cuenta que la luz blanca no existe físicamente (no hay fotones de luz blanca).

La luz blanca es una construcción del cerebro. Una configuración base, por decirlo de alguna forma. La configuración a la que se ha adaptado la visión a lo largo de millones de años de evolución.

 

Temperatura de color (ahora sí)

Imagínate que tenemos un mando a distancia que nos permite cambiar la temperatura de la superficie del sol.

Si le bajamos la temperatura, su pico de emisión se desplaza hacia las longitudes de onda largas, menos energéticas.

 

Temperatura de color- Definición

La curva de radiación que recibe el ojo ya no está centrada y equilibrada.

Al desplazarse a la derecha, los conos ‘rojos’ detectan un nivel más alto que los conos ‘azules’

Estamos viendo una luz diferente y la interpretamos como luz más amarillenta, anaranjada.

Lo mismo ocurre si aumentamos la temperatura: se desplaza hacia las longitudes de onda más cortas (más energéticas) y nuestra visión interpretaría una luz más azulada.

 

Pues eso es la temperatura de color: asociar una temperatura con una longitud de onda (color)

La temperatura de color nos dice, con un único parámetro, cuál es la dominante de color de la luz que recibe una escena.

 

¿Este modelo funciona bien?

Casi todas las fuentes de luz se pueden caracterizar más o menos bien con este modelo.

Hay casos especiales como las lámparas fluorescentes, que tienen un espectro de emisión discontinuo y pueden dar dominantes en la zona de los verdes que no encajarían con el modelo de emisión de cuerpo negro y la temperatura de color.

Este caso lo veremos más adelante.

La temperatura de color hace referencia en algunos casos a la temperatura real del objeto: temperatura de combustión, temperatura a la que un filamento está incandescente, etc.

Pero en otros muchos casos (la mayoría) no tiene relación con nada físico, es simplemente un parámetro para caracterizar la dominante de color de una fuente de luz.

Temperaturas de color de las fuentes de luz más habituales en fotografía y vídeo:

 

Carta de temperaturas de color

 

 

La luz, el color y las cámaras digitales

Aunque hay diferentes tecnologías para captar el color, nosotros nos vamos a centrar en el modelo que utilizan prácticamente todas las cámaras de fotografía.

Lo ideal sería tener tres sensores. como el ojo humano: un sensor para el rojo, otro para el verde y otro para el azul  (algunas cámaras de vídeo de gama profesional funcionan así)

Pero eso sería muy caro. Se puede conseguir algo parecido si utilizamos un único sensor y lo dividimos de alguna forma para que unas celdas recojan sólo el rojo, otras sólo el verde y otras sólo el azul.

Esto se consigue colocando sobre el sensor un filtro RGB.

Demosaicing - Interpolación cromática - Filtros de color

 

Es un filtro óptico que forma una matriz, un mosaico, de tal forma que cada celda del sensor sólo ve un determinado color.

Los filtros de color se distribuyen siguiendo diferentes patrones: Bayer, X-Trans…

Se suele dar más predominancia al verde. Los verdes corresponden más o menos al centro del espectro visible y dan más información sobre la luminosidad de la escena.

 

Canales de color

Bueno, ya tenemos montado nuestro sensor con el filtro RGB.

Cuando tomamos una foto con este tipo de sensores, en realidad estamos consiguiendo 3 fotos diferentes de menor resolución:

  • Una imagen nos da idea de la luminosidad de los tonos rojos de la escena (25% de los pixels)
  • Otra imagen con la luminosidad de la componente verde (50% de los pixels)
  • Y otra imagen con la componente azul (25% de los pixels)

 

A cada una de esas imágenes se le llama canal de color.

Por lo tanto tenemos el canal rojo, el canal verde y el canal azul.

Para obtener la imagen final, una imagen en que cada punto (pixel) tenga la información de color completa, tenemos que combinar de alguna forma la información de los tres canales.

Ese proceso se conoce como demosaicing en inglés (en castellano sería interpolación de color o interpolación cromática), y se suelen utilizar algoritmos bastante complejos.

Aquí tienes más información sobre cómo funciona el sensor de una cámara digital.

Y aquí más información sobre el proceso de demosaicing

Pero antes de hacer la interpolación hay que resolver un pequeño problema…

 

El problema del color ‘blanco’

Vamos a imaginar que estamos a mediodía en la calle, con una luz del sol blanca neutra (sin ninguna dominante de color)

Colocamos un fondo blanco (blanco neutro) perfectamente homogéneo en el suelo y le hacemos una foto con la cámara de tal forma que el fondo blanco llene todo el encuadre (y no haya sombras, etc.)

 

¿Cómo deberían ser los canales de color?

Pues todos los puntos de los tres canales deberían tener más o menos la misma intensidad para dar lugar a un gris claro (en función de la exposición que hayamos configurado)

 

Balance de blancos - Gris neutro

 

Vamos a suponer que configuramos para una exposición que consiga un gris al 75%.

Para cada celda del sensor el cero sería negro puro y el 100% sería el blanco puro.

Deberíamos obtener 3 canales de color con valores muy similares. Todas las celdas del sensor deberían darnos un valor RAW alrededor del 75%.

 

¿Ocurre esto en la realidad?

No.

En los sensores reales ocurre por ejemplo que los filtros ópticos tienen diferente rendimiento según sea un filtro rojo, verde o azul. También el rendimiento de la celda fotosensible puede variar con la longitud de onda.

Por lo general el canal verde tiene un rendimiento mayor, luego el rojo y finalmente el azul suele tener menor rendimiento.

En nuestro caso de ejemplo vamos a suponer que el canal verde nos da un valor medio alrededor del 75%, el rojo en torno al 60% y el azul un valor medio del 50%.

 

¿Cómo es entonces la imagen final?

Pues el fondo no aparecerá de color blanco, aparecerá probablemente verdoso o con alguna dominante de color según la relación en el rendimiento del sensor para cada color.

 

¿Cómo se podría solucionar?

Pues la solución es muy sencilla si tenemos la referencia del blanco neutro:

  • Tomamos como referencia el nivel medio del canal verde, que normalmente es el que recoge más información sobre la luminosidad de la escena
  • Calculamos la media del canal rojo y le aplicamos un factor de corrección para que quede en el nivel del verde
  • Calculamos la media del canal azul y le aplicamos su factor de corrección para igualar

 

Balance de color - Factor de ajuste

 

Y en eso consiste hacer el balance de blancos de la imagen.

Una vez determinados los factores de corrección, se aplican a todos los valores, a todos los pixels de cada canal.

En nuestro ejemplo, al aplicar el balance de blancos tendremos la imagen que queríamos con un gris neutro del 75%, sin dominantes de color.

 

 

El balance de blancos

El balance de blancos consiste en aplicar un factor de corrección a los canales de color (habitualmente al rojo y al azul) para conseguir que los grises neutros de la escena aparezcan en la imagen como grises neutros, sin dominantes de color.

Si tuviéramos siempre luz blanca neutra el balance de blancos sería muy sencillo: la propia cámara tendría los factores de corrección que se aplicarían automáticamente a los canales.

La cuestión es que no siempre vamos a usar luz blanca neutra, muchas veces la escena estará iluminada por luz de diferente temperatura de color.

 

Temperatura de color y balance de blancos

Imagina que coges un objeto con colores, un cubo de Rubik por ejemplo, y le haces fotos en diferentes ambientes manteniendo el balance de blancos ‘neutro’ (luz de día) de la cámara:

  • A la luz de una vela
  • En una habitación con una lámpara incandescente
  • En el exterior al amanecer
  • A mediodía a pleno sol
  • En la oficina, iluminada por lámparas fluorescentes

Luego cogemos las fotos y las comparamos en el ordenador.

Sí, efectivamente, los colores del cubo serán ligeramente diferentes comparando foto a foto. En algunos casos la diferencia será muy apreciable.

¿Cuál es la versión buena, la más fiel a la realidad?

Probablemente la que has hecho a mediodía en exterior, porque a la cámara le hemos dicho que utilice el balance de blancos de la luz del sol (una temperatura de color de unos 5500-5700K)

 

¿Podemos corregir las imágenes para conseguir que todas tengan los mismos colores?

Si tenemos los canales de color originales (por ejemplo si tenemos el fichero RAW generado por la cámara) sí podemos aplicar un balance de blancos a medida para conseguir que todas las imágenes muestren exactamente los mismos colores.

Sobre todo si en la propia imagen tenemos algún objeto blanco o gris neutro que nos sirva de referencia para reajustar los factores de corrección (en un programa de revelado o edición se consigue haciendo un clic)

 

¿Por qué es importante el balance de blancos?

El balance de blancos es muy importante cuando queremos tener imágenes (o vídeos) con colores fieles a la realidad, o al menos con colores reconocibles, que no parezcan antinaturales.

En retrato por ejemplo es muy importante que el tono de la piel sea lo más realista posible.

La visión humana es muy sensible en lo que respecta al reconocimiento de caras y aunque el color no es tan importante sí somos capaces de detectar cuando un tono de piel no se ve natural.

Para fotografía de producto (catálogos, publicidad…) y fotografía de moda es fundamental conseguir los colores más fieles posibles a la realidad.

Lo mismo ocurre cuando fotografiamos obras de arte, cuadros, etc.

En otras ocasiones puede interesar todo lo contrario.

Por ejemplo si estamos fotografiando en la hora dorada o en la hora azul puede que nos interese conservar o incluso resaltar esas tonalidades cálidas en los objetos de la escena.

O si queremos transmitir una determinada sensación a través de la fotografía o la escena de vídeo podemos jugar con las dominantes de color para dar sensación de calidez o frialdad.

 

Balance de blancos en cámara

Si hacemos fotos en formato RAW, el balance de blancos se puede hacer perfectamente en la fase de revelado, una vez tengamos las fotos en el ordenador.

Si hacemos vídeo o hacemos fotos en formato JPEG el balance de blancos en edición está más limitado porque en el proceso de creación del fichero JPEG la cámara ya ha tomado decisiones por nosotros.

Por ejemplo la cámara ya ha hecho un balance de blancos, la interpolación cromática (demosaicing), ha aplicado contraste, ha hecho un mapeo tonal y ha hecho corrección de color..

Finalmente ha utilizado algoritmos de compresión destructiva (se pierde parte de la información, que no es importante para el resultado visual, pero sí es importante si tenemos que hacer una edición más profunda a posteriori)

Por lo tanto, en esas condiciones es muy importante que la cámara sepa de antemano hacer el balance correcto.

Balance de blancos en cámara - Configuración

 

Balance de blancos automático – AWB

Todas las cámaras incluyen un modo de balance de blancos automático (AWB – Auto White Balance)

Balance de blancos automático

Cuando configuramos este modo, la cámara busca los ajustes que considera más apropiados para el balance de blancos a partir de la escena global.

El balance de blancos automático funciona bastante bien en la mayoría de las situaciones, sobre todo trabajando con luz natural.

Ten en cuenta que el balance de blancos automático hace la estimación en cada foto, por lo tanto cada imagen puede tener un balance ligeramente diferente y diferentes colores para la misma escena.

El balance de blancos automático puede fallar por ejemplo cuando hay dos o más fuentes de luz diferentes iluminando la escena.

En situaciones de iluminación más alejadas de la luz blanca neutra: hora dorada, hora azul, iluminación artificial con alguna dominante de color…

También en escenas en las que predomina mucho algún color, por ejemplo paisajes de otoño en los que predominan los tonos cálidos, paisajes de hielo en los que predominan los azules, objetos o edificios en los que sólo hay variantes de un color…

Si haces fotografía y guardas en formato RAW, el balance de blancos está bien para el 99.9% de las situaciones porque luego se puede ajustar en el proceso de revelado tal como lo haría la cámara.

 

Balance de blancos – Modos predefinidos

Para vídeo y fotografía en JPEG lo mejor es siempre hacer un balance de blancos personalizado. Más adelante vemos cómo se hace.

Sin embargo hay veces en las que no tenemos tiempo o por el motivo que sea no podemos hacerlo.

En esos casos podemos elegir un balance de blancos predefinido.

Balance de blancos - Modos predefinidos

La mayoría de las cámaras incluyen configuraciones para las fuentes de luz más habituales:

  • Luz natural (mediodía)
  • Flash
  • Nublado
  • Zona de sombra en exteriores
  • Fluorescente
  • Tungsteno / incandescente

 

Ten en cuenta que cada una de esas configuraciones predefinidas sólo funcionan bien en esas situaciones en concreto, y sólo cubren correctamente un cierto rango de temperaturas de color.

Por lo tanto, mi recomendación es usarlos sólo si no hay más remedio.

 

Balance de blancos personalizado

La mayoría de las cámaras con controles manuales (réflex, EVIL, compactas de gama media y alta…) permiten personalizar el balance de blancos.

 

Balance de blancos personalizado

 

El balance de blancos personalizado es la mejor opción para vídeo (y para fotografía si usamos JPEG directamente de cámara en lugar de RAW)

¿Cómo se hace un balance de blancos personalizado?

1.- Necesitas una carta de gris neutro / blanco neutro
Puedes utilizar un folio blanco si no tienes otra cosa a mano, pero ten en cuenta que el blanco del papel varía bastante entre marcas, calidades, etc.

2.- Coloca la carta de gris justo donde vaya a estar el sujeto principal de la escena, para que reciba la misma iluminación

3.- En tu cámara, en la opción de balance de blancos, elige una de las opciones ‘Custom’
Hay cámaras que sólo incluyen una personalización, otras que incluyen varias personalizaciones que podemos guardar para situaciones similares, por ejemplo si haces foto en estudio con el mismo tipo de iluminación.

4.- Configura el balance de blancos personalizado usando la carta de gris neutro
Este paso depende de cada modelo de cámara.

Normalmente la cámara te indica que rellenes el encuadre con la carta de gris. En otros modelos sólo tienes que rellenar con el gris/blanco una parte central del encuadre.

No hace falta que la imagen esté enfocada.

En algunos modelos se finaliza pulsando el botón de disparo, en otros pulsando el botón ‘OK’ para confirmar la configuración, etc. La cámara suele indicar paso a paso lo que tienes que hacer.

5.- Mientras no cambien las condiciones de iluminación de la escena podrás usar ese balance de blancos personalizado para tus fotos o tomas de vídeo.

 

IMPORTANTE: cuando termines la sesión vuelve a colocar el balance de blancos en automático (AWB).
Para la próxima sesión, si se te olvida configurar el balance de blancos al menos tendrás un balance más o menos razonable. Pero si lo dejas en la configuración personalizada es muy probable que tu próxima sesión quede inservible.

 

Ajuste manual de la temperatura de color

Algunas cámaras incluyen también la opción de configurar una temperatura de color exacta.

Esta opción suele venir indicada con la letra K (de Kelvin)

Podemos indicar a la cámara la temperatura moviendo alguno de los diales o las flechas de la cruceta trasera (dependiendo de la cámara)

A través de la pantalla o el visor electrónico podemos ver el efecto sobre la escena, o podemos ir tomando diferentes imágenes para ajustar exactamente la temperatura de color que queremos.

Esta opción puede ser útil si queremos dar un determinado efecto a la fotografía (JPEG) o vídeo, por ejemplo hacer la escena un poco más cálida o más fría.

Si queremos hacer un balance de blancos exacto, esta opción es quizás más arriesgada porque tomando como referencia la imagen en la pantalla de la cámara no vamos a tener información suficiente para ajustar a ojo y clavar el balance.

Hay dispositivos llamados colorímetros que muestran la temperatura de color exacta que recibe la escena. En ese caso sí tendríamos una referencia exacta para configurar esa temperatura de color en cámara.

 

¿Cómo afecta el balance de blancos a las luces de la escena?

Una vez que configuramos un balance de blancos en cámara:

  • Todas las luces cuya temperatura de color equivalente sea más pequeña: se verán más cálidas, más amarillentas / anaranjadas
  • Todas las luces cuya temperatura sea mayor: se verán más frías, más azuladas

 

Por ejemplo, imagina que tenemos una escena iluminada por:

  • Luz natural a través de una ventana por la mañana. Temperatura aprox. 5700K
  • Una bombilla incandescente que ilumina el ambiente interior. Temperatura aprox. 3200K
  • La pantalla de un ordenador que ilumina el rostro de una persona. Temperatura aprox. 6500K

 

Si elegimos en cámara una temperatura de 3200K:

  • Los objetos del interior aparecerán con colores reales y grises neutros.
  • El exterior y la zona iluminada por la ventana tendrán una dominante azulada (tonos fríos)
  • La cara de la persona tendrá una iluminación muy azulada

Si elegimos en cámara una temperatura de 5700K:

  • Los objetos del interior aparecerán con tonos cálidos, anaranjados
  • El exterior y la zona cercana a la ventana aparecerán con colores reales y grises neutros
  • La cara de la persona tendrá una iluminación ligeramente azulada en la parte que mira  a la pantalla y ligeramente cálida en las zonas en las que domina la bombilla incandescente.

Si elegimos en cámara una temperatura de 6500K:

  • Los objetos del interior aparecerán muy anaranjados
  • El exterior tendrá un tono ligeramente cálido, amarillento
  • La parte de la cara que mira a la pantalla aparecerá con un color real, mientras que las zonas de la cabeza iluminadas por la bombilla tendrán una dominante anaranjada

 

Lo mismo ocurre si estos ajustes los hacemos a posteriori en edición.

 

Balance de blancos con varias fuentes de luz

Como hemos visto en el ejemplo anterior, el balance de blancos se puede complicar bastante cuando tenemos varias fuentes de luz en la escena, cada una de ellas con diferente temperatura de color.

En esas condiciones, el balance de blancos automático probablemente hará una evaluación global de la escena y aplicará algún ajuste intermedio.

Como es una decisión que depende de los algoritmos internos de la cámara no podemos estar seguros de cómo se comportará.

Además cualquier pequeño cambio en el encuadre o en la iluminación exterior (una nube que pasa frente al sol por ejemplo) puede producir un cambio importante de los colores.

Para ese tipo de situaciones suele ser preferible hacer un balance de blancos personalizado, tomando nosotros la decisión sobre qué tipo de luz es la predominante o qué ambiente queremos recrear en la escena desde un punto de vista artístico.

Si tenemos la opción de modificar una de las fuentes de luz, podemos intentar igualar la dominante con respecto a la otra fuente que no podemos controlar. Por ejemplo si iluminamos con flash o focos de luz continua podemos utilizar geles (láminas tintadas) para cambiar la temperatura de color.

Pero en muchos casos va a ser imposible hacer un balance de blancos global de toda la escena.

La cuestión es que si entendemos cómo funciona la luz y sus propiedades, somos nosotros los que decidimos el balance de blancos para conseguir un determinado aspecto.

Si delegamos esa decisión en la cámara, los colores y el balance a veces saldrán bien y a veces saldrán mal.

 

Cuidado con la luz reflejada

Aunque tengamos una única fuente de luz (o varias fuentes con las mismas características) puede ocurrir que las paredes o los objetos situados alrededor de la escena no sean blancos y reflejen luz con cierta dominante.

Por ejemplo, muchas veces se trabaja con los flashes rebotando la luz en el techo para conseguir una iluminación suave o de relleno. Si el techo está pintado de algún color no neutro, la luz rebotada incluirá esa dominante de color y seguramente tendremos una mezcla difícil de balancear.

Hay muchas situaciones en las que nos podemos encontrar con este tipo de efectos.

Y en otros casos los podemos buscar nosotros mismos para dar un toque especial a la escena.

 

El problema con los fluorescentes

Algunos tipos de lámparas fluorescentes introducen dominantes de color (p.e. en la zona de los verdes) que no encajan en el modelo de cuerpo negro y no pueden ser caracterizadas sólo por su temperatura de color.

También puede ocurrir con algunas lámparas LED, dependiendo de su calidad y de la tecnología que utilicen para producir la luz ‘blanca’.

La dominante verde de los fluorescentes sólo se puede compensar modificando los colores complementarios del eje azul-rojo, que serían los del eje verde-magenta.

Por ese motivo (también porque nos podemos encontrar dominantes de todos los colores por la luz reflejada) los programas de edición y revelado incluyen los dos ejes.

  • El eje de Balance de blancos: rojos – azules
  • El eje de Tinte: verde – magenta

Algunas cámaras también incluyen opciones para ajustar los dos ejes, suelen venir indicados como eje A (Amber-Blue) y eje G (Green-Magenta)