Im Licht entsprechen verschiedene Wellenlängen unterschiedlichen Farben. Eine Kamera filtert über ihren Sensor meist drei verschiedene Farbspektren heraus (z.B. Rot-, Grün- und Blau-Anteil) und muss diese anschließend in einem bestimmten Verhältnis wieder zusammenführen. Stimmt dieses Verhältnis nicht, so scheint für uns das erzeugte Bild einen Farbstich zu haben. Der Eindruck einer Farbe “überdominiert” in diesem Fall das Bild.
Farbtemperatur und Kelvin
Da das Gehirn diese unterschiedliche Lichtzusammensetzung unbemerkt ausgleicht, findet sich bei der unmittelbaren menschlichen Wahrnehmung das Problem “Weißabgleich/Farbstich” kaum. Und das, obwohl sich das Licht der Sonne über den Tag verteilt sogar drastisch ändert. So hat Sonnenlicht zu Mittag eine komplett andere spektrale Verteilung als am Abend. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von der Farbtemperatur des Lichtes. Dieser Wert wird mit nur einer Zahl in Kelvin angegeben, beschreibt aber eigentlich die komplette spektrale Struktur des Lichtes.
Bei Farbtemperaturen über 5500 K(elvin) werden blaue Farbanteile immer dominanter, das Licht wird als kühler wahrgenommen. Farbtemperaturen unter 5500 K werden dagegen eher als warm empfunden, weil hier die dominanten Spektralanteile des Feuers über gelb bis zum rot dominieren.
Damit eine Kamera die Farben des natürlichen Seheindrucks trifft, muss sie bei der Kombination der Sensor-Farbwerte auch eine Annahme über die Farbtemperatur der Aufnahme treffen. Und genau hierfür ist der Weißablgleich zuständig.
Was macht der Weißabgleich?
Die Bezeichnung Weißabgleich rührt daher, dass eine weiße Fläche auf einem richtig eingestellten Bild auch wirklich weiß (also ohne Farbstich) erscheinen soll. Dies ist nur der Fall, wenn die Zusammensetzung der Spektral-Anteile "stimmt". Der Weißabgleich versucht also, eine weiße Fläche auch wirklich weiß erscheinen zu lassen, indem er die Farbanteile des Bildes so anpasst, dass in der weißen (oder grauen) Referenzfläche die darin enthaltenen RGB-Werte auf einen identischen Wert kommen. Denn für alle farblosen Grautöne im RGB-Farbraum zwischen Schwarz und Weiß gilt R=G=B. Und das gilt somit auch für weiße oder graue Flächen in einem einem Bild ohne Farbstich.
Das folgende Bild wurde in der Sonne mit dem Weißabgleich für Kunstlicht (ca. 3000K) aufgenommen. Wenn wir mit der Maus in das Bild an eine Stelle klicken, die eigentlich weiß sein sollte, erhalten wir folgende Werte: R = 100, G = 165, B = 247:
Der sichtbare Blaustich deckt sich offenkundig mit dem hohen Wert für den Blaukanal (247). Für ein richtig belichtetes Weiß sollten die Werte jedoch ungefähr gleich sein, also R = 247, G= 247, B= 247. Um dies zu erreichen, kann man z.B. Gradationskurven anwenden. Dabei sollte also der Rot-Wert von 100 auf 247 gebracht werden, was einer Steigung von 247/100 oder ca. 2,5 entspricht. Die korrigierende Grünkurve sollte nach dieser Logik eine Steigung von 247/165 aufweisen, was ziemlich genau 1,5 entspricht. Stellt man diese Steigungen bei dem roten und grünen Farbkanal in den Gradationskurven ein...
… so wirken die Farben stimmig. Der Weißabgleich in einer Kamera arbeitet übrigens genau so.
Also immer Weißabgleich?
Ist es also egal, ob man den Weißabgleich in der Kamera oder erst am Rechner macht? Das kommt vor allem auf die Bittiefe der Aufzeichnung an. Denn mit dem Ansteilen oder Abflachen der Kurven verliert man immer an Sample-Auflösung im jeweiligen Farbkanal. Eine Kurvensteigung von 2 reduziert beispielsweise die 8-Bit Farbwerte in einem Farbkanal von 256 auf 128 mögliche Werte. Bei so einer Korrektur entstehen dadurch die berüchtigten Spalten im Histogramm.
Diese Spalten bedeuten nichts anderes, als dass nicht mehr ausreichend Farbwerte im Farbkanal zur Verfügung stehen. Um diesen Verlust zu vermeiden, sollte ein korrekter Weißabgleich bei 8 Bit-Aufzeichnung eigentlich immer Pflicht sein.
Bei 10 Bit-Aufnahmen reduziert eine Korrektur-Steigung von 2 die möglichen Werte von 1024 auf 512. Das sind immer noch deutlich mehr, als letztendlich in der 8 Bit Distribution landen können (256). So ließe sich argumentieren, das bei 10 Bit Aufzeichnung ein falscher Weißabgleich unproblematischer ist, weil noch genügend Reserven in der Sample-Auflösung verbleiben, um eine nachträgliche Korrektur in der Post zu machen. Bei einer solchen 10 Bit Korrektur nach 8 Bit entstehen auch keine Lücken mehr im Histogramm.
Und das führt uns zu RAW. Hier werden einfach “nur” die reinen Messwerte der Sensor-Pixel aufgezeichnet. Ein Weißabgleich findet erst bei der Entwicklung bzw. dem Debayering in der Postproduktion statt. Somit ist ein Weißabgleich bei der RAW Aufnahme (sofern man ihn überhaupt einstellen kann) nur zur Speicherung in den Metadaten und zum Einstellen des Vorschaumonitors relevant. Denn ein Vorschaumonitor muss ja während der Aufnahme auch ein Debayering durchführen. Für die RAW-Aufzeichnung selbst ist jedoch ein korrekter Weißabgleich weder nötig noch möglich.
