Цвета в природе не существует: как мозг его придумывает и при чём тут баланс белого
В феврале 2015 года интернет раскололся из-за фотографии платья: одни видели сине-чёрное, другие — бело-золотое, и каждый был уверен в своей правоте. Больше 10 миллионов твитов за неделю! Платье, кстати, было сине-чёрным. А объяснение хорошо знакомо каждому фотографу: это сбой баланса белого — только не в камере, а в голове.
Цвет — это вычисления
Свет — это электромагнитные волны, и цвета у них нет. Глаз ловит лишь крошечный отрезок спектра, примерно от 380 до 750 нм, а всё остальное — от радиоволн до рентгена — для нас невидимо. На сетчатке три типа колбочек с пиками чувствительности около 420, 530 и 560 нм. Их диапазоны сильно перекрываются, и мозг вычисляет цвет, сравнивая силу сигналов. «Красный» — не свойство яблока, а вывод мозга.
Камера устроена похоже: каждый пиксель матрицы меряет только яркость, а цвет определяют сложные компьютерные алгоритмы и светофильтры мозаики Байера — и зелёных среди них вдвое больше, потому что к зелёному наш глаз чувствительнее всего.
Почему камера видит желтизну ламп, а мы — нет
Мозг оценивает освещение всей сцены и «вычитает» его оттенок. Это называется константностью цвета: белый лист кажется нам белым и под лампой накаливания на 2700 K, и в тени, где свет ближе к 7000 K. Камера записывает свет как есть, поэтому кадр под лампами желтит, а в тени синит. Автобаланс белого пытается повторить работу мозга, но угадывает не всегда.
Сложнее всего со смешанным светом — например, окно и тёплая люстра. Глаза и мозг подстраиваются под каждый источник, а цифровое значение баланса белого в кадре фиксированное, и кожа на одной стороне лица уходит в синеву, а на другой — в желтизну. Выручают серая карта или мишень ColorChecker на первом кадре и оранжевый CTO-фильтр на вспышке.
Одним из первых постоянство цвета всерьёз исследовал Эдвин Ланд — основатель Polaroid. В 1959 году он показал: если спроецировать два чёрно-белых диапозитива, снятых через красный и зелёный фильтры, — один красным светом, другой обычным белым, — мозг «достраивает» почти всю палитру.
Что случилось с платьем
Фото сняли на телефон в магазине, кадр пересвечен, и понять, каким светом освещено платье, невозможно. Если мозг решает, что оно в голубоватой тени, он вычитает синеву — и платье становится бело-золотым. Если думает, что его освещает тёплая лампа, — вычитает желтизну, и мы видим настоящие синий и чёрный. В исследовании 2015 года 57% из 1400 опрошенных увидели сине-чёрное, 30% — бело-золотое, 11% — сине-коричневое. А позже выяснили, что «жаворонки», которые больше времени проводят при дневном свете, чаще видят бело-золотое, а «совы» — сине-чёрное.
К тому же и на разных экранах платье выглядело по-разному: у каждого монитора и смартфона своя точка белого и свой цветовой охват. Ровно поэтому фотографу нужен откалиброванный монитор — иначе вы правите цвет под свой экран, а клиент видит совсем иную картинку.
Цвета, которых не видит глаз
Матрица камеры чувствительна и к ближнему инфракрасному свету, просто перед ней стоит фильтр. Если его снять, листва на снимках становится почти белой — она отлично отражает ИК излучение. Это «эффект Вуда», в честь пионера ИК-съёмки Роберта Вуда. Похожий эффект на плёнке даёт Ilford SFX 200 с красным фильтром. Астрономы раскрашивают невидимое осознанно: в палитре «Хаббла» излучение серы становится красным, водорода — зелёным, кислорода — синим, а инфракрасные кадры «Уэбба» переводят в видимые цвета по информации о длине волны.
А в 2025 году учёные из Беркли лазером стимулировали у пяти добровольцев только «зелёные» колбочки — и те увидели цвет, который невозможно встретить в природе. Его назвали olo и описали как сине-зелёный невиданной насыщенности.
Какого цвета платье было у вас? Написать ли нам материал о том, как выставлять баланс белого при смешанном освещении?