Khi camera trên máy bay không tự động cân bằng trắng, hình ảnh có xu hướng chuyển màu trong môi trường ánh sáng thay đổi

Trong thời đại mà máy bay không người lái (UAV) ngày càng trở thành công cụ quan trọng trong việc ghi lại những góc nhìn trên không, việc hiểu rõ cách hoạt động của hệ thống camera trên máy bay là điều thiết yếu. Một trong những vấn đề thường gặp nhưng lại ít được người dùng chú ý là khi camera không thực hiện cân bằng trắng tự động (auto white balance – AWB) một cách ổn định, hình ảnh sẽ dễ bị chuyển màu khi môi trường ánh sáng thay đổi. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến thẩm mỹ của video, ảnh mà còn có thể làm giảm giá trị thông tin mà người quay muốn truyền tải.

Nguyên tắc cơ bản của cân bằng trắng

Cân bằng trắng là quá trình điều chỉnh màu sắc của hình ảnh sao cho các vùng màu trắng trong khung hình xuất hiện thật sự trắng, đồng thời các màu khác được tái hiện chính xác theo nguồn sáng. Khi ánh sáng có nhiệt độ màu (color temperature) khác nhau – ví dụ ánh sáng mặt trời vào buổi sáng, ánh sáng trong bóng râm, hay ánh sáng nhân tạo – cảm biến của camera sẽ nhận được tín hiệu màu sắc khác nhau. Thuật toán AWB phân tích các pixel trong khung hình, xác định “điểm trắng” và tự động điều chỉnh độ cân bằng màu để đạt được màu trắng chuẩn.

Tại sao AWB lại quan trọng trong quay trên không

Trong môi trường bay, nguồn sáng không ổn định và thường xuyên biến đổi: từ ánh sáng mạnh của mặt trời, qua các đám mây, cho tới ánh sáng phản chiếu từ mặt nước hay đất. Khi AWB hoạt động tốt, các thay đổi này sẽ được bù đắp nhanh chóng, giúp video duy trì màu sắc đồng nhất. Ngược lại, nếu AWB không đáp ứng kịp thời, những biến đổi màu sắc sẽ xuất hiện dưới dạng chuyển màu không mong muốn – ví dụ màu xanh lá cây chuyển sang màu vàng hoặc màu da trở nên nhợt nhạt.

Lý do AWB trên UAV có thể không hoạt động hiệu quả

Camera gắn trên máy bay thường phải đối mặt với những thách thức riêng so với camera trên mặt đất. Dưới đây là một số yếu tố phổ biến khiến AWB không tự động cân bằng một cách chính xác.

• Độ trễ trong xử lý tín hiệu: Khi máy bay di chuyển nhanh, khung hình liên tiếp có thể có độ chênh lệch lớn về ánh sáng. Thuật toán AWB cần thời gian để “học” và điều chỉnh, nhưng trong khoảng thời gian ngắn, màu sắc có thể chưa được ổn định.
• Độ tương phản cao: Khi một phần khung hình chiếu ánh sáng mạnh (như ánh sáng mặt trời trực tiếp) trong khi phần còn lại nằm trong bóng râm, cảm biến sẽ nhận được thông tin màu sắc hỗn hợp, gây khó khăn cho việc xác định điểm trắng thực sự.
• Ánh sáng phản xạ: Nước, băng, hoặc các bề mặt kim loại có thể phản chiếu ánh sáng mạnh và làm thay đổi nhiệt độ màu một cách nhanh chóng, khiến AWB “bối rối”.
• Giới hạn phần mềm: Một số hệ thống camera trên UAV chỉ cung cấp phiên bản AWB cơ bản, không có khả năng tùy chỉnh sâu hoặc lưu trữ các profile cân bằng trắng cho các điều kiện ánh sáng khác nhau.

Ảnh hưởng của môi trường ánh sáng thay đổi

Trong một chuyến bay, ánh sáng có thể thay đổi theo nhiều cách:

• Thời gian trong ngày: Sáng sớm, ánh sáng có nhiệt độ màu lạnh (xanh dương), trong khi chiều tối ánh sáng chuyển sang ấm hơn (vàng cam).
• Điều kiện thời tiết: Đám mây dày làm giảm độ sáng và làm tăng màu xanh lá, trong khi ngày trong nắng sẽ tạo ra ánh sáng mạnh, màu xanh dương.
• Địa hình: Bay qua khu vực có nước hoặc băng sẽ nhận được ánh sáng phản chiếu mạnh, trong khi bay qua rừng rậm sẽ gặp nhiều bóng râm và ánh sáng tán.

Khi bất kỳ yếu tố nào trong số này thay đổi, camera cần nhanh chóng điều chỉnh cân bằng trắng để tránh hiện tượng “đổi màu” đột ngột. Nếu không, người xem sẽ cảm nhận được sự không đồng nhất, làm giảm tính chuyên nghiệp của sản phẩm cuối cùng.

Cách khắc phục khi AWB không đáp ứng như mong muốn

Thay vì hoàn toàn dựa vào AWB, người quay nên áp dụng một số kỹ thuật để giảm thiểu ảnh hưởng của việc chuyển màu.

1. Sử dụng chế độ cân bằng trắng thủ công (Manual White Balance)

Hầu hết các camera UAV cho phép người dùng thiết lập một giá trị cân bằng trắng cố định (ví dụ 5600K cho ánh sáng ngày). Khi môi trường ánh sáng không thay đổi quá lớn, việc giữ một giá trị cố định sẽ giúp duy trì màu sắc đồng nhất suốt toàn bộ đoạn quay.

2. Lưu trữ và chuyển đổi giữa các preset WB

Nếu chuyến bay dự kiến sẽ đi qua nhiều môi trường ánh sáng khác nhau, người quay có thể tạo các preset cân bằng trắng (ví dụ “Sunny”, “Cloudy”, “Shade”) và chuyển đổi nhanh giữa chúng khi cần. Điều này đòi hỏi người điều khiển phải theo dõi môi trường và thực hiện thay đổi trong thời gian thực.

3. Ghi hình ở định dạng RAW hoặc LOG

Định dạng RAW không áp dụng bất kỳ cân bằng trắng nào trong thời gian ghi, cho phép người dùng thực hiện chỉnh sửa cân bằng trắng sau khi quay trong phần mềm hậu kỳ. Tương tự, chế độ LOG (như D-Log, V-Log) cung cấp dải động rộng và cho phép điều chỉnh màu sắc một cách linh hoạt mà không bị “đóng băng” bởi AWL.

4. Sử dụng bộ lọc ND và Polarizer

Áp dụng bộ lọc ND (Neutral Density) giúp giảm độ sáng tổng thể, đồng thời giảm áp lực cho AWB khi ánh sáng quá mạnh. Bộ lọc Polarizer giúp giảm phản chiếu từ mặt nước hoặc bề mặt kim loại, làm cho nguồn sáng trở nên ổn định hơn và dễ dàng cho AWB hoặc WB thủ công.

5. Kiểm tra histogram và zebras

Histogram và chế độ zebra (đánh dấu các vùng quá sáng) là công cụ hỗ trợ người quay nhận biết nhanh mức độ ánh sáng trong khung hình. Khi phát hiện vùng quá sáng hoặc tối, người dùng có thể điều chỉnh khẩu độ, tốc độ màn trập hoặc ISO để giữ cho độ phơi sáng ổn định, từ đó giảm áp lực cho AWB.

6. Lập kế hoạch bay phù hợp với ánh sáng

Trước khi cất cánh, người điều khiển nên xem dự báo thời tiết, vị trí mặt trời và hướng gió. Việc lên lịch bay vào thời điểm ánh sáng ổn định (ví dụ “golden hour” – khoảng 1 giờ sau bình minh hoặc trước hoàng hôn) sẽ giảm thiểu biến đổi ánh sáng trong suốt chuyến bay.

7. Sử dụng công cụ cân bằng màu trong phần mềm hậu kỳ

Ngay cả khi đã cố gắng tối ưu cân bằng trắng trên máy, việc chỉnh sửa lại trong phần mềm như DaVinci Resolve, Adobe Premiere hoặc Lightroom vẫn là bước quan trọng. Các công cụ “White Balance Picker” cho phép người dùng chọn một điểm trắng thực sự trong khung hình và tự động điều chỉnh toàn bộ đoạn video.

Ví dụ thực tế: Khi AWB thất bại trong một chuyến bay đa môi trường

Giả sử một nhà quay phim thực hiện một chuyến bay qua đồng bằng, rừng và bờ biển trong cùng một buổi chiều. Khi máy bay cất cánh từ đồng bằng, ánh sáng mặt trời mạnh và nhiệt độ màu khoảng 5500K, AWB hoạt động tốt và hình ảnh có màu sắc trung thực. Khi máy bay tiến vào khu rừng, ánh sáng giảm và trở nên lạnh hơn, AWB cố gắng điều chỉnh nhưng không kịp, khiến những vùng lá cây chuyển sang màu xanh lục quá mức. Tiếp tục bay tới bờ biển, ánh sáng phản chiếu từ mặt nước tạo ra một dải màu vàng cam, AWB lại “đánh giá sai” và làm cho bầu trời chuyển sang màu xanh nhạt. Kết quả là một đoạn video liền mạch nhưng màu sắc liên tục thay đổi, gây khó chịu cho người xem.

Để khắc phục, nhà quay có thể:

• Thiết lập WB thủ công ở 5600K khi bay qua đồng bằng và rừng.
• Chuyển sang preset “Beach” (6500K) khi tiếp cận bờ biển.
• Ghi hình ở RAW để có thể chỉnh sửa lại cân bằng trắng cho từng cảnh trong phần mềm.
• Sử dụng bộ lọc ND để giảm độ sáng mạnh ở bờ biển, giúp AWB không bị “đánh lừa”.

Làm sao để nhận biết AWB đang “lỗi” trong thời gian bay

Trong quá trình bay, người điều khiển có thể quan sát màn hình hiển thị hoặc ứng dụng điều khiển để nhận diện các dấu hiệu sau:

• Đột ngột xuất hiện các vùng màu “lá cờ” (color casts) trên toàn khung hình.
• Biểu tượng AWB trên giao diện hiển thị nhấp nháy hoặc chuyển sang màu cảnh báo.
• Khung hình trông “mờ” hoặc “bão hòa” màu, đặc biệt là trong các vùng có màu trắng hoặc xám.

Khi phát hiện những dấu hiệu này, việc chuyển sang WB thủ công hoặc tạm dừng ghi hình để điều chỉnh lại là cách hiệu quả nhất.

Những lưu ý khi tối ưu cân bằng trắng cho các dự án chuyên nghiệp

Trong các dự án có yêu cầu chất lượng hình ảnh cao, việc chuẩn bị kỹ lưỡng về cân bằng trắng không chỉ là một công đoạn kỹ thuật mà còn là một phần của quy trình sản xuất. Dưới đây là một số lưu ý quan trọng.

Đánh giá môi trường ánh sáng trước khi quay

Hãy dành thời gian để thực địa khảo sát khu vực bay, ghi chú các nguồn sáng chính, độ phản chiếu và màu nền. Khi có bản đồ ánh sáng, việc lựa chọn preset WB hoặc quyết định quay ở RAW sẽ trở nên dễ dàng hơn.

Kiểm tra lại cài đặt trên mặt đất

Trước khi cất cánh, thực hiện một vài shot thử nghiệm ở các góc độ và độ cao khác nhau. Kiểm tra histogram, zebra và màu sắc trên màn hình để xác nhận rằng cân bằng trắng đang hoạt động như mong muốn.

Ghi chú thông số kỹ thuật cho mỗi cảnh

Trong nhật ký bay, ghi lại nhiệt độ màu (K), ISO, khẩu độ và tốc độ màn trập cho mỗi đoạn quay. Khi về hậu kỳ, những thông tin này sẽ giúp bạn nhanh chóng áp dụng các preset màu hoặc thực hiện chỉnh sửa chính xác hơn.

Đào tạo đội ngũ điều khiển và quay

Người điều khiển UAV cần hiểu cơ bản về cách hoạt động của AWB và các tùy chọn cân bằng trắng thủ công. Đào tạo này giúp giảm thiểu lỗi do thao tác sai hoặc không kịp thời.

Sử dụng phần mềm phân tích màu sắc

Các công cụ như ColorChecker hoặc phần mềm đo nhiệt độ màu có thể được dùng để kiểm tra độ chính xác màu sắc sau khi quay. Khi phát hiện sai lệch, bạn có thể điều chỉnh lại trong phần mềm hậu kỳ hoặc trong các chuyến bay tiếp theo.

Việc hiểu rõ nguyên nhân khiến camera trên máy bay không tự động cân bằng trắng, cũng như áp dụng những phương pháp thực tiễn để khắc phục, sẽ giúp người dùng duy trì màu sắc đồng nhất và chất lượng hình ảnh cao dù trong bất kỳ môi trường ánh sáng nào. Khi các yếu tố này được kiểm soát tốt, những đoạn video trên không chỉ đẹp mắt mà còn truyền tải thông tin một cách chính xác, đáp ứng yêu cầu của các dự án chuyên nghiệp.