1、【機(jī)器視覺】白平衡白平衡是電視攝像領(lǐng)域一個(gè)十分重要的概念，通過它可以解決顏色還原和色調(diào)處理的一系列問題。白平衡是隨著影像再現(xiàn)顏色真切而產(chǎn)生的，在專業(yè)攝像領(lǐng)域白平衡應(yīng)用的較早，現(xiàn)在家用電子產(chǎn)品（家用攝像機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)）中也廣泛地用法，雖然技術(shù)的進(jìn)展使得白平衡調(diào)節(jié)變得越來越容易簡單，但許多用法者還不甚了解白平衡的工作原理，理解上存在諸多誤區(qū)。一、什么是白平衡白平衡，字面上的理解是白色的平衡。那什么是白色？這就涉及到一些顏色學(xué)的學(xué)問，白色是指反射到人眼中的光芒因?yàn)樗{(lán)、綠、紅三種色光比例相同且具有一定的亮度所形成的視覺反應(yīng)。我們都知道白色光是由赤、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種色光組成的，而這七種色光又是

2、有紅、綠、藍(lán)三原色按不同比例混合形成，當(dāng)一種光芒中的三原色成分比例相同的時(shí)候，習(xí)慣上人們稱之為消色，黑、白、灰、金和銀所反射的光都是消色。通俗的理解白色是不含有顏色成份的亮度。人眼所見到的白色或其他色彩同物體本身的固有色、光源的色溫、物體的反射或透射特性、人眼的視覺感應(yīng)等諸多因素有關(guān)（請參閱顏色學(xué)原理），舉個(gè)容易的例子，當(dāng)有色光照耀到消色物體時(shí)，物體反射光色彩與入射光色彩相同，既紅光照耀下白色物體呈紅色，兩種以上有色光同時(shí)照耀到消色物體上時(shí)，物體色彩呈加色法效應(yīng)，如紅光和綠光同時(shí)照耀白色物體，該物體就呈黃色。當(dāng)有色光照耀到有色物體上時(shí)，物體的色彩呈減色法效應(yīng)。如黃色物體在品紅光照耀下展現(xiàn)紅色，

3、在青色光照耀下展現(xiàn)綠色，在藍(lán)色光照耀下展現(xiàn)灰色或黑色。在了解白平衡之前還要搞清另一個(gè)一個(gè)十分重要的概念色溫。所謂色溫，簡而言之，就是定量地以開爾文溫度（k）來表示顏色。英國聞名物理學(xué)家開爾文認(rèn)為，假定某一黑體物質(zhì)，能夠?qū)⒙湓谄渖系娜繜崃考橙?，而沒有損失，同時(shí)又能夠?qū)崃可傻哪芰克幸浴肮狻钡男问结尫懦鰜淼脑挘銜?huì)因受到熱力的凹凸而變成不同的色彩。例如，當(dāng)黑體受到的熱力相當(dāng)于500550攝氏度時(shí)，就會(huì)變成暗紅色，達(dá)到10501150攝氏度時(shí)，就變成黃色，溫度繼續(xù)上升會(huì)展現(xiàn)藍(lán)色。光源的色彩成分是與該黑體所受的熱力溫度是相對應(yīng)的，任何光芒的色溫是相當(dāng)于上述黑體散發(fā)出同樣色彩時(shí)所受到的“溫度”，

4、這個(gè)溫度就用來表示某種色光的特性以區(qū)分其它，這就是色溫。打鐵過程中，黑色的鐵在爐溫中逐漸變成紅色，這便是黑體理論的最好例子。色溫現(xiàn)象在日常生活中十分普遍，信任人們對它并不生疏。鎢絲燈所發(fā)出的光因?yàn)樯珳剌^低表現(xiàn)為黃色調(diào)，不同的路燈也會(huì)發(fā)出不同色彩的光，自然氣的火焰是藍(lán)色的，緣由是色溫較高。碧空如洗的藍(lán)天的色溫約為10000k，陰天約為70009000k，晴天日光直射下的色溫約為6000k，日出或日落時(shí)的色溫約為2000k，燭光的色溫約為1000k。這時(shí)我們不難發(fā)覺一個(gè)邏輯：色溫越高，光色越偏藍(lán)；色溫越低則偏紅。某一種色光比其它色光的色溫高時(shí)，解釋該色光比其它色光偏藍(lán)，反之則偏紅；同樣，當(dāng)一種色光

5、比其它色光偏藍(lán)時(shí)解釋該色光的色溫偏高，反之偏低。因?yàn)槿搜劬哂歇?dú)特的適應(yīng)性，使我們有的時(shí)候不能發(fā)覺色溫的變幻。比如在鎢絲燈下呆久了，并不會(huì)覺得鎢絲燈下的白紙偏紅，假如驟然把日光燈改為鎢絲燈照明，就會(huì)覺查到白紙的色彩偏紅了，但這種感覺也只能夠持續(xù)一會(huì)兒。攝像機(jī)的ccd并不能像人眼那樣具有適應(yīng)性，所以假如攝像機(jī)的顏色調(diào)節(jié)同景物照明的色溫不全都就會(huì)發(fā)生偏色。那么什么是白平衡呢？白平衡就是針對不同色溫條件下，通過調(diào)節(jié)攝像機(jī)內(nèi)部的顏色使拍攝出來的影像抵消偏色，更臨近人眼的視覺習(xí)慣。白平衡可以容易地理解為在隨意色溫條件下，攝像機(jī)鏡頭所拍攝的標(biāo)準(zhǔn)白色經(jīng)過電路的調(diào)節(jié)，使之成像后仍然為白色。這是一種常常浮現(xiàn)的狀況

6、，但不是所有，白平衡其實(shí)是通過攝像機(jī)內(nèi)部的電路調(diào)節(jié)（轉(zhuǎn)變藍(lán)、綠、紅三個(gè)ccd電平的平衡關(guān)系）使反射到鏡頭里的光芒都展現(xiàn)為消色。假如以偏紅的色光來調(diào)節(jié)白平衡，那么該色光的影像就為消色，而其他顏色的景物就會(huì)偏藍(lán)（補(bǔ)色關(guān)系）。二、白平衡的工作原理白平衡是一個(gè)很抽象的概念，最通俗的理解就是讓白色所成的像依舊為白色，假如白是白，那其他景物的影像就會(huì)臨近人眼的顏色視覺習(xí)慣。調(diào)節(jié)白平衡的過程叫做白平衡調(diào)節(jié)，白平衡調(diào)節(jié)在前期設(shè)備上普通有三種方式：預(yù)置白平衡、手動(dòng)白平衡調(diào)節(jié)和自動(dòng)跟蹤白平衡調(diào)節(jié)。通常根據(jù)白平衡調(diào)節(jié)的程序，推進(jìn)白平衡的調(diào)節(jié)開關(guān)，白平衡調(diào)節(jié)電路開頭工作，自動(dòng)完成調(diào)校工作，并記錄調(diào)校結(jié)果。假如把握了白

7、平衡的工作原理，那么用法起來會(huì)越發(fā)有的放矢，得心應(yīng)手。白平衡是這樣工作的：攝像機(jī)內(nèi)部有三個(gè)電子耦合元件，他們分離感觸藍(lán)色、綠色、紅色的光芒，在預(yù)置狀況下這三個(gè)感光電路電子放大比例是相同的，為：的關(guān)系，白平衡的調(diào)節(jié)就是按照被調(diào)校的景物轉(zhuǎn)變了這種比例關(guān)系。比如被調(diào)校景物的藍(lán)、綠、紅色光的比例關(guān)系是：（藍(lán)光比例多，色溫偏高），那末白平衡調(diào)節(jié)后的比例關(guān)系為：，調(diào)節(jié)后的電路放大比例中顯然藍(lán)的比例削減，增強(qiáng)了綠和紅的比例，這樣被調(diào)校景物通過白平衡調(diào)節(jié)電路到所拍攝的影像，藍(lán)、綠、紅的比例才會(huì)相同。也就是說假如被調(diào)校的白色偏一點(diǎn)藍(lán)，那么白平衡調(diào)節(jié)就轉(zhuǎn)變正常的比例關(guān)系削弱藍(lán)電路的放大，同時(shí)增強(qiáng)綠和紅的比例，使所

8、成影像依舊為白色。換一個(gè)思路來考慮白平衡調(diào)節(jié)的問題，攝像機(jī)在白平衡調(diào)節(jié)容度之內(nèi)不會(huì)“否決”放在鏡頭前面的被調(diào)校景物，就是說鏡頭可以對著任何景物來調(diào)節(jié)白平衡。大多狀況下用法白色的調(diào)白板（卡）來調(diào)節(jié)白平衡，是由于白色調(diào)白板（卡）可最有效地反映環(huán)境的色溫，其實(shí)無數(shù)時(shí)候某種環(huán)境下白板（卡）并不是白色，多多少少會(huì)偏一點(diǎn)藍(lán)或其它的色彩，閱歷豐盛的攝像也會(huì)利用藍(lán)天來調(diào)白平衡，從而得到偏紅黃色調(diào)的畫面。搞清晰白平衡的工作原理之后，再用法的時(shí)候就會(huì)大膽地嘗試不同的效果，豐盛了攝像創(chuàng)作。三、白平衡調(diào)節(jié)在生活中日光的色溫是不斷變幻的，可以說沒有兩個(gè)地方的色溫會(huì)徹低一樣，不同的地域、時(shí)節(jié)、地面環(huán)境、天氣、早晚等等都會(huì)

9、對色溫造成影響，還有大量的人工光源，色溫也不盡相同。攝像師調(diào)節(jié)白平衡的辦法大體分粗調(diào)、精細(xì)調(diào)節(jié)和自動(dòng)跟蹤（atw）三種：粗調(diào)指在預(yù)置狀況下轉(zhuǎn)變色溫濾光片，使色溫臨近到到3200k的出廠設(shè)置；精細(xì)調(diào)節(jié)是指在色溫濾光片的協(xié)作下通過攝像機(jī)白平衡調(diào)節(jié)功能，針對特定環(huán)境色溫得到一個(gè)更為精確的調(diào)節(jié)結(jié)果；自動(dòng)跟蹤是指依賴攝像機(jī)的自動(dòng)跟蹤功能（atw），攝像機(jī)自身按照畫面的色溫變幻隨時(shí)調(diào)節(jié)。預(yù)置功能是攝像機(jī)以3200k色溫條件下設(shè)置的藍(lán)、綠、紅感光平衡。當(dāng)環(huán)境色溫為3200k時(shí)，攝像機(jī)色溫濾光片放置在3200k，景物可以得到正確的顏色還原；當(dāng)環(huán)境色溫為5600k時(shí)，攝像機(jī)色溫濾光片放置在5600k，景物可以得

10、到正確的顏色還原。當(dāng)環(huán)境色溫在3200k上下1000k和5600k上下1000k范圍內(nèi)，利用白平衡預(yù)置功能可以得到人眼可以接受的顏色還原，因?yàn)樯珳仄畈淮?，使拍攝出的畫面展現(xiàn)出細(xì)微的顏色變幻。這有一個(gè)益處，不同的生活環(huán)境本身會(huì)因?yàn)榄h(huán)境色和照明差異的影響而顏色基調(diào)不同，假如處處調(diào)白會(huì)使不同的環(huán)境展現(xiàn)單一白光照明的效果，而利用白平衡預(yù)置則可以保留這種豐盛的顏色變幻。普通精細(xì)調(diào)白的辦法是，在拍攝環(huán)境中以順著拍攝方向的調(diào)白板（卡）來調(diào)節(jié)白平衡。這是一種普遍的狀況，還有幾種十分靈便的精細(xì)調(diào)白辦法。利用一塊透過性良好的標(biāo)準(zhǔn)白板，把它置于緊貼鏡頭的前面，在拍攝環(huán)境中對著光源照明方向或?qū)χ髋臄z方一直調(diào)節(jié)白平衡，專業(yè)的攝像機(jī)會(huì)給出一個(gè)色溫讀數(shù)，比如是5000k，假如希翼拍攝還原正常的畫面就以這個(gè)白平衡結(jié)果來拍攝。在攝像創(chuàng)作中，有時(shí)希翼得到顏色偏差的畫面來達(dá)到創(chuàng)作目的，這時(shí)可以利用任何景物來調(diào)節(jié)白平衡，被調(diào)白景物的色溫同畫面的顏色偏差呈補(bǔ)色關(guān)系，既以紅色調(diào)白畫面偏向青色，以綠色調(diào)白畫面偏向品色，以蘭色調(diào)白畫面偏向黃色。白平衡自動(dòng)跟