摄像机技术系列之白平衡 - 安防知识网

一、技术介绍白平衡是电视摄像领域一个非常重要的概念，通过它可以解决色彩还原和色调处理的一系列问题。白平衡是随着电子影像再现色彩真实而产生的，在专业摄像领域白平衡应用的较早。

摄像机技术系列之白平衡
一、技术介绍
    白平衡是电视摄像领域一个非常重要的概念，通过它可以解决色彩还原和色调处理的一系列问题。白平衡是随着电子影像再现色彩真实而产生的，在专业摄像领域白平衡应用的较早。
在了解白平衡之前还要搞清另一个非常重要的概念――色温。所谓色温，简而言之，就是定量地以开尔文温度（K）来表示色彩。英国著名物理学家开尔文认为，假定某一黑体物质，能够将落在其上的所有热量吸收，而没有损失，同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来的话，它便会因受到热力的高低而变成不同的颜色。例如，当黑体受到的热力相当于500-550摄氏度时，就会变成暗红色，达到1050－1150摄氏度时，就变成黄色，温度继续升高会呈现蓝色。光源的颜色成分是与该黑体所受的热力温度是相对应的，任何光线的色温是相当于上述黑体散发出同样颜色时所受到的“温度”，这个温度就用来表示某种色光的特性以区别其它，这就是色温。
    白平衡就是针对不同色温条件下，通过调整摄像机内部的色彩电路使拍摄出来的影像抵消偏色，更接近人眼的视觉习惯。白平衡可以简单地理解为在任意色温条件下，摄像机镜头所拍摄的标准白色经过电路的调整，使之成像后仍然为白色。这是一种经常出现的情况，但不是全部，白平衡其实是通过摄像机内部的电路调整（改变蓝、绿、红三个CCD电平的平衡关系）使反射到镜头里的光线都呈现为消色。如果以偏红的色光来调整白平衡，那么该色光的影像就为消色，而其他色彩的景物就会偏蓝（补色关系）。
    白平衡只用于彩色摄象机，其用途是实现摄象机图像能精确反映景物状况，有手动白平衡和自动白平衡两种方式。
    A、自动白平衡
    连续方式--此时白平衡设置将随着景物色彩温度的改变而连续地调整，范围为2800~6000K。这种方式对于景物的色彩温度在拍摄期间不断改变的场合是最适宜的，使色彩表现自然，但对于景物中很少甚至没有白色时，连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。
    按钮方式--先将摄象机对准诸如白墙、白纸等白色目标，然后将自动方式开关从手动拨到设置位置，保留在该位置几秒钟或者至图像呈现白色为止，在白平衡被执行后，将自动方式开关拨回手动位置以锁定该白平衡的设置，此时白平衡设置将保持在摄象机的存储器中，直至再次执行被改变为止，其范围为2300~10000K，在此期间，即使摄象机断电也不会丢失该设置。以按钮方式设置白平衡最为精确和可靠，适用于大部分应用场合。
    B、手动白平衡
    开手动白平衡将关闭自动白平衡，此时改变图像的红色或兰色状况有多达107个等级供调节，如增加或减少红色各一个等级、增加或减少兰色各一个等级。除次之外，有的摄象机还有将白平衡固定在3200K（白炽灯水平）和5500K（曰光水平）等档次命令。
    自动白平衡调整功能是现在摄像机都有的功能。摄像机存贮有针对某些通用光源的最佳化设置方案。摄像机可以根据通过其镜头和白平衡感测器的光线情况，自动探测出被摄物体的色温值，以此判断摄像条件。并选择最接近的色调设置，由色温校正电路加以校正，白平衡自动控制电路自动将白平衡调到合适的位置。这一功能被称作为自动白平衡调节。
    多数光线条件下白色平衡功能都可以设定为自动，当摄像机对着被摄体时，随着照明光的色温不同，摄像机的白平衡被自动调整，而不必手动控制。然而，跟自动聚焦、自动曝光一样，自动白平衡调节是有一定局限性的。一般的摄像机都能在大约2500 K ~7000 K的色温条件下正常进行自动白平衡调节。当拍摄时的光线超出所设定的范围时，自动白平衡功能就不能正常工作。还有，在以下情况下，自动白平衡功能也会不能正常工作：
    1、在很蓝很蓝的天空下的被摄物，这时的色温可以达到9000K~1000K，这时拍出的景物会带蓝色
    2、被两个或两个以上不同、并且色温反差较大的光源照射的被摄物；
    3、当被摄物体的光线色调与进入摄像机镜头的光线色调不一致时；
    4、摄像机和被摄物体一个在明亮处、一个在阴暗处时；
    5、使用照度过强的光源时，如水银蒸气灯、钠灯或某些种类荧光灯；
    6、当光线照度过低时，如烛光；
    7、拍摄黑暗表面的目标物时；
    8、某些光源超出探测器的感应范围时，如雪地等极强的光线或阴天很暗的光线；
    9、当画面出现强烈的红光照明时，如日出日落；
    10、在移动拍摄中将摄像机从明亮处移到光线相对暗处时的一段时间内，如从室外移到室内。