白平衡,字面上的理解是白色的平衡。那什么是白色?这就涉及到一些色彩学的知识,白色是指反射到人眼中的光线由于蓝、绿、红三种色光比例相同且具有一定的亮度所形成的视觉反应。我们都知道白色光是由赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光组成的,而这七种色光又是由红、绿、蓝三原色按不同比例混合形成,当一种光线中的三原色成分比例相同的时候,习惯上人们称之为消色,黑、白、灰、金和银所反射的光都是消色。通俗的理解白色是不含有色彩成份的亮度。人眼所见到的白色或其他颜色同物体本身的固有色、光源的色温、物体的反射或透射特性、人眼的视觉感应等诸多因素有关,举个简单的例子,当有色光照射到消色物体时,物体反射光颜色与入射光颜色相同,既红光照射下白色物体呈红色,两种以上有色光同时照射到消色物体上时,物体颜色呈加色法效应,如红光和绿光同时照射白色物体,该物体就呈黄色。当有色光照射到有色物体上时,物体的颜色呈减色法效应。如黄色物体在品红光照射下呈现红色,在青色光照射下呈现绿色,在蓝色光照射下呈现灰色或黑色。
摄像机的白平衡简单的说就是让白色所成的像依然为白色。由于人眼具有独特的适应性,使我们有的时候不能发现色温的变化。比如在钨丝灯下呆久了,并不会觉得钨丝灯下的白纸偏红,如果突然把日光灯改为钨丝灯照明,就会觉查到白纸的颜色偏红了,但这种感觉也只能够持续一会儿。摄像机的Sensor并不能像人眼那样具有适应性,所以如果摄像机的色彩调整同景物照明的色温不一致就会发生偏色。那么什么是白平衡呢?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Sensor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)。
工作原理 摄像机内部Sensor,他们分别感受蓝色、绿色、红色的光线,在预置情况下这三个感光电路电子放大比例是相同的,为1:1:1的关系,白平衡的调整就是根据被调校的景物改变了这种比例关系。比如被调校景物的蓝、绿、红色光的比例关系是2:1:1(蓝光比例多,色温偏高),那么白平衡调整后的比例关系为1:2:2,调整后的电路放大比例中明显蓝的比例减少,增加了绿和红的比例,这样被调校景物通过白平衡调整电路到所拍摄的影像,蓝、绿、红的比例才会相同。也就是说如果被调校的白色偏一点蓝,那么白平衡调整就改变正常的比例关系减弱蓝电路的放大,同时增加绿和红的比例,使所成影像依然为白色。
Tips: 光照强度是一种物理术语,指单位面积上所接受可见光的能量。
光照强度是指单位面积上所接受可见光的能量,简称照度,单位勒克斯(Lux或Lx)。为物理术语,用于指示光照的强弱和物体表面积被照明程度的量。在光度学(photometry)中,“光度”是发光强度在指定方向上的密度,但经常会被误解为照度。照度的国际单位是每平方米所接受的烛光(中国大陆、港澳称坎德拉)。
发光强度为1烛光的点光源,在单位立体角(1球面度)内发出的光通量为“1流明”。烛光(Candela),音译“坎德拉”。烛光的概念最早是英国人发明的,它是发光强度(Luminous intensity)的单位。当时英国人以一磅的白蜡制造出一尺长的蜡烛所燃放出来的光来定义烛光单位。而如今的定义已有了变化:以一立方厘米的黑色发光体加热,一直到该发光体将熔为液体时,所发出的光量的1/60就是标准光源,而烛光就是这种标准光源所放射出来的光量单位。
相关仪器 照度仪是用来测量光线强弱等级的专用设备。在某些特定的环境对光的照度是有严格要求的,如用人工对药品的检验就对光的照度有严格的要求。
其原理是用锗光电池作探头,由于光的强度不同光电池产生的电流就不同,再把这个电流进行直流放大,再经过数模转换电路把直流信号变成直截反应光照强弱的数字信号显示出来。
摄像机测试照度环境 摄像机测试一般在600±50Lux的照度下进行。
常见环境下的照度值: ·晴天室外:10WLux
·阴天室外:1WLux
·室内日光灯:500Lux
·室内黄昏:100Lux
·1m处的烛光:1Lux
·夜间路灯:0.1Lux
色温是表示光源光色的尺度,单位为K(开尔文)。
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℃时,就会变成暗红色,达到1050-1150℃时,就变成黄色,温度继续升高会呈现蓝色。光源的颜色成分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。打铁过程中,黑色的铁在炉温中逐渐变成红色,这便是黑体理论的最好例子。色温现象在日常生活中非常普遍,相信人们对它并不陌生。钨丝灯所发出的光由于色温较低表现为黄色调,不同的路灯也会发出不同颜色的光,天然气的火焰是蓝色的,原因是色温较高。正午阳光直射下的色温约为5600 K,阴天更接近室内色温3200K。日出或日落时的色温约为2000K,烛光的色温约为1000K。这时我们不难发现一个规律:色温越高,光色越偏蓝;色温越低则偏红。某一种色光比其它色光的色温高时,说明该色光比其它色光偏蓝,反之则偏红;同样,当一种色光比其它色光偏蓝时说明该色光的色温偏高,反之偏低。
我们也可以用更形象一些的例子来解释色温。从 3300K 到 9300K 的温度变化情况下, 它发光的颜色分别是、红色、白色、蓝色。便于理解,你可以这么想象,火焰你肯定见过,内焰温度较低,外焰温度较高(蓝色),内焰温度较低的地方是黄色的(暖色),于是火焰最外面温度最高的地方反而会是蓝色的(冷色),是不是有点反常识。而色温就是借助黑体的这个温度变化特性来量化色彩倾向的。色温数值低, 偏黄,色温数值高,偏蓝,所谓的冷暖色调就是一种比较感性的叫法了。
常见环境的色温 <3300K,暖色;3300—6000K,白色;>6000K,冷色。
以下是几个常见场景的色温:烛光 1930K;钨丝灯 2900K;中午阳光 5600K;蓝天 18000K。
摄像机测试通常会选择以下几个色温:
·F光源:2856K
·A光源:3400K
·TL84光源:4000K
·D65光源:6500K
·D75光源:7500K