白平衡调节：色彩还原基础与电路调节方法

世界是五颜六色的，这都源于光，但光又是变化无常的，摄像机如何能保证拍摄的画面尽显世界的颜色呢？这就是色彩还原的问题，在摄像中被称为白平衡调整。

（一）色温控制

白平衡的调整和色温的控制是分不开的，视频画面能否准确反映物体和环境的颜色，取决于在光线的各种色温条件下，对摄像机的白平衡的正确调节，控制色温，调整白平衡，是用光控制的基础。

1.色温的概念

首先，我们来看看色温这个概念。顾名思义，色温与温度有关，但并不能简单地理解为颜色的温度，也不是光的温度，而是表示光源的光谱成分。准确地说，色温是光线颜色的一种取值标度，不是指光线照射的实际温度，各种不同的光源之所以能呈现不同的颜色，就是因为光谱成分不同。色温的计量，是以色温的发明者凯尔文提出的方法为依据，其测定方法是，将一个不发光的金属黑体，从绝对零度（－273℃）开始加热，随着温度升高，这一金属便会出现反射光，逐渐由黑变红，然后变黄，转白，最后发出蓝色光。某一种颜色光的色温就是用加热温度加上273，当金属升温到1000℃时，发出暗红色光，标定为色温1273K，依次类推，当金属升温到5227℃时，发出白光，这时的色温则表述为5500K，就是用5227＋273所得到的值。

据测定，纯正的白光的色温就是5500K，所包含的颜色包括红、绿、蓝，它们的量大致是相等的，以白光为1，其中红光的含量是0.33，绿光的含量为0.34，蓝光的含量为0.33，如果某一光源的色温低于5500K，那它所含的红光成分就多一些，如果某一光源的色温高于5500K，那它所含的蓝光成分就多一些。色温高低的变化，其实只表现为光源中红、蓝成分的变化，绿光是不变的。所谓色温控制，实际上就是光源中红、蓝成分比例的控制。这就是我们前面讲过的三基色原理，这一原理是摄像机色彩还原的基础，也是白平衡调整的基础。

2.不同光源的色温

对于人眼来说，处在不同的光源环境中，首先能够感受到的是明暗的对比和差别，其次，我们肉眼可以感觉到不同光源的颜色是不同的。比如，自然光在不同季节、时段、天气环境下的颜色是不同的，在夏天的晴朗天气下，早晨和傍晚的天空往往红彤彤的，我们称为红霞满天，而中午的太阳则是白花花的；人工光源不同，颜色也不相同，比如，烛光晚餐是偏红的暖色调，使人感到浪漫温馨，天然气灶发出的火光是蓝色的，温度很高。这说明不同光源的色温是不同的。不同光源色温参考值，见表2-1。

表2-1　不同光源色温参考值

续表

3.色温滤色片

彩色摄像机的彩色编码电路是在色温为3200K的光照条件下拍摄某一标准白而设定的。但是在具体拍摄中，光源的色温是千差万别的，原来设计的白平衡就被破坏了，为了保证在不同光照条件下正确还原物体的本色，就需要选配相应的滤光片，矫正光源的色温。摄像机上的滤光片装置一般装在镜头后面，一般来说有2854K、3200K、4800K、5500K、6500K几挡可供选择。2854K的滤光片呈浅蓝色，它是将低于3200K的色温提高到接近3200K，3200K的滤光片是无色透明的中性片，4800K的滤光片呈浅橘色，5500K的滤光片是橙黄色，6500K的滤光片呈银黄色，它们分别将4800K、5500K、6500K的光源色温降至3200K。这个道理比较简单，环境色温高于3200K，说明蓝光多，就用一个橘黄色的滤光片去中和；相反，环境色温低于3200K，说明红光多，就用蓝色系列的滤光片去中和。如果我反其道而行之呢？确实，也可以这样，用5600K的滤光片拍摄3200K的景物，画面可以偏暖；用3200K的滤光片拍摄5600K的景物，画面可以偏冷，如果再缩小光圈，就可在白天的光线下，拍摄出夜晚的效果，所谓白天拍夜景就是这样的。

有的摄像机不一样，要根据不同的型号来确定。有的摄像机的滤光片和ND片，也就是我们前面讲过的灰度镜片一起使用，有四挡滤光（色）片：3200K、5600K、5600K＋1/4ND、5600K＋1/16ND。它们分别对应的拍摄条件是：3200K一般在日出、日落和室内拍摄，5600K＋1/4ND一般在晴朗的室外拍摄，5600K一般是多云或有雨的室外拍摄，5600k＋1/16ND一般就是拍摄雪景、海岸或高亮场景。有的摄像机只有ND片，设有1/64、1/8、OFF三挡。摄像机ND调节按钮，如图2-6所示。灰度镜，如图2-7所示。

图2-6　摄像机ND调节按钮

滤光片起到相对降低或提高某一光源的色温的作用，为了保证摄像机内的白平衡准确，还有色温补偿电路，弥补仅仅使用滤光片的不足，这一电路就称为白平衡电路。白平衡电路，有手动调节和自动调节之分，使用便捷，与滤光片搭配运用，两者相互补充，使色温校正范围扩大，白平衡更易于调整。(www.xing528.com)

图2-7　灰度镜

（二）白平衡调整

1.白平衡的概念

白平衡（whitebalance，WB），又称“白色平衡”，或称“彩色平衡”，摄像机的色彩还原是基于红、绿、蓝三基色不同比例的合成，我们如果能够使白色正确还原，那么，其他颜色当然也可以正确还原。调节白平衡，就是要达到这个目的。

摄像系统的白平衡是通过使用滤光片的调整和摄像机的相关电路参数的调整来实现的，如图2-8所示。白平衡调整，最重要的是对光源色温的判断和标准白的选择，不同拍摄场合，由于光源不同，光源色温不同，光线颜色就不同，只有准确地判定色温，才能选择好滤光片，以保证白平衡调节的顺利进行。一般来说，摄像机是先选择色温滤色片或者ND片，然后调节白平衡电路，单反相机往往白平衡和色温选择是融为一体的。

图2-8　摄像机白平衡调节按钮

2.白平衡调整

摄像机调整自动白平衡，首先要选择一块标准白，可以选用一般白纸，要力求纯白，一些白纸中添加了荧光染料，有蓝色成分，用这种纸来调节白平衡，图像就会带有黄色，如果使用易褪色或带有微黄色的旧白纸调整白平衡，图像就会带有青色，由此不难看出，标准白的选择不同对色彩准确还原的种种影响，所以，如果选用偏色卡纸调节白平衡，画面就会偏向卡纸颜色的补色。

单反相机也有白平衡调整，一般情况下都是自动调整的，如图2-9所示。在常见的单反相机里面调出白平衡菜单，如图2-10所示，可以看到有卤钨灯、白天、日出等不同的色温环境的设置。另外，除了白平衡的调整之外，单反相机还设有白平衡偏移功能，它的作用不是用来矫正白平衡，而恰恰是利用白平衡偏移功能来调制出特殊色调的画面，比如怀旧色调、小清新色调，这更能显示出一种艺术效果。在单反相机的菜单中，可以找到白平衡偏移这一项，这时候就会出现一个网格画面。

图2-9　单反相机白平衡菜单

图2-10　单反相机白平衡偏移调节菜单

它的四条区域分别对应着G—绿色，M—品红色，B—蓝色，Y—黄色。我们可以控制中间小点在这四个区域里面任意调整，比如说，如果想使画面偏绿蓝色，那么，可以把这个点调到B和G这两个区域。有一些特殊风格的画面，它的白平衡偏移的数值，如果在实践中已经确定的话，就可以记下这些数字，方便后期使用。

（三）黑平衡

既然有白平衡调整，那是不是也有黑平衡调整呢？是有的。黑平衡（black balance，BB），一般是不需要调整的，当摄像机很久没有使用或使用环境温度发生巨大变化时需要调整。黑平衡是白平衡准确的基础。打开调节开关，无论光圈在手动或自动模式下，都将关闭，寻像器显示0K，此时黑平衡调节完毕。