白平衡與色溫

白平衡與色溫（轉）

白平衡是電視攝像領域一個非常重要的概念，通過它可以解決色彩還原和色調處理的一系列問題。

白 平衡是隨著電子影像再現色彩真實而產生的，在專業攝像領域白平衡應用的較早，現在家用電子產品（家用攝像機、數位照相機）中也廣泛地使用，雖然技術的發展 使得白平衡調整變得越來越簡單容易，但許多使用者還不甚瞭解白平衡的工作原理，理解上存在諸多誤區，嚴重地制約了使用和創造性地發揮。

一、 什麼是白平衡

          白平衡，字面上的理解是白色的平衡。那什麼是白色？這就涉及到一些色彩學的知識，白色是指反射到人眼中的光線由於藍、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。

         我們都知道白色光是由赤、橙、黃、綠、青、藍、紫七種色光組成的，而這七種色光又是有紅、綠、藍三原色按不同比例混合形成，當一種光線中的三原色成分比例 相同的時候，習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色彩成份的亮度。

        人眼所見到的白色或其他顏色同物體本身的固有色、光源的色溫、物體的反射或透射特性、人眼的視覺感應等諸多因素有關（請參閱《色彩學原理》），

          舉個簡單的例子，當有色光照射到消色物體時，物體反射光顏色與入射光顏色相同，既紅光照射下白色物體呈紅色，兩種以上有色光同時照射到消色物體上時，物體 顏色呈加色法效應，如紅光和綠光同時照射白色物體，該物體就呈黃色。當有色光照射到有色物體上時，物體的顏色呈減色法效應。如黃色物體在品紅光照射下呈現 紅色，在青色光照射下呈現綠色，在藍色光照射下呈現灰色或黑色。

          在瞭解白平衡之前還要搞清另一個一個非常重要的概念――色溫。

          所謂色溫，簡而言之，就是定量地以開爾文溫度（K）來表示色彩。英國著名物理學家開爾文認為，假定某一黑體物質，能夠將落在其上的所有熱量吸收，而沒有損 失，同時又能夠將熱量產生的能量全部以“光”的形式釋放出來的話，它便會因受到熱力的高低而變成不同的顏色。

          例如，當 黑體受到的熱力相當於500—550攝氏度時，就會變成暗紅色，達到1050－1150攝氏度時，就變成黃色，溫度繼續升高會呈現藍色。光源的顏色成分是 與該黑體所受的熱力溫度是相對應的，任何光線的色溫是相當於上述黑體散發出同樣顏色時所受到的“溫度”，這個溫度就用來表示某種色光的特性以區別其它，這 就是色溫。打鐵過程中，黑色的鐵在爐溫中逐漸層成紅色，這便是黑體理論的最好例子。

         色溫現象在日常生活中非常普遍，相信人們對它並不陌生。鎢絲燈所發出的光由於色溫較低表現為黃色調，不同的路燈也會發出不同顏色的光，天然氣的火焰是藍色的，原因是色溫較高。

         萬裡無雲的藍天的色溫約為10000 K，陰天約為7000~9000 K，晴天日光直射下的色溫約為6000 K，日出或日落時的色溫約為2000 K，燭光的色溫約為1000 K。這時我們不難發現一個規律：色溫越高，光色越偏藍；色溫越低則偏紅。某一種色光比其它色光的色溫高時，說明該色光比其它色光偏藍，反之則偏紅；同樣， 當一種色光比其它色光偏藍時說明該色光的色溫偏高，反之偏低。

         由於人眼具有獨特的適應性，使我們有的時候不能發 現色溫的變化。比如在鎢絲燈下呆久了，並不會覺得鎢絲燈下的白紙偏紅，如果突然把日光燈改為鎢絲燈照明，就會覺查到白紙的顏色偏紅了，但這種感覺也只能夠 持續一會兒。攝像機的CCD並不能像人眼那樣具有適應性，所以如果攝像機的色彩調整同景物照明的色溫不一致就會發生偏色。

         那麼什麼是白平衡呢？白平衡就是針對不同色溫條件下，通過調整攝像機內部的色彩電路使拍攝出來的影像抵消偏色，更接近人眼的視覺習慣。白平衡可以簡單地理 解為在任意色溫條件下，攝像機鏡頭所拍攝的標準白色經過電路的調整，使之成像後仍然為白色。這是一種經常出現的情況，但不是全部，白平衡其實是通過攝像機 內部的電路調整（改變藍、綠、紅三個CCD電平的平衡關係）使反射到鏡頭裡的光線都呈現為消色。如果以偏紅的色光來調整白平衡，那麼該色光的影像就為消 色，而其他色彩的景物就會偏藍（補色關係）。

二、 白平衡的工作原理

　　 白平衡是一個很抽象的概念，最通俗的理解就是讓白色所成的像依然為白色，如果白是白，那其他景物的影像就會接近人眼的色彩視覺習慣。調整白平衡的過程叫做白平衡調整，白平衡調整在前期裝置上一般有三種方式：預置白平衡、手動白平衡調整和自動跟蹤白平衡調整。

        通常按照白平衡調整的程式，推動白平衡的調整開關，白平衡調整電路開始工作，自動完成調校工作，並記錄調校結果。如果掌握了白平衡的工作原理，那麼使用起來會更加有的放矢，得心應手。

        白平衡是這樣工作的：攝像機內部有三個ＣＣＤ電子耦合元件，他們分別感受藍色、綠色、紅色的光線，在預置情況下這三個感光電路電子放大比例是相同的，為 １：１：１的關係，白平衡的調整就是根據被調校的景物改變了這種比例關係。比如被調校景物的藍、綠、紅色光的比例關係是２：１：１（藍光比例多，色溫偏 高），那末白平衡調整後的比例關係為１：２：２，調整後的電路放大比例中明顯藍的比例減少，增加了綠和紅的比例，這樣被調校景物通過白平衡調整電路到所拍 攝的影像，藍、綠、紅的比例才會相同。也就是說如果被調校的白色偏一點藍，那麼白平衡調整就改變正常的比例關係減弱藍電路的放大，同時增加綠和紅的比例， 使所成影像依然為白色。

         換一個思路來考慮白平衡調整的問題，攝像機在白平衡調整容度之內不會“拒絕”放在鏡頭前 面的被調校景物，就是說鏡頭可以對著任何景物來調整白平衡。大多情況下使用白色的調白板（卡）來調整白平衡，是因為白色調白板（卡）可最有效地反映環境的 色溫，其實很多時候某種環境下白板（卡）並不是白色，多多少少會偏一點藍或其它的顏色，經驗豐富的攝像也會利用藍天來調白平衡，從而得到偏紅黃色調的畫 面。搞清楚白平衡的工作原理之後，再使用的時候就會大膽地嘗試不同的效果，豐富了攝像創作。

三、白平衡調整

       在生活中日光的色溫是不斷變化的，可以說沒有兩個地方的色溫會完全一樣，不同的地區、季節、地面環境、天氣、早晚等等都會對色溫造成影響，還有大量的人工光源，色溫也不盡相同。

        攝像師調整白平衡的方法大體分粗調、精細調整和自動跟蹤（ATW）三種：粗調指在預置情況下改變色溫濾光片，使色溫接近到到３２００K的出廠設定；精細調 整是指在色溫濾光片的配合下通過攝像機白平衡調整功能，針對特定環境色溫得到一個更為精確的調整結果；自動跟蹤是指依靠攝像機的自動跟蹤功能（ATW）， 攝像機自身根據畫面的色溫變化隨時調整。

       預置功能是攝像機以３２００K色溫條件下設定的藍、綠、紅感光平衡。當環境色溫為３２００K時，攝像機色溫濾光片放置在３２００K，景物可以得到正確的色彩還原；當環境色溫為５６００K時，攝像機色溫濾光片放置在５６００K，景物可以得到正確的色彩還原。

       當 環境色溫在３２００K上下１０００K和５６００K上下１０００K範圍內，利用白平衡預置功能可以得到人眼可以接受的色彩還原，由於色溫偏差不大，使拍攝出 的畫面呈現出細微的色彩變化。這有一個好處，不同的生活環境本身會由於環境色和照明差異的影響而色彩基調不同，如果到處調白會使不同的環境呈現單一白光照 明的效果，而利用白平衡預置則可以保留這種豐富的色彩變化。

        一般精細調白的方法是，在拍攝環境中以順著拍攝方向的調白板（卡）來調整白平衡。這是一種普遍的情況，還有幾種非常靈活的精細調白方法。

           利用一塊透過性良好的標準白板，把它置於緊貼鏡頭的前面，在拍攝環境中對著光源照明方向或對著主拍攝方向來調整白平衡，專業的攝像機會給出一個色溫讀數，比如是５０００K，如果希望拍攝還原正常的畫面就以這個白平衡結果來拍攝。

          在攝像創作中，有時希望得到色彩偏差的畫面來達到創作目的，這時可以利用任何景物來調整白平衡，被調白景物的色溫同畫面的色彩偏差呈補色關係，既以紅色調 白畫面偏向青色，以綠色調白畫面偏向品色，以蘭色調白畫面偏向黃色。白平衡自動跟蹤功能（ATW）是隨著鏡頭攝取景物的色溫變化而時實調整，如果一個推鏡 頭或搖鏡頭由於被攝景物的色溫（鏡頭攝入景物的色溫同環境照明色溫是不同的）變化，會使畫面在一個鏡頭內發生色彩變化。如鏡頭由人物全景推近臉部特寫，因 為景別的變化攝入鏡頭的色溫會不同，畫面中人物的膚色也就會發生變化，所以非特殊情況不建議使用該模式。

           前文談及了白平衡的概念、原理及使用，白平衡調整是攝像的基本功，更是一個重要的創作手段。在清楚了原理之後，活學活用才會應用自如，在實踐中不斷摸索一定會有所收穫。