【2017年整理】色温与电视摄像技术中的黑、白平衡调整.doc

色温与电视摄像技术中的黑、白平衡调整 乔瑞华摘 要： 在影视摄像技术中，色温与黑、白平衡调整是两个很重要的术语，在摄像过程中，能够根据光源色温正确地选择色温滤色片和调整黑、白平衡，对于电视系统逼真的色彩重现有着重要的意义。关键字：色温 微倒度 白平衡实现正确的色彩重现是对电视系统的基本要求也是设计电视系统的主要目的,重现逼真的色彩不仅取决于摄像机本身的性能，还受到照明光源的种类及白平衡调整技术等因素的影响，其中正确判别照明光源的色温和准确的黑、白平衡调节是拍摄高质量画面的关键。一、光源色温1.色温的概念色温是电视光源的一个重要参数，它从一个方面反映了光源的颜色质量。通常人眼所见到的光线，是由光的三原色（红、绿、蓝）组成的7 种色光的光谱所组成。色温就是专门用来量度光线的颜色成分的。用以计算光线颜色成分的方法是19世纪末由英国物理学家洛德·凯尔文所创立的，他制定出了一整套色温计算法，而其具体界定的标准是基于以一个绝对黑体所发出来的波长。凯尔文认为，假定某一纯黑物体，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。当绝对黑体受到的热力使它能够放出光谱中的全部可见光波时，它就由黑到暗红，由红转变橙黄色、黄色最后变成白色。这种现象说明在不同温度下，“完全辐射体”辐射出的光谱成分会产生一系列的光色变化。任何一种实际的光源，凡是有类似的光谱质量，就可以列为具有这种“色温”，尽管它们实际的工作温度可能完全不同。色温凯尔文温标以绝对零度（-273oC ）为基准，以OK （或K ）为符号。绝对温度（K）=摄氏温度（oC）+273oC2.色温、微倒数与允许偏差光源的色温可以用绝对温度表示，也可以用绝对温度的倒数即“倒度”来表示，实际生活中常用“微倒度”来表示。微倒度M与色温T的关系：M=（1/T）106（微倒度）研究证明，虽然电视摄像机、人眼和胶片等对光源色温的允许偏差不是恒定的，但对光源的微倒度值的允许偏差则是恒定的，允许上下偏差17微倒度。 1.jpg (40.56 KB) 2008-8-22 08:36 分析上表，我们可以发现：一、光源的色温较低时，允许的色温偏差值较小；光源色温较高时，允许的色温偏差值较大。 以下内容需要回复才能看到 二、光源色温的上偏差（正的偏差值的绝对值）总是大于下偏差（负的偏差值的绝对值）。3.光源色温与摄像之间的关系人的视觉对色彩具有适应性，当我们用肉眼观看大千世界时，在不同的光线下，对相同颜色的感觉基本是相同的。而对于摄像机，它本身不可能适应广泛的色温变换，在不同的色温光源下拍摄同一物体，也会造成摄像机彩色还原失真。为了适应不同照明条件，使重现色彩正确，目前最常用的补偿方法是在变焦距镜头与分色棱镜之间加入数片色温滤色片，利用它们的光谱响应特性来补偿因光源色温不同引起的光谱特性变化。目前摄像机是按照演播室内光照色温3200K调整的，其光谱特性如下图所示： 2.jpg (5.9 KB) 2008-8-22 08:35 当光源色温为6000K时，其光谱中蓝色成分显著提高，则摄像的光谱特性变成②所示形状，如果插入的色温滤色片的光谱特性具有③所示的形状，电视图像就不会因光源色温为6000K而产生颜色失真，即达到补偿作用。通过这种方式，在各种不同色温的照明光源条件下，可以相应地加不同的滤光镜进行色温校正，把照明光源色温变换成3200K。当然实际中摄像机遇到的色温变化是连续的，而采用上述方法只能分档进行，校正比较粗略。随着摄像机的型号不同，滤光镜也各异，分别有把3000K,4300K,4700K,5600K,6300K,7500K等各种色温转换成3200K的不同滤光镜，但在有限的3 ～4个位置上,至少有一个3200K左右的用于灯光和一个5600K左右的用于自然光。有些摄像机在色温滤色镜的位置还同时装有中性灰滤光镜（ND），它不会改变光线的颜色，只是使进入镜头的各种波长的入射光的光通量均匀减小，起到一种宽频谱的光线衰减作用。 3.jpg (17.57 KB) 2008-8-22 08:35 二、摄像机的黑、白平衡调整1.黑、白平衡调整的必要性“白平衡（White Balance,简称WB）”只用于彩色摄像机，其用途是实现摄像机图像能够精确反映景物状况。如上所述，色温滤色镜的作用是校正色温，把照明光源色温变换为3200K，而实际上照明光源的色温并不完全正好等于滤色镜所能校正的那种色温，因此，校正后的光谱特性也不能完全与3200K光源的色温一致。同时，在电视图像中，任何一种颜色都是由红、绿、蓝三个基色按不同比例组成的。在摄像机里的三个基色信号分别通过