電視攝像白平衡調整研究

李 明

（山西藝術職業學院，山西 太原 030012）

電視攝像白平衡調整研究

李 明

（山西藝術職業學院，山西 太原 030012）

白平衡調整既是技術，也是藝術，還是一門學問，需要研究探討。本文就白平衡調整的基本方法，再現型、表現型白平衡調整的技術、技巧、規律進行了論述。

白平衡；三基色；色溫；再現；表現

白平衡是電視攝像理論中的一個非常重要的概念，也是一個很抽象的概念。白平衡英文名稱為White Balance。從字面上理解是白色的平衡。對攝像來說，也就是讓白色所成的像依然為白色，如果白是白，那其他景物的彩色影像就會接近人眼的色彩視覺效果。從技術角度看，所謂白平衡是指攝像機拍攝標準白（標準白色測試卡）或參考白（標準白之外選擇的白色參考物）時，紅、綠、藍三基色電信號具有相等的幅度。簡言之，就是三基色電信號的白電平彼此一致時，就是白平衡。

白平衡調整也稱為調節白平衡，俗稱“校白”或“調白”，是指采用某種方法和步驟使攝像機內三基色電信號的白電平達到彼此一致。簡單說調整白平衡的過程稱為白平衡調整。它是電視攝像過程中最常用、最主要的調整。白平衡調整根據調整目的不同可分為再現型白平衡調整和表現型白平衡調整兩大類。主要解決色彩還原和色調處理等問題。

一、白平衡調整的基本方法

1.光學方法

光學方法是指運用色溫濾光片進行白平衡調整的方法。其基本原理是運用色溫濾光片，利用其具有的光譜響應特性，對光源的非標準色溫進行校正，使之成為基本符合攝像機所需的標準色溫，從而實現白平衡調整。此方法調整白平衡是一種在大范圍內的粗略調整。主要優點是簡便易行，調整范圍較寬。因此，在高檔次攝像機中廣泛應用，但不足之處主要是調整精度較低。原因是采用色溫濾光片是分檔調整，而攝像機光學系統內所能設置的濾光片數量有限，致使拍攝現場實際光源色溫與可選擇色溫濾光片的典型色溫值不能完全一致，造成校正后的光源色溫與標準色溫之間仍有誤差。所以，調整的效果可能不理想，更精確的調整應配合其他方法來實現。

2.電路方法

電路方法是指采用電子電路進行白平衡調整的方法。其基本原理是在色度通道中設置增益控制電路，通過控制色度信號通道的增益，使三基色電信號的白電平達到彼此一致，從而實現白平衡調整。由于增益控制電路的增益在一定范圍內可以連續調整，所以此方法的主要優點是調整精度高。因此，在各種等級的攝像機中得到普遍應用，特別是在家用級攝像機中幾乎是唯一的白平衡調整方法。但不足之處主要是調整范圍較小，致使在色溫變化范圍大或色溫過高、過低等場合白平衡調整不能獲得滿意的效果。

電路方法根據調整方式不同又分為自動白平衡調整方式和手動白平衡調整方式。這兩種方式的共同點是都采用控制色度通道的增益來實現白平衡，實質上都是一種自動白平衡調整。這兩種方式的不同點是調整方式有差異。前者調整步驟簡單，只要白平衡調整開關處于自動方式下，攝像機就會自動檢測被攝景物的光源色溫并不斷調整，在使用上具有方便性、及時性，但有時不能獲得滿意的調整效果；后者調整步驟稍復雜，如需要有標準白或參考白，要操作相應的功能開關。在使用上不方便，尤其是拍攝過程中不能調整，場景變化后或色溫變化后要重新調整等。但能相對獲得最佳的調整效果。為了彌補此方式的不足，廣播級、專業級攝像機通常又設有白平衡自動跟蹤功能，以使在手動調白前提下如沒有時間重新調整時，結合使用此功能也能獲得較理想的圖像色彩。

電路方法中還有一種特殊手動白平衡調整方式即預置手動調整。預置是指在特定光源色溫下預先存儲于攝像機內存中的白平衡值。預置可以是廠家，也可以是用戶。廠家預置的色溫值存儲在白平衡存儲選擇開關的“PRST”內，其特點是不可更改，不會消失；用戶預置的色溫值可以存儲在白平衡存儲選擇開關的A和B中，其特點是根據需要可隨時更改。預置色溫值在使用上具有及時性，只要拍攝現場光源色溫和預置色溫值一致，可獲得較好的色彩還原效果，但如果兩者相差較大鏡頭畫面會明顯偏色。廠家預置的色溫值在有些機型上設有室內和室外兩個位置。應注意室內、室外并不純粹是指字面意思。室內的完整含義是低色溫的白熾燈光，但只要光源色溫與白熾燈相近都可以在此位置使用拍攝；室外的完整含義是高色溫的太陽光，但只要光源色溫與太陽光相近都可以在此位置使用拍攝。例如，白天在室內不用人工光照明，其光線的色溫遠高于白熾燈光時，就應把預置色溫值設置為室外，而不是室內，否則拍攝的鏡頭畫面就會出現偏色。

3.綜合方法

綜合方法是指采用兩種或兩種以上方法實現白平衡調整的方法。此方法通常是光學方法和電路方法的綜合。在色溫變化比較大的場合單憑光學方法和電路方法往往是不夠的，應先采用光學方法進行粗略校正，然后再采用電路方法進行精確校正，由于此方法集光學、電路方法的優點于一體，因此能獲得最佳白平衡調整效果，主要用在高檔次攝像機中。

二、再現型白平衡調整

1.再現型白平衡調整的目的

再現型白平衡調整也稱為常規白平衡調整，它是白平衡調整的最初含義，是以客觀再現被攝景物的色彩為目的的調整。

2.再現型白平衡調整的原因

影響被攝景物色彩客觀再現的因素很多，主要有外界因素和內部因素。外界因素主要是照明景物光源色溫的非標準性造成。如不同的自然光源有不同色溫；同一自然光源也會隨著時間不同、季節不同、天氣不同、地理位置不同等色溫不一樣；不同人工光源有不同的色溫；同一人工光源也會因功率不同、電壓不恒定等色溫不一樣。內部因素主要是攝像機電路中攝像器件光電轉換器件性能的不一致性和各電子元器件參數的離散性等引起的圖像偏色。

3.再現型白平衡調整的基本步驟

第一步：根據拍攝現場光源色溫選擇合適的色溫濾光片。

這一步調整通常稱為粗調。調整的關鍵是要正確判斷拍攝現場色溫的大小和選擇合適的濾光片。一旦判斷失誤或濾光片選擇不合適都會造成白平衡調整失敗。一般低檔次攝像機大都不設置色溫濾光片，所以這步調整可以略去不做。

第二步：采用電路方法精確調整。

這一步調整通常稱為細調。具體步驟是：選擇標準白或參考白；攝像機對準白卡，按電動變焦開關，使白卡充滿尋像器屏幕畫框70%～80%；按白平衡調整開關，同時觀察尋像器屏幕，如果顯示：“WHITE OP”說明白平衡正在調整中；如果顯示：“WHITE OK”說明白平衡調整結束；如果顯示：“WHITE NG”說明白平衡調整失敗，應找出原因后重新調整。

4.再現型白平衡調整注意事項

（1）白平衡調整參照物應選擇標準白。要有使用標準白色測試卡的意識，確保色彩還原正常。如果沒有標準白應選擇不慘雜色的參考白，并且同一場景、同一節目應選擇相同的參考白。

（2）標準白或參考白應放置于被攝主體的位置。白卡放的位置很重要，注意不要出現反光點。如果被攝主體是人物，一般應將白卡豎直放于人的面部；如果被攝主體是景物一般應將白卡豎直放于景物最想再現或表現的部位。

（3）被攝主體的照度應合適。白平衡調整過程中，光線過暗或過亮都會導致白平衡調整失敗。

（4）在尋像器或液晶顯示屏未顯示“OK”字符時，不要移動攝像機。白平衡調整過程中，顯示裝置會顯示調整的相關信息。只有顯示出“OK”字符時，才表明調整結束，調整期間不要隨便移動攝像機，以免影響調整效果。

（5）場景或光源色溫發生變化后，應重新調整白平衡。除自動白平衡方式外，通常場景改變意味著色溫不一樣，光源不同一般色溫也不一樣，同一光源色溫也可能發生變化，這時都應及時重新調整白平衡。注意不同色溫下，白平衡調整后允許色溫偏差的范圍大小不一樣，一般低色溫時允許偏差范圍小，高色溫時允許偏差范圍大。

（6）攝像機白平衡調整時的角度要與實際拍攝時的角度一致。光源不同一般色溫也不一樣，同一光源順光方向和逆光方向色溫不一樣。因此，白平衡調整時的角度要與實際拍攝時的角度一致。

（7）注意環境色對白平衡調整效果的影響。大面積的環境色對白平衡調整效果的影響很大，這種情況應盡可能使攝像機靠近被攝主體調整白平衡。

（8）色溫轉換濾光片改變后應重新調整白平衡。色溫轉換濾光片不同，其光譜響應特性不同。因此，色溫轉換濾光片改變后應重新調整白平衡。

（9）增益值改變后應重新調整黑、白平衡。電路方法調整黑、白平衡是通過改變色度通道的增益實現的。增益值改變后對各通道的影響有差異。因此，應重新調整黑、白平衡。

（10）應盡可能避免被攝主體處于兩種或兩種以上混合照明光線下。拍攝過程中經常遇到照明光源為混合光，此時白平衡調整后往往不能獲得理想的色彩再現。通常采用的解決方案是：室內拍攝時采用統一法，即統一成某種相近的色溫；或遮擋法，即把某些光線進行遮擋。外景拍攝時采用以某種主光為主調整白平衡，同時注意白卡放置的位置、角度、高低等。

三、表現型白平衡調整

1.表現型白平衡調整的意義

再現型白平衡調整不管采用哪種方法，其目的都是要使被攝景物的色彩得到正確再現。但是，在攝像創作過程中，某些鏡頭畫面、某些內容，有時為了強調某種氣氛，形成一種特殊的效果，增強鏡頭畫面的表現力和感染力，常常有意識地改變圖像的色調，以達到主觀表現景物的意圖，實現理想的色調效果。

2.表現型白平衡調整的目的

表現型白平衡調整是指利用白平衡調整技術，人為改變三基色電信號的混合比例，使所攝景物鏡頭畫面的色彩與實際景物的色彩有意不一樣，形成一定的偏差，實現創作者的表現意圖。其調整目的就是要主觀改變鏡頭畫面或電視片的色調。

3.表現型白平衡調整的技巧

（1）利用彩色調整卡改變色調

標準白或參考白是攝像機調整白平衡時，確定紅、綠、藍三基色電信號混合比例的依據。如果白色參照物選擇不當，就會引起所攝圖像出現不同程度的偏色。利用這一特點，如果有意選擇不同彩色卡來調整白平衡，就會人為改變圖像的色調。例如，用淡紅色卡調整白平衡時不論照明光源的色溫如何，都可通過白平衡調整控制色度通道的增益，使紅基色信號的幅度減小，綠和藍基色信號的幅度增大，從而取得“白平衡”。由于淡紅色卡與標準白或參考白的差別不是因光源色溫的高低所引起，因此用攝像機拍攝同一光源下的景物時，就會因綠、藍信號的幅度增大而使所攝圖像籠罩著一層淡青色，從而形成冷色調。同理，用淡青色卡調整白平衡時，就會使圖像形成暖色調。彩色卡所含紅色或青色的飽和度越高，所獲冷色調或暖色調的程度越明顯。

由上可知，色彩卡所確定的紅、綠、藍電信號混合比例，是增大了彩色卡的補色。根據此原理，要想獲得某種色調，可選擇此色的補色作為白平衡調整的彩色卡，然后按再現型白平衡調整技術調整白平衡即可獲得之。例如，拍攝晚霞景象時，可選擇藍色系列彩色卡；拍攝月夜景象時，可選擇紅色系列彩色卡。

（2）利用標準白放置的角度、位置改變色調

一般情況下，被攝景物總是處于鏡頭光軸延長線的垂直方向上，此時豎直放置標準白或參考白，其受光情況與實際拍攝情況相同，被攝景物色彩再現正常。如果選擇標準白或參考白放置的角度、位置，使其受光情況與實際拍攝情況不一致，白平衡調整后可能引起圖像色彩的偏色。利用這一特點，如果有意使標準白或參考白放置的角度、位置，使其受光情況與實際拍攝情況不一致，就可人為改變圖像的色調。當然是否偏色還取決于拍攝現場光線色溫的差異大小。如果拍攝現場色溫基本一致，色彩再現正常；如果拍攝現場色溫相差較大，則出現明顯偏色。偏向何種色彩取決于標準白或參考白放置的角度或位置。如果側重在高色溫的角度或位置調整白平衡，在低色溫下拍攝將使圖像色彩偏暖色調；如果側重在低色溫的角度或位置調整白平衡，在高色溫下拍攝將使圖像色彩偏冷色調。

例如，外景光線下拍攝落日與晚霞的景象。此時，落日與晚霞的色溫較低，天空光的色溫很高。如果使標準白或參考白接受天空光的比例遠大于落日，則調整白平衡后就能拍出帶有落日與晚霞氣氛的圖像。當然也可以在拍攝現場直接對準天空調整白平衡，然后拍攝也能獲得相同的效果。白天自然光條件下拍攝室內的景物。此時，室內有從窗戶進來的太陽光（色溫較高）和室內的散射光（色溫比太陽光高）。如果靠近窗戶位置調整白平衡，并使標準白或參考白接受太陽光的比例大于室內散射光，在遠離窗戶的位置拍攝，將使圖像色彩稍微偏冷色調；相反，則使圖像色彩稍微偏暖色調。

（3）利用濾光片改變色調

不同的色溫濾光片具有不同的光譜響應特性，色溫濾光片選擇不合適，白平衡調整后可能引起圖像色彩偏色。利用這一特點，有意使白平衡調整所用色溫濾光片與實際拍攝所用色溫濾光片不一致，就可人為改變圖像的色調。如果選用色溫濾光片的低色溫檔調整白平衡，然后再選擇比該檔色溫高的另一檔色溫濾光片在同一光源下拍攝，則能獲得暖色調；相反，如果選用色溫濾光片的高色溫檔調整白平衡，然后再選擇比該檔色溫低的另一檔色溫濾光片在同一光源下拍攝，則能獲得冷色調。暖冷偏色的程度取決于調整時與拍攝時色溫濾光片的色溫值相差大小。兩者相差越大，偏色效果越明顯；反之，則偏色效果較輕。例如，選用3200K色溫濾光片調整白平衡后，改用6300K色溫濾光片在同一光源下拍攝，將使圖像偏暖色調。

直接選擇高色溫濾光片在低色溫現場拍攝或低色溫濾光片在高色溫現場拍攝也能改變圖像色調。如在低色溫現場選擇高色溫濾光片直接拍攝，將使圖像偏暖色調。

（4）利用預置白平衡值改變色調

通常攝像機內設置有3200K和5600K或室內和室外的預置白平衡值。預置白平衡值是特定光源色溫時的白平衡值，當拍攝現場光源色溫與預置色溫值一致時，可直接使用，方便、快捷，被攝景物色彩能得到真實再現；當拍攝現場光源色溫與預置色溫值相差較大時，被攝景物色彩不能得到真實再現。利用這一特點，有意使預置白平衡值在非正常情況下使用，可以改變圖像色調。如果在低色溫的拍攝現場選用高色溫的預置值進行拍攝，可使圖像偏暖色調；如果在高色溫的拍攝現場選用低色溫的預置值進行拍攝，可使圖像偏冷色調。暖冷偏色的程度取決于拍攝現場實際色溫與選擇預置色溫值相差的大小。兩者相差越大，偏色效果越明顯；反之，則偏色效果較輕。

（5）利用光路色溫改變色調

改變光路的色溫可以改變被攝景物的彩色。因此，在攝像機鏡頭前加彩色濾光紙調整白平衡，然后去掉濾光紙，相當于提高或降低了光路色溫，就可以改變圖像的色調。例如，在低色溫環境下加高色溫濾光紙調整白平衡后，去掉濾光紙拍攝，可使圖像偏暖色調；反之，則使圖像偏冷色調。

在直射光和散射光環境下拍攝，通常散射光的色溫高于直射光。因此，在逆光下調整白平衡，在順光下拍攝，會使圖像偏暖色調；反之，則使圖像偏冷色調。

［1］林平.彩色攝像機白平衡調整技術［J］.電視技術，1996，（10）.

［2］段水福.實用攝錄像機教程［M］.杭州：浙江大學出版社，1994.

TM

A

1673-0046（2010）8-0169-02