电视摄像白平衡调整研究

李 明

（山西艺术职业学院，山西 太原 030012）

电视摄像白平衡调整研究

李 明

（山西艺术职业学院，山西 太原 030012）

白平衡调整既是技术，也是艺术，还是一门学问，需要研究探讨。本文就白平衡调整的基本方法，再现型、表现型白平衡调整的技术、技巧、规律进行了论述。

白平衡；三基色；色温；再现；表现

白平衡是电视摄像理论中的一个非常重要的概念，也是一个很抽象的概念。白平衡英文名称为White Balance。从字面上理解是白色的平衡。对摄像来说，也就是让白色所成的像依然为白色，如果白是白，那其他景物的彩色影像就会接近人眼的色彩视觉效果。从技术角度看，所谓白平衡是指摄像机拍摄标准白（标准白色测试卡）或参考白（标准白之外选择的白色参考物）时，红、绿、蓝三基色电信号具有相等的幅度。简言之，就是三基色电信号的白电平彼此一致时，就是白平衡。

白平衡调整也称为调节白平衡，俗称“校白”或“调白”，是指采用某种方法和步骤使摄像机内三基色电信号的白电平达到彼此一致。简单说调整白平衡的过程称为白平衡调整。它是电视摄像过程中最常用、最主要的调整。白平衡调整根据调整目的不同可分为再现型白平衡调整和表现型白平衡调整两大类。主要解决色彩还原和色调处理等问题。

一、白平衡调整的基本方法

1.光学方法

光学方法是指运用色温滤光片进行白平衡调整的方法。其基本原理是运用色温滤光片，利用其具有的光谱响应特性，对光源的非标准色温进行校正，使之成为基本符合摄像机所需的标准色温，从而实现白平衡调整。此方法调整白平衡是一种在大范围内的粗略调整。主要优点是简便易行，调整范围较宽。因此，在高档次摄像机中广泛应用，但不足之处主要是调整精度较低。原因是采用色温滤光片是分档调整，而摄像机光学系统内所能设置的滤光片数量有限，致使拍摄现场实际光源色温与可选择色温滤光片的典型色温值不能完全一致，造成校正后的光源色温与标准色温之间仍有误差。所以，调整的效果可能不理想，更精确的调整应配合其他方法来实现。

2.电路方法

电路方法是指采用电子电路进行白平衡调整的方法。其基本原理是在色度通道中设置增益控制电路，通过控制色度信号通道的增益，使三基色电信号的白电平达到彼此一致，从而实现白平衡调整。由于增益控制电路的增益在一定范围内可以连续调整，所以此方法的主要优点是调整精度高。因此，在各种等级的摄像机中得到普遍应用，特别是在家用级摄像机中几乎是唯一的白平衡调整方法。但不足之处主要是调整范围较小，致使在色温变化范围大或色温过高、过低等场合白平衡调整不能获得满意的效果。

电路方法根据调整方式不同又分为自动白平衡调整方式和手动白平衡调整方式。这两种方式的共同点是都采用控制色度通道的增益来实现白平衡，实质上都是一种自动白平衡调整。这两种方式的不同点是调整方式有差异。前者调整步骤简单，只要白平衡调整开关处于自动方式下，摄像机就会自动检测被摄景物的光源色温并不断调整，在使用上具有方便性、及时性，但有时不能获得满意的调整效果；后者调整步骤稍复杂，如需要有标准白或参考白，要操作相应的功能开关。在使用上不方便，尤其是拍摄过程中不能调整，场景变化后或色温变化后要重新调整等。但能相对获得最佳的调整效果。为了弥补此方式的不足，广播级、专业级摄像机通常又设有白平衡自动跟踪功能，以使在手动调白前提下如没有时间重新调整时，结合使用此功能也能获得较理想的图像色彩。

电路方法中还有一种特殊手动白平衡调整方式即预置手动调整。预置是指在特定光源色温下预先存储于摄像机内存中的白平衡值。预置可以是厂家，也可以是用户。厂家预置的色温值存储在白平衡存储选择开关的“PRST”内，其特点是不可更改，不会消失；用户预置的色温值可以存储在白平衡存储选择开关的A和B中，其特点是根据需要可随时更改。预置色温值在使用上具有及时性，只要拍摄现场光源色温和预置色温值一致，可获得较好的色彩还原效果，但如果两者相差较大镜头画面会明显偏色。厂家预置的色温值在有些机型上设有室内和室外两个位置。应注意室内、室外并不纯粹是指字面意思。室内的完整含义是低色温的白炽灯光，但只要光源色温与白炽灯相近都可以在此位置使用拍摄；室外的完整含义是高色温的太阳光，但只要光源色温与太阳光相近都可以在此位置使用拍摄。例如，白天在室内不用人工光照明，其光线的色温远高于白炽灯光时，就应把预置色温值设置为室外，而不是室内，否则拍摄的镜头画面就会出现偏色。

3.综合方法

综合方法是指采用两种或两种以上方法实现白平衡调整的方法。此方法通常是光学方法和电路方法的综合。在色温变化比较大的场合单凭光学方法和电路方法往往是不够的，应先采用光学方法进行粗略校正，然后再采用电路方法进行精确校正，由于此方法集光学、电路方法的优点于一体，因此能获得最佳白平衡调整效果，主要用在高档次摄像机中。

二、再现型白平衡调整

1.再现型白平衡调整的目的

再现型白平衡调整也称为常规白平衡调整，它是白平衡调整的最初含义，是以客观再现被摄景物的色彩为目的的调整。

2.再现型白平衡调整的原因

影响被摄景物色彩客观再现的因素很多，主要有外界因素和内部因素。外界因素主要是照明景物光源色温的非标准性造成。如不同的自然光源有不同色温；同一自然光源也会随着时间不同、季节不同、天气不同、地理位置不同等色温不一样；不同人工光源有不同的色温；同一人工光源也会因功率不同、电压不恒定等色温不一样。内部因素主要是摄像机电路中摄像器件光电转换器件性能的不一致性和各电子元器件参数的离散性等引起的图像偏色。

3.再现型白平衡调整的基本步骤

第一步：根据拍摄现场光源色温选择合适的色温滤光片。

这一步调整通常称为粗调。调整的关键是要正确判断拍摄现场色温的大小和选择合适的滤光片。一旦判断失误或滤光片选择不合适都会造成白平衡调整失败。一般低档次摄像机大都不设置色温滤光片，所以这步调整可以略去不做。

第二步：采用电路方法精确调整。

这一步调整通常称为细调。具体步骤是：选择标准白或参考白；摄像机对准白卡，按电动变焦开关，使白卡充满寻像器屏幕画框70%～80%；按白平衡调整开关，同时观察寻像器屏幕，如果显示：“WHITE OP”说明白平衡正在调整中；如果显示：“WHITE OK”说明白平衡调整结束；如果显示：“WHITE NG”说明白平衡调整失败，应找出原因后重新调整。

4.再现型白平衡调整注意事项

（1）白平衡调整参照物应选择标准白。要有使用标准白色测试卡的意识，确保色彩还原正常。如果没有标准白应选择不惨杂色的参考白，并且同一场景、同一节目应选择相同的参考白。

（2）标准白或参考白应放置于被摄主体的位置。白卡放的位置很重要，注意不要出现反光点。如果被摄主体是人物，一般应将白卡竖直放于人的面部；如果被摄主体是景物一般应将白卡竖直放于景物最想再现或表现的部位。

（3）被摄主体的照度应合适。白平衡调整过程中，光线过暗或过亮都会导致白平衡调整失败。

（4）在寻像器或液晶显示屏未显示“OK”字符时，不要移动摄像机。白平衡调整过程中，显示装置会显示调整的相关信息。只有显示出“OK”字符时，才表明调整结束，调整期间不要随便移动摄像机，以免影响调整效果。

（5）场景或光源色温发生变化后，应重新调整白平衡。除自动白平衡方式外，通常场景改变意味着色温不一样，光源不同一般色温也不一样，同一光源色温也可能发生变化，这时都应及时重新调整白平衡。注意不同色温下，白平衡调整后允许色温偏差的范围大小不一样，一般低色温时允许偏差范围小，高色温时允许偏差范围大。

（6）摄像机白平衡调整时的角度要与实际拍摄时的角度一致。光源不同一般色温也不一样，同一光源顺光方向和逆光方向色温不一样。因此，白平衡调整时的角度要与实际拍摄时的角度一致。

（7）注意环境色对白平衡调整效果的影响。大面积的环境色对白平衡调整效果的影响很大，这种情况应尽可能使摄像机靠近被摄主体调整白平衡。

（8）色温转换滤光片改变后应重新调整白平衡。色温转换滤光片不同，其光谱响应特性不同。因此，色温转换滤光片改变后应重新调整白平衡。

（9）增益值改变后应重新调整黑、白平衡。电路方法调整黑、白平衡是通过改变色度通道的增益实现的。增益值改变后对各通道的影响有差异。因此，应重新调整黑、白平衡。

（10）应尽可能避免被摄主体处于两种或两种以上混合照明光线下。拍摄过程中经常遇到照明光源为混合光，此时白平衡调整后往往不能获得理想的色彩再现。通常采用的解决方案是：室内拍摄时采用统一法，即统一成某种相近的色温；或遮挡法，即把某些光线进行遮挡。外景拍摄时采用以某种主光为主调整白平衡，同时注意白卡放置的位置、角度、高低等。

三、表现型白平衡调整

1.表现型白平衡调整的意义

再现型白平衡调整不管采用哪种方法，其目的都是要使被摄景物的色彩得到正确再现。但是，在摄像创作过程中，某些镜头画面、某些内容，有时为了强调某种气氛，形成一种特殊的效果，增强镜头画面的表现力和感染力，常常有意识地改变图像的色调，以达到主观表现景物的意图，实现理想的色调效果。

2.表现型白平衡调整的目的

表现型白平衡调整是指利用白平衡调整技术，人为改变三基色电信号的混合比例，使所摄景物镜头画面的色彩与实际景物的色彩有意不一样，形成一定的偏差，实现创作者的表现意图。其调整目的就是要主观改变镜头画面或电视片的色调。

3.表现型白平衡调整的技巧

（1）利用彩色调整卡改变色调

标准白或参考白是摄像机调整白平衡时，确定红、绿、蓝三基色电信号混合比例的依据。如果白色参照物选择不当，就会引起所摄图像出现不同程度的偏色。利用这一特点，如果有意选择不同彩色卡来调整白平衡，就会人为改变图像的色调。例如，用淡红色卡调整白平衡时不论照明光源的色温如何，都可通过白平衡调整控制色度通道的增益，使红基色信号的幅度减小，绿和蓝基色信号的幅度增大，从而取得“白平衡”。由于淡红色卡与标准白或参考白的差别不是因光源色温的高低所引起，因此用摄像机拍摄同一光源下的景物时，就会因绿、蓝信号的幅度增大而使所摄图像笼罩着一层淡青色，从而形成冷色调。同理，用淡青色卡调整白平衡时，就会使图像形成暖色调。彩色卡所含红色或青色的饱和度越高，所获冷色调或暖色调的程度越明显。

由上可知，色彩卡所确定的红、绿、蓝电信号混合比例，是增大了彩色卡的补色。根据此原理，要想获得某种色调，可选择此色的补色作为白平衡调整的彩色卡，然后按再现型白平衡调整技术调整白平衡即可获得之。例如，拍摄晚霞景象时，可选择蓝色系列彩色卡；拍摄月夜景象时，可选择红色系列彩色卡。

（2）利用标准白放置的角度、位置改变色调

一般情况下，被摄景物总是处于镜头光轴延长线的垂直方向上，此时竖直放置标准白或参考白，其受光情况与实际拍摄情况相同，被摄景物色彩再现正常。如果选择标准白或参考白放置的角度、位置，使其受光情况与实际拍摄情况不一致，白平衡调整后可能引起图像色彩的偏色。利用这一特点，如果有意使标准白或参考白放置的角度、位置，使其受光情况与实际拍摄情况不一致，就可人为改变图像的色调。当然是否偏色还取决于拍摄现场光线色温的差异大小。如果拍摄现场色温基本一致，色彩再现正常；如果拍摄现场色温相差较大，则出现明显偏色。偏向何种色彩取决于标准白或参考白放置的角度或位置。如果侧重在高色温的角度或位置调整白平衡，在低色温下拍摄将使图像色彩偏暖色调；如果侧重在低色温的角度或位置调整白平衡，在高色温下拍摄将使图像色彩偏冷色调。

例如，外景光线下拍摄落日与晚霞的景象。此时，落日与晚霞的色温较低，天空光的色温很高。如果使标准白或参考白接受天空光的比例远大于落日，则调整白平衡后就能拍出带有落日与晚霞气氛的图像。当然也可以在拍摄现场直接对准天空调整白平衡，然后拍摄也能获得相同的效果。白天自然光条件下拍摄室内的景物。此时，室内有从窗户进来的太阳光（色温较高）和室内的散射光（色温比太阳光高）。如果靠近窗户位置调整白平衡，并使标准白或参考白接受太阳光的比例大于室内散射光，在远离窗户的位置拍摄，将使图像色彩稍微偏冷色调；相反，则使图像色彩稍微偏暖色调。

（3）利用滤光片改变色调

不同的色温滤光片具有不同的光谱响应特性，色温滤光片选择不合适，白平衡调整后可能引起图像色彩偏色。利用这一特点，有意使白平衡调整所用色温滤光片与实际拍摄所用色温滤光片不一致，就可人为改变图像的色调。如果选用色温滤光片的低色温档调整白平衡，然后再选择比该档色温高的另一档色温滤光片在同一光源下拍摄，则能获得暖色调；相反，如果选用色温滤光片的高色温档调整白平衡，然后再选择比该档色温低的另一档色温滤光片在同一光源下拍摄，则能获得冷色调。暖冷偏色的程度取决于调整时与拍摄时色温滤光片的色温值相差大小。两者相差越大，偏色效果越明显；反之，则偏色效果较轻。例如，选用3200K色温滤光片调整白平衡后，改用6300K色温滤光片在同一光源下拍摄，将使图像偏暖色调。

直接选择高色温滤光片在低色温现场拍摄或低色温滤光片在高色温现场拍摄也能改变图像色调。如在低色温现场选择高色温滤光片直接拍摄，将使图像偏暖色调。

（4）利用预置白平衡值改变色调

通常摄像机内设置有3200K和5600K或室内和室外的预置白平衡值。预置白平衡值是特定光源色温时的白平衡值，当拍摄现场光源色温与预置色温值一致时，可直接使用，方便、快捷，被摄景物色彩能得到真实再现；当拍摄现场光源色温与预置色温值相差较大时，被摄景物色彩不能得到真实再现。利用这一特点，有意使预置白平衡值在非正常情况下使用，可以改变图像色调。如果在低色温的拍摄现场选用高色温的预置值进行拍摄，可使图像偏暖色调；如果在高色温的拍摄现场选用低色温的预置值进行拍摄，可使图像偏冷色调。暖冷偏色的程度取决于拍摄现场实际色温与选择预置色温值相差的大小。两者相差越大，偏色效果越明显；反之，则偏色效果较轻。

（5）利用光路色温改变色调

改变光路的色温可以改变被摄景物的彩色。因此，在摄像机镜头前加彩色滤光纸调整白平衡，然后去掉滤光纸，相当于提高或降低了光路色温，就可以改变图像的色调。例如，在低色温环境下加高色温滤光纸调整白平衡后，去掉滤光纸拍摄，可使图像偏暖色调；反之，则使图像偏冷色调。

在直射光和散射光环境下拍摄，通常散射光的色温高于直射光。因此，在逆光下调整白平衡，在顺光下拍摄，会使图像偏暖色调；反之，则使图像偏冷色调。

［1］林平.彩色摄像机白平衡调整技术［J］.电视技术，1996，（10）.

［2］段水福.实用摄录像机教程［M］.杭州：浙江大学出版社，1994.

TM

A

1673-0046（2010）8-0169-02