摄像头参数介绍 ———— 白平衡

介绍

 所谓白平衡，就是摄像机对白色物体的还原。当我们用肉眼观看这大千世界时，在不同的光线下，对相同的颜色的感觉基本是相同的，比如在早晨旭日初升时，我们看一个白色的物体，感到它是白的；而我们在夜晚昏暗的灯光下，看到的白色物体，感到它仍然是白的。这是由于人类从出生以后的成长过程中，人的大脑已经对不同光线下的物体的彩色还原有了适应性。但是，作为摄像机，可没有人眼的适应性，在不同的光线下，由于CCD输出的不平衡性，造成摄像机彩色还原失真。

色温

 为了更好的理解白平衡，这边需要引入另外一个概念 —— 色温。色温是表示光线中包含颜色成分的一个计量单位。色温可以理解为以开尔文温度表示色彩。根据马克斯·普朗克的理论，将一个完全吸收与放射能力的标准黑体加热，温度逐渐升高，光度亦随之改变。CIE色度坐标中的黑色曲线显示黑体由红 -> 橙红 -> 黄 -> 黄白 -> 白 -> 蓝白的过程。如果某一光源发出的光，与某一温度下黑体发出的光所含的光谱成分相同，就称为某K色温。如100W灯泡发出的光的颜色，与绝对黑体在2527℃时的颜色相同，那么这只灯泡发出的光的色温就是：（2527+273）K=2800K。
 色温是一种温度衡量方法，通常用在物理和天文学领域，这个概念基于一个虚构黑色物体，在被加热到不同的温度时会发出不同颜色的光，其物体呈现为不同颜色。就像加热铁块时，铁块先变成红色，然后是黄色，最后会变成白色。利用自然光拍摄时，由于不同时间段光线的色温并不相同，因此拍摄出来的照片色彩也并不相同。例如，在晴朗的蓝天下拍摄时，由于光线的色温较高，因此照片偏冷色调；而如果在黄昏时拍摄时，由于光线的色温较低，因此照片偏暖色调。利用人工光线进行拍摄时，也会出现光源类型不同，拍摄出来的照片色调不同的情况。

 不同光线下色温相差十分悬殊，造成摄像机在不同的光线下彩色还原不同。为解决这个问题，现在的摄像机都具有白平衡校正功能，对不同的色温进行补偿，从而真实地还原拍摄物体的色彩。自动白平衡使得摄像机能够在一定色温范围内自动地进行白平衡校正，其能够自动校正的色温范围在2500K-7000K之间，超过此范围，摄像机将无法进行自动校正而造成拍摄画面色彩失真，此时就应当使用手动白平衡功能进行白平衡的校正。

延申

CIE色度的标准光源

 提到标准光源时，我们需要提前了解一个概念 —— 显色指数。显色指数用来衡量某一个光源照射下看到的颜色与自然光照射下看到颜色的比值（Ra）。Ra的值越接近100%，就表明该光源照射下，所显现的颜色与自然光照射下显现的颜色差异越小。标准光源的观察条件是指：
  1. 一个含有6500K或5000K色温，显色指数大于95%的光源
  2. 环境中照度为2000 ~ 3000 Lux
  3. 照度均匀性大于85%
  4. 背景颜色是中性灰
  5. 环境不应受到其他光线或颜色的干扰。
 CIE 推荐四种标准照明体和三种标准光源，具体如下：
  照明体1 —— 代表绝对黑体加热到 2856 K 时所辐射的光，其色度点正好落在 CIE1931 色度图的黑体轨迹上。
  照明体2 ——代表相关色温大约为 4874 K 的直线阳光，它的光色相当于中午的阳光，其色度点紧靠黑体轨迹。
  照明体3 —— 代表相关色温为 6774 K 的平均日光，其色度点在黑体轨迹的上方。
  照明体4 —— 65 相当于相关色温约为 6504 K 的日光，它的色度点在黑体轨迹的上方
  光源1 ——色温 2856K 的充气钨丝灯，推荐使用熔凝石英或玻璃带石英窗口的充气钨丝灯。
  光源2 —— 光源1 加一组特定的戴维斯 - 吉伯逊液体滤光器，以产生相关色温 4874K 的辐射。
  光源3 —— 光源1 另一组特定的戴维斯 - 吉伯逊液体滤光器，以产生相关色温 6774K 的辐射。

人造标准光源

 1. 模拟蓝天日光 —— D65（色温6500K）
 2. 模拟北方平均太阳光 —— D75（色温7500K）
 3. 模拟太阳光 —— D50（色温5000K）
 4. 模拟欧洲商店灯光 —— TL84（色温4000K）
 5. 模拟美国商店灯光 —— CWF（色温4100K）
 6. 模拟美国另一种商店灯光 —— U30（色温3000K）
 7. 模拟指定的商店灯光 —— U35（色温3500K）
 8. 模拟家庭酒店暖色灯光 —— F（色温2700K）
 9. 模拟展示厅射灯 —— Inca（色温2856K）
 10. 美式橱窗射灯 —— A（色温2856K）
 11. 欧洲标准暖白商店光源 —— TL83（色温3000K）