主题:★《白平衡基本原理与应用实例看图说话》 [主题管理员:編老]
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泡菜
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文章必要的申明:
本文是在收到《色影无忌》器材版主GGYY于2008-09-08 15:22发给我的关于D700的使用心得的约稿短信后测试编写的,由于我注意看到短信时约稿时间已过,因此有必要认真测试使用一段时间来验证器材的性能,所以特意开了这个测试帖子补上。如有使用D700的影友在自动白平衡的表现上有差别,纯属个别案例,与老编此文的大量实际使用和测试结果无关。本文是纯技术性文章。

注意:
本帖是以尼康数码单反相机为测试,由于尼康用一片1005像素的CCD作为各种测光,包括先进的RGB 3D矩阵测光,多点白平衡检测等用途,所以白平衡还原的颜色比较准。各相机厂家有自己的自动白平衡检测技术和计算方法,功能不尽相同,所以本帖的测试结果并不能做为衡量其它型号相机自动白平衡的标准。
[/b]《实用数码摄影进阶--一棵泡菜的学※※结》 作者:慎之
文章摘要
准确设定白平衡
白平衡,简单地说就是拍摄现场中标准白色的再现情况。如果白色被精确还原表现,其它颜色也会被精确地还原--因为白色是由其它颜色组成的。
传统摄影需要根据拍摄现场的光线来决定采用何种类型白平衡的胶片,如日光型还是灯光型等。数码摄影在拍摄时,首要考虑的问题也是白平衡的设定问题。许多人认为,如果用RAW格式拍摄,照片的白平衡事后是可以调整好的。需要指出,这是一个错误概念。
拍摄时白平衡偏差太大,在很多情况下,事后是无法纠正回来的,尤其是复杂光线的情况下。因此,如同传统摄影事先选择胶片一样,数码摄影到达拍摄现场的首要工作也应是确定白平衡。
设定白平衡的若干方法
1、依赖机器的自动白平衡功能。我的经验,根据现场情况选用机器的其它白平衡设定,如灯光或者日光,白平衡都不很准确,往往还不如自动白平衡效果来得好。在对白平衡设定没有太多经验的情况下,自动白平衡可以应付绝大数的场合,使用RAW拍摄时,事后也有相当的调整余地。佳能1系列的机器,自动白平衡功能比其它系列要更为精确一些。
小窍门:日出、日落的拍摄可以设定机器的白平衡为“多云”,色彩将更为浓郁;而用“荧光灯”模式拍摄夜景,天空将不再发红发黄而是呈献为某种深兰。(当然,这些也可以事后用RAW来调整)。

柯纳:
“从这个图可以看到场景识别系统就是把1005像素CCD获取的信息不仅提供给AE(自动测光)系统而且还提供给AF(自动对焦)系统和AWB(自动白平衡)系统”。
资料来源,柯纳的技术文章:《点评D300》 作者:柯纳
相关技术文章:《点评D3》 作者:柯纳
《点评D700》 作者:柯纳

这里就以尼康数码单反相机为例,说明自动白平衡的基本原理功能与特点1005像素CCD传感器位于单反相机45°反光镜下,这块传感器除了担任自动测光和RGB 3D测光外,还肩负着多点捕获检测白点为白平衡服务的功能,为证明这个原理,笔者做了大量的测试拍摄,请看拍摄测试测试结果:相机:D700 自动白平衡设置拍摄光线:马路钠光灯以及各种复杂光线环境从照片上看出,传感器捕获采样白点或黑点为平衡的精确性是不容置疑的,即:为了真实再现钠光环境光的颜色,相机在画面中多点找寻所有相对平衡的RGB值再经过综合计算,因此无论环境中光线多复杂,实际测试拍摄到的照片效果都非常接近人眼所见的实际颜色。

自动白平衡测试片例
自定义白平衡测试片例
钠光与钨丝灯色温基本相似,从RAW格式文件解码后,在PS3软件上显示大概色温在3000-3300K之间。因此为了验证钠光灯白平衡,我将D700白平衡设置在“钨丝灯”选项上拍摄了同一场景,结果表明白炽灯白平衡设置并未将钠光平衡成白色,反到将本应是白色的光源偏色成青蓝色,树叶虽然绿了,但是已经严重脱离人眼在现场看到的颜色。
不喜欢用自动自动白平衡的人认为,在某些色温复杂的场景内不知道自动到底跟随什么颜色,其实在这种环境里我们也并不知道所处环境里到底自定义那种白平衡才能忠实还原现场色温下看到的颜色,如果自定义以主光为参照搞不好反而坏了大事。别以为自定义白平衡的色彩还原就很准。因为我们凭环境光照射到白纸上来自定义,等于有违了人眼所见现场的实际颜色。在那些现场光线含混不清的情况下如何用白板定义色温,尤其是舞台场景里色光纷乱混合属于泛色温,又以何颜色的光线来自定义白平衡?再复杂的舞台光线里总有白色或者近白色吧,即使没有白色黑色总有吧,这些都是传感器特征提取点测捕捉的依据。所以,拍摄舞台、T台等混合色※※杂的片子,我建议应该选择自动白平衡!看下片例:
片例1说明:该片小女孩的白色内衣或黑色被自动白平衡捕获取为中性色参照,因此白衣服还原真实了,其它的颜色就是综合计算后得到的现场大环境的实际色彩。如果用自定义白平衡,小女孩头发上的高光将变成白色,衬衣也会变成蓝色,整个环境的色温时间段也会改变,照片就假了。
片例2说明:夜,百货摊。主光源:卤素钨丝灯和白炽路灯,货架下有白色荧光灯,因此点测以此为平衡依据,照片色彩还原同眼睛看到的一致。
片例3说明:夜,街头边。主光源钠灯,环境里有荧光灯,摩托的红色转闪和白色频闪灯混合光源,自动白平衡检测到白色平衡后的表现,与现场眼睛看到的相符。
片例4,原理同上,白色表现准确,大环境主光源钠灯照射的颜色就是眼睛看到的颜色,很准。
片例5说明:直接对发光光源的测试拍摄。主光源(最高强度)是RGB霓虹灯,旁有钨丝串灯,上有室内荧光灯,我们可以领略一下自动白平衡的检测能力,很准。
理解自动白平衡
一般都认为,自定义白平衡最准,其实这要看所用光源了。你若在马路钠光灯下用白纸自定义那就会失误,因为橙黄色的钠光灯被你自定义变成了白色,其它物体的颜色肯定会变成鬼蓝魔绿色!而相机的自动白平衡是以“点测白光”工作的,而且具有提取白点中RGB三色参数最接※※衡的点为依据的智能平衡,即使环境中混合色光成份很复杂,但多点区域内“点检测”捕捉白点的功能是传统价格昂贵的专业“泛色温”(平均模糊法)色温表所做不到的。需要说明的是,传统色温表或者用白平衡滤镜,以及白纸灰板的自定义测量,它们只对单一相对固定的光源色温起作用,比如阴天、阳光天的某一时段,影室固定灯光、闪光灯等,在混合光下用白板定义并不准确。

极端色温反差与自动白平衡的智能纠偏及出错
本帖看到此处,可能有人会提出,上面那些片例中荧光灯色温并不是纯白色,为什么照片上白色比较准,整体颜色还原也基本准确?我们把这个问题展开如下。
先请看下:尼康数码单反相机自动白平衡范围(默认):3500-8000°K各种光源的基本色温值(来源:尼康数码相机说明书):
白炽灯:3000°K
荧光灯:
1、纳气灯:2700°K
暖白荧光灯:3000°K
白色荧光灯:3700°K
冷白荧光灯:4200°K
日光白荧光灯:5000°K
日光色荧光灯:6500°K
高压汞气灯:7200°K
闪光灯:5400°K
直射阳光:5200°K
阴天:6000°K
阴影:8000°K(近紫外线边缘)
下面的片例大环境主光是马路钠灯,外围有其它光源,树下是公交站的荧光灯广告灯箱,远处漫射的是高压汞灯照明光,色温非常复杂。但是照片显示的颜色却基本符合大环境的主色调,虽然产生了极端色温的反差,但近白色和黑色依旧存在,我们从树后隐约可见的楼房和电线杆上的广告条幅上找到了近似于白色的颜色,而且也找到了更白色的颜色。
OK,现在让我们把问题回到各种灯的色温上来分析。我们知道阳光天气里阴影的色温是8000°K接近紫外边缘,超出人眼可见光范围,但相机把它形成了人眼看的见阴影蓝,这个“阴影”白平衡设置就是给用户用来消除阴影蓝用的。一般在阳光天使用自动白平衡时,相机以捕获场景中的白点平衡色彩的,场景中的建筑等其它物体一定有白色、近白色或RGB参数接※※衡的物体,这些近乎中性色既是相机自动白平衡计算的参照基准,所以照片的颜色当然就很准,而人眼看不见的阴影高色温也就被机器记录并用蓝色显现了出来。这就是自动白平衡的错。

此片例中的青蓝色,实际上按上面的色温参数看,钠光:2700°K,日光色荧光灯:6500°K(估计广告灯箱用此色温的灯管),高压汞气灯:7200°K。我在现场拍摄时眼睛的感觉公交站的广告灯箱是白色。按上述灯光的色温分析,主光源钠光的色温2700°K与树后漫射的高压气灯:7200°K,形成极端的色温反差,最终将接近阴影的色温反映出青蓝色来,由于中间还有夜幕的黑色和车灯等光源,最终自动白平衡将中间色折衷为近白色,这可能就是自动白平衡的智能在起作用,它在无的适从中形成了富有“艺术”感的色彩。我想,这可能就是雪景阴影高反差色温形成的原因。按照直射阳光色温5200°K与阴影色温8000°K来看阴影蓝的形成,上述分析是符合此物理规律的。

分析到这里问题又出来了,上面片例2的百货摊中那盏荧光灯到底多少色温,不得而知,但是白色还原的比较准。白炽灯色温是3000°K,这里我们把那盏荧光灯假设为冷白4200°K来分析一下。
显然,主光源是低色温的钨丝灯,自动白平衡参照它不准。那盏冷白荧光灯4200°K的色温显然要比白炽灯色温3000°K高很多,加上黑暗的中性色的RGB平衡比白炽灯准很多,这就可以理解自动白平衡是以白色或近中性为点测原理的根据了。也即:场景中哪个颜色更接近RGB=1:1:1平衡,就以哪个做为确定平衡的参照,如果场景里没有RGB=1:1:1的白色点(光),自动白平衡则以接近中性色的物体或近乎平衡的暗部为参照,经过计算把它折中为中间色白色,以便把产生色偏的可能降低到最低程度。例如片例3的插图二所示。
其实我们人眼与大脑的协同,就是以白色与黑色的对比作为参照来辨别颜色的,称谓“生理白平衡”(生理校色吧),比如阳光下的纯白纸和钨丝灯下的白纸。我们看着都是白色,后者虽然在其它光源比照下有黄的感觉,但毕竟常识印象让我们知道它应该是白的,因此近白色也就被人脑认为是“白”了。
尼康单反相机的自动白平衡有模拟人眼识色的功能,但是相机毕竟是物理性质的光学记录仪器,它能够看到人眼可见光以外的紫外蓝,但它不能精确“校色”。因此摄影后期就有必要纠正去除掉机器记录到的颜色,例如色温为8000°K时产生的紫外阴影蓝。

如何解决早晨和旁晚,本应是低色温时段照片上却硬生生的出现阴影蓝呢,下面片例告诉我们,使用“阴影”白平衡设置效果很好!原理:
太阳尚无照射到大地,虽然天已经大亮,但此时大地的色温正是一个大环境的阴影,色温是“阴影”8000°K,当然选择“阴影”白平衡拍照才正确,只有这样才能忠实的再现日出日落前后的真实景色色调,灰色的建筑就不会显现出蓝色了。
我对固有色的理解
所谓固有色是我的理解是,在标准日光色温5200K或与此上下有差异的“白光源”(例如5400K色温的闪光灯、6500K色温的日光灯、6000K色温的阴天等等)下白平衡准确时正常人眼看到的,即:客观的颜色,也叫记忆色,此时既是物体的“固有”的颜色。如果环境里有很多种颜色的光线,物体的固有色只在白平衡找准的那个区域显示出来,其它被色光干扰了的物体上的颜色就是环境色的颜色,那就不是固有色。应该叫光色或者叫色温反差色,此现象在相机感应上比人眼所见夸张得多(见本帖上面的片例)。
固有色片例见下:
“固有色”是相机厂商或专业人士经常用来测试产品色彩真实还原的重要手段!
机型:Canon EOS-1D Mark III的色彩还原样片(原照来源http://www_dpreview_com
机型:Nikon D700闪光灯光源的色彩还原样片
在标准光源下测试的色彩还原是检验相机的科学方法,这个测试如果过关,相机才能比较准的记录和还原其它复杂光源环境里的颜色。另外,我对人眼看色“恒常性”的理解是,既然照片中有白色,说明相机白平衡检测计算的结果是准的,余下的被认为是偏色的颜色,可以理解为下:
1、片中有白或黑(非过溢的RGB)说明白平衡正确。
2、在上述条件下,你看到的其它“偏色”即是大环境的真实色温表现,包括灰色物体上的色偏。
3、我认为人眼的所谓“恒常性”是建立在白与黑的参照基础上的,因为大脑参与了眼睛的白平衡过程,而且生理印象很顽固,所以人眼的生理白平衡并不能平衡显示器上的固定颜色的照片,而显示器上照片的颜色本身已经被RGB点阵浓缩了(相纸照片或打印、出版物类同),它们的色彩密度虽小但色度要比自然物质粒靠反射色光的色度要强得多的多。这样,人眼始终都会觉得照片上稍有一点偏色就觉得很别扭,但又无奈用生理白平衡去纠正它。我认为“恒常性”的实质也在于此,因此后期校色就显得非常重要,当我们把照片上那些觉得别扭的颜色去除掉后,白色与黑色基本到位了,眼睛看着就顺当的多。事实告诉我们,即使是把照片上不该校掉的现场色温调子去除掉,最后的出片仍很愉悦眼睛!起码看着比“偏色”的照片通透靓丽的多。同时这样的照片存放久了也不会因氧化发黄的那么快,何乐而不为呢?再说了,这样的照片在大多光线环境下观赏,也正符合人眼生理白平衡的习惯。

切记一个常识
无论光线色温有多么标准,数码相机的白平衡设置有多平衡,只要是相机拍摄的数码照片中是找不到大面积的绝对平衡(个别像素级可能会有绝对的中性灰),哪怕拍摄环境中有一丝墙壁和有色物体等反射光,照片中就会出现色干扰。一般来说,一张照片是否颜色还原准确,只要要看它的白、灰、黑的基本平衡,整体色彩没有明显的颜色倾向即是不偏色的照片。凡是在照片上找绝对平衡的中性色,或者吹毛求疵的在微妙色调上抠颜色的举动都很愚蠢幼稚!这里说明一下,“绝对色”是指图像中大面积色块的绝对值,例如在一些图像软件中用填充色方式形成的色块点阵图或矢量量图形概念较真的,都属钻牛角者。

◆自动白平衡大块纯色物体充满镜头的测试◆
D3s相机,光模式M,1/1000秒,光圈f4,RAW格式拍摄。(有EXIF信息的大图见259-260和288-289楼)。从RAW解码参数的色温数据上看两片子的红色基本一致不可能完全一致,因为这是自动白平衡),但两张照片在RAW解码“基本”项中的“色调”参数有少许偏差(拍摄环境为10公分玻璃封闭式阳台内,暗灰阴暗处有玻璃的绿色放映)这个参数是相机内部计算给出的色调补偿值其差异用户不能在前期控制。我们可以看到“色调”条中的颜色正好是绿色与品红色,它们是互补色关系且正好处在红色与蓝色之间。从三基色原理图上看,这个“色调”补偿具有混色功能,即无论“色调”往正向(品红M)或负向(绿G)移动都能将RGB三基色和CMY三补色混色色调全部牵动改变,正所谓牵一毫则动千斤,也正因有这个补偿才有可能让两照片的单色差异缩小。

做这个实验的目的是对以往人们对单色充满镜头画面和只占镜头画面一角时“自动白平衡在同样光照下自动出了两个不同的色彩”的认识取得一个客观直觉上的验证。同时也对自动白平衡靠白点基准采样认识的挑战。目前虽有一些关于自动白平衡机理的说法,即“猜色”说和“白点基准”说,其实都离不开相机内部计算的综合白平衡结果。但这两个说法(猜想)我们都不可妄加否定或绝对肯定,我想两种机制都会存在。呈现在照片上的色调是自动白平衡算出来的这没错,但自动白平衡怎么算,拿啥做基准参照去算呢?我想尼康相机的“场景识别”功能除了白点(中性)识别外一定还有更先进的预置色温参数对应RGB,由传感器电平比例分析对照计算白平衡的技术,我信。
有EXIF信息的大图见288-289楼

单色充满镜头画面的自动白平衡的无端“猜色”与“色温砝码”基准参照如是说
既然有人说到了“猜色”那我也大胆“猜”想一下:在镜头充满单色时相机的自动白平衡色彩还原为何仍比较准,而且并没有发生以往认识中的巨大差异?我的理解是,纯色时相机传感器中的RGB必定有两种成色单元会变成色盲或色弱,例如红光(R)环境下传感器的GB(绿、蓝)电平截止或处于低电※※应迟钝.....色盲了,此时R处于导通状态有较高的电平,比如这样RGB=1:0:0(见上图实验例:R=148, G=0, B=21,或GB处于截止临界点附近,故三基色平衡总量中缺少了两位平衡元素或者是说有两位数值不够高。呈现在RAW格式照片上的色温和色调是相机自动白平衡算出来的这没错,但如果相机厂家真是用了先进的传感器RGB电平比例计算法的话,那这种模式的自动白平衡怎么算,拿啥做基准参照去算呢?我认为除了白点和暗黑为基准的特征提取采样外,RGB电平比例特征提取的算法应该成立,比如按砝码《色温与RGB参数对照表》这个已知参数的数据库资源作为相机白平衡或RAW解码软件的参照并不是没有可能!(一段截图)
这里引用网友spot的一段“猜色”说来看看:
spot 发表于 2012-2-2 05:34
实际物体本身的色彩是基本平衡的,是指你画面里的那些物体在白光下的RGB总量基本相等。你画面的主要面积物体是白墙,再加上其他各种色彩,总量当然是基本平衡的。也就是说,相机只要分析场景图像的RGB分布,结合物体本身色彩平衡的基本假设,就能猜出光源色彩,从而完成自动白平衡处理。

但是,当场景中的物体本身色彩有严重偏移(比如就一块大红布),又没有相机预先编程能识别的物体,相机怎么猜呢?到底是一块红布照的白光呢,还是一块白布照的红光呢?

如果将这种复杂的RGB色光混合比例的数学计算过程谓之为“猜色”我认为太牵强了!“物体在单一色光下RGB本身的色彩是基本平衡的”这种话是超级外行说的!色光源都RGB=255:51:0了何以平衡啊?!常识:求平衡必须建立在A和B互为参照比较获得等同一致了才能平衡嘛——世上有个衡器叫天平,砝码是干啥用的?是不是。何况这还是三种颜色都要平衡的白平衡要求。连古人都知道用蚕丝直径做基准参照制定尺子的刻度嘛,试想一下行进中的汽车没有了周遭的静止参照物,那汽车的里程速如何测算出来,难道是蒙和猜啊?!
下图是[/color]《色温与RGB参数对照表》的一个“色温参数对照RGB参数”(纯单光源)和老编实际在单色光源环境拍摄的色彩还原照片测试图例。测试表明尼康高端单反数码相机不单是采用一种白平衡识别技术,而且还有更为先进的白平衡识别技术:
关于相机怎么识别“到底是一块红布照的白光呢,还是一块白布照的红光”的问题,本身这个提法就有问题。这里我们必须先把摄影的概念搞清楚了再说,摄影记录影像色彩的目的本来就是一个模拟人眼所见色彩的过程,甭管相机记录到的色彩“到底是一块红布照的白光呢,还是一块白布照的红光呢” 只要拍摄现场是啥颜色照片就应该反映啥颜色嘛,我们完全没必要在乎“到底是一块红布照的白光呢,还是一块白布照的红光”。无论是哪种情况,都是按色光的物理规律成像的。即白光照射到红布上,绿色和蓝色光被吸收只反射出红光;反之,白纸被红光照射当然只能反射红光了,何况纯单色光因缺少RGB的另外两个重要元素(在传感器上电平被截止为0了),故根据三基色RGB与三补色CMY混出全色的原理:单色光照射或颜料涂在任到何物体上只能反映出单色来,是不是。除非你是躲开三基色混色这个物理上的前提拿一张单色光的照片来较真,或者你用白板自定义将上面那张单色红光照片给“白平衡”了看看是啥颜色?我来告诉你吧,铁定会变成黑白照片!红光硬生生被你改成了白光嘛,那还能叫摄影记录色彩?

顾名思义“猜”就是假想,没有科学数据上的依据那就是假说,这绝对不是尼康科技的思想。连我都想到了利用已知的色温砝码[/color]《色温与RGB参数对照表》为参照作为自动白平衡的计算依据嘛。其实此方法不难,比如将砝码[/color]《色温与RGB参数对照表》中的数据预置入相机的自动白平衡识别检测计算系统内,当1005像素的场景识别系统CCD识别系统感受到不同比例的RGB色光信息后会产生电平上的差异,从而形成数据上的比例差,系统便自动将预置色温砝码参数调出来进行比较运算,如果传感器的RGB三个单元的感知比例中哪一组接近或吻合对应到某预置色温参数上,相机就自动将对应与其砝码的色度坐标、伽玛等参数映射转换成白平衡参数,然后进行准确的影像色彩记录(What color is a blackbody? — some pixel RGB values),唯有这种方法相机才有可能感知在单一颜色充满镜头时色彩还原应该用的白平衡参数。

综上所述,数学是成就科学技术发展的根基,狂想也得有点科学根据吧。所以我毅然认为尼康的场景识别系统是用了白点采样加RGB电平比例综合分析这个算法,而要做到RGB电平比例数据作为自动白平衡参照基准的分析计算方法,在技术上说应该不难。退一步说,即使单色充满画面的白平衡再难,但镜头与物体还是存在一段泛光入镜的距离,我想尼康绝不会放过任何一种白平衡识别方法。
由于尼康高端单反相机的自动白平衡详细机理厂家并无透露,但根据首帖(图1)厂家公布的简单图解我们不难看出白点基准特征提取的基本原理。加之我这些实验至少从侧面验证了D3、D300、D700和D3s的自动白平衡设计似乎具有预置色温参数对照映射RGB白平衡的功能,如果真的有此功能的话那尼康单反相机就具有“被动式色温计”功能的,只是用户只能在RAW解码软件上读到,在相机上无法读到而已,因为照片需要用“色温砝码”换算出某场景里的白平衡效果,没必要知道具体色温是多少。我认为RAW解码软件里都有可能预置了砝码[/color]《色温与RGB参数对照表》以便在后期对应相机的RGB白平衡参数再转换成色温参数让用户能够读取照片的色温信息。我还坚信根据[/color]砝码《色温与RGB参数对照表》提供的数据厂家要制作一种以CCD为传感器转换成数字显示的色温计并不是一件很难的事情。总之尼康相机的白平衡做的不错,其算法尊重了人眼所见色,色彩还原的渲染和夸张成分极少,相信尼康D4和D800新的“先进白平衡算法”91000像素的智能场景识别系统的功能会更为强大,我信!
◆自定义白平衡参数验证检测篇◆
自定义(手动)白平衡色彩还原数据检测1:(网友spot出题用权威专业网站http://www_dpreview_com的一张预设白平衡拍摄的色卡照片做测试,图上的RGB参数由老编在RAW解码软件里检测)。
spot 发表于 2012-2-3 09:17
如果不使用自动白平衡,使用手动设置白平衡,那么相同光照和相同曝光下,相机输出图像的色彩就应该是一样的

老编注:人眼对暗处的平衡在视觉上较迟钝,故白平衡正确或校色的照片没必要去较真。而中亮部分是靠颜色的相互对比在视觉上达到平衡的,当然也包含RGB数据尽量接※※衡的中性色(出题者认为自定义白平衡参数是绝对平衡的)。通过检测试验更加证明了实际照片的参数只要整体视觉感受不别扭无明显色差变异即可,并不要求中性色的绝对平衡,实际也不可能做到绝对平衡。这个测试对理解白平衡或灵活把握校色具有重要的启发意义。
[/color]原图下载

自定义(手动)白平衡色彩还原数据检测2:(同一光源,同一色温,同一白平衡、同一焦平面和同一物体上的同一张照片上检测到的白平衡参数示图。从这个测检说明,只要不是在绝对色温环境里拍的照片无论白平衡设置多么严谨,都绝对不可能还原出绝对一样参数!
自定义(手动)白平衡色彩还原测试3:(测试相机D3s,曝光模式M,光圈f1.8 快门1/4s IS0 200,◆相机已关闭了所有的自动功能◆!固定白平衡:阴影7800°K,室内荧光灯环境。可以看到D3s的阴影白平衡色温值由原先尼康定制的8000°K改为7800°K,实验也验证了荧光灯的基本色温)。在RAW解码“基本”项中的“色调”参数上看到两张照片都有+18的色调补偿(品红色)。注:自定义白平衡测试单一色物体时相机白平衡只需对应现场色温即可,与测试物周边用何物何背景陪衬无关!
有EXIF信息的大图见300-301楼
这是D3s在日光环境下自动白平衡的色彩还原直出照片
白平衡滤镜与彩色分析仪原理概述
在数码单反相机自动白平衡功能尚未完善前摄影师常用的白平衡方法通常几种,一是使用白板自定义白平衡原理为用相机自定义白平衡功能测得镜头前的白板,利用白板反射的环境光源反射至检测器件上获得具体混合颜色计算出准确的白平衡参数供色温设置的参考。
二是白平衡滤镜,此法与胶片暗房彩色放大机的彩色分析仪原理一样,利用半透明或乳白色滤镜将环境光线或胶片影像模糊韵化为面积性色调,通过检测它们大面积主色调计算出环境色温或胶片底片的色调,对应检测到的色调进行白平衡补偿或校色参数。此法在数码单反相机位诞生前一直被后期白平衡技术的银盐照片冲扩设备所使用。
在PS软件校色中也被专业人士所应用,如下图案例。典型应用案例多为光源显色性差的环境里拍摄的色彩饱和度低的,不易被直观察觉的偏色照片的校前检测。具体办法,圈选照片整体调用高斯模糊指令对照片模糊,得到整体照片被平均化的主色调并采样检测,然后根据偏色情况对照片进行校色。
下面是白平衡滤镜模糊平均法案例,上为大多数人判断错误的原图。
这是用PS软件模拟白平衡滤镜的方法(即根据彩色照片放大机彩色分析仪获得照片偏色主色调原理)
这是根据上面方法测得偏色主色调后,应用校色指令参数对照片校色后的效果
自定义白平衡或后期白平衡(校色参数)设置基准原理见下:
请参看上图,平衡概念:“将彩色影像记录设备的RGB感色介质参数按现场光源即时色的RGB参数相吻合”,也即数学关系的负负得正的原理,白平衡跟随环境色温的原理是凹对凹,凸对凸,目的是找平环境色温与相机基准白点(中灰)的差异;环境色温高你就调整偏向高色温,反之调向低色温。如果想要奇异色彩或编制一个特定色调“曲线”的效果,你按三基色与三补色的互补关系调整即可(上图是高色温环境时的白平衡基准设置,如果你想让肤色不至于偏黄,将基准向橙黄色方向调整即可)。
总之,调整白平衡基准相当于在调整一个滤色镜,中和滤掉色倾向或加重色倾向的滤镜混色变换过程。一旦调整确定后,相机的自动白平衡拍摄照片的基调也就确定,以后你还可以随时复原到出厂值的中点上,很是方便。

总之,相机的感色介质传感器的RGB电平并一定要绝对平衡,这个平衡点要看环境色温来定,要想获得照片正确灰平衡,设备的RGB值就必须与环境色温(RGB)相对应。例如我们拿RGB从0到255的灰阶来说,咱们就确认上图的中点是中性色,把这个中性点假设为RGB=200吧(绝对平衡)。
但是,环境光源是不是也是RGB=200呢?答案是否定的,绝对不是!怎么办?看下:
“将彩色影像记录设备的RGB感色介质参数按现场光源即时色的RGB参数相吻合”,也就是说假如环境色温的中性色RGB分别为R=180,G=200,B=210的话,我们就将相机的白平衡也设置在此参数上,这样拍出来的照片中性色就平衡了。数码相机的白平衡电子设置原理与光学滤镜的运用是一个道理,环境色偏什么色你就跟随加什么颜色的滤镜。胶片时代时在钨丝灯光环境下拍照就是用黄色滤镜来平衡的。著名的黄色雷登85滤镜就是干这个的,当然在红光环境里也必定要用红色滤镜的,以此类推....
这就是“设备的RGB感色介质参数按现场光源即时色的RGB参数相吻合”取得白平衡的原理。再看上图的那个黑点,虽然它偏离了设备的RGB中性点,但是它却吻合了某种特殊环境光源色温的中性色上了(比如偏蓝的阴天或阴影环境)。明白了这个原理,我们还可以将白平衡基准向黄绿色方向设定一点,以便获得粉色红润的肤色...
简单的说就是置零的基准移了一下位,但衡量的实质并没有变。比如把3斤重的东西放在放在以3斤为零的称上称,它的表象重量是6斤,其实用标准零位基准的称衡量它还是3斤。只是你为了符合这个3斤的平衡点把置零点(基准)调到了3斤,对于3斤来说,衡器的基准零设为3斤是为了找到3斤的平衡而不是6斤的假象。
自动白平衡或手动的原理就是这个道理,相机的传感器RGB的感色电平是跟随环境色温随时变化改变基准的,比如环境色温RGB值为R=120,G=210,B=245时,相机的白平衡也跟随为R=120,G=210.B=245,这样拍下来的照片拿到RGB=1:1:1白场的显示器上看就不偏色了。这里标准白场显示器就是一台标准零位基准的衡器。
尼康中高档数码单反相机的自动白平衡是由一个1005像素CCD来获取环境色温的RGB信息,并且自动捕获识别环境色温,经过RGB比例的计算再调整设备的基准白点与其色温相对应获得白平衡。

虽然通过RAW解码软件可以在后期改变原始白平衡数据(后期自定义白平衡),但是我们还是来做个逆向验证的小实验,从实验结果看,我们不得不承认相机在前期选择白平衡的重要性。否则还原出来的色彩就会失真。尤其是下图2,那个“后期自定义”实际上就是一个验证和模拟还原假设相机设定了日光色温时拍到的色调。
请注意,“原照设置”就是相机在拍摄时用户选择的白平衡数据,这个数据是原始的,但你在相机上并不知道它的色温的具体数据,使用专业软件就可以方便的读取到照片的前期色温值了。如果我们在RAW解码软件上人为的改变或定义一个色温参数,就等于在读取事先你并不知道的场景中的色温数据,这一改变你才明白前期选择固定色温也会有少许失误。[/color]
RAW格式照片的摄影前期相机白平衡自动色调补偿和后期软件人为改变色温后的色调趋向之混色规律图(JPG格式照片的色调补偿均默认为“0”):
总结
由于光线会被场景环境周遭的各种有色物体反射(比如非纯白的墙壁、海滨高原的高色温,以及室内各类有色物件的互相反射等)最终光线会混合形成复杂的泛色温,故自动白平衡并不是万能的,但在适时色温检测方面自动白平衡的确有很强的功效,这一点通过大量测试和实拍已经得到有力的证明。[/b]关于同一场景环境的充满镜头画面的单色物体与单色物体移开镜头只占小部分的自动白平衡测试,这个问题请阅读本帖前面的各种实验叙述,结论是肯定的。即,自动白平衡在此条件下拍得的两张照片的色温参数绝不可能会一致!故名思意,自动白平衡就是根据相机场景识别传感器检测到的色温自动计算调整机内白平衡参数,并且可以由用户自定义设置白平衡步进长度,比如精细调整的1/3步等,尼康单反还有自动白平衡包围功能,这些都是弥补自动白平衡不足的有效措施。但无论机器的自动白平衡功能如何先进也不可能做到同一场景下两张视角有差异的照片的白平衡绝对一样;即使是自定义白平衡,只要镜头视角变一下,甚至在同一张照片上的同一颜色的物体上都会有RGB参数的上的差异,虽然我们在相机上固定了白平衡,但环境色温不是真空境界,虽然相机拍得两张照片在RAW解码软件上色温值的读数一样,但用滴管检测到的颜色参数还是有差异,这都是常识了。所以善意提醒观帖者趁早打消在照片上找绝对平衡或一样颜色的愚蠢念头,切莫与常识较真。
本帖宗旨:白平衡以中性灰为基准根基,但照片不要求有绝对参数的平衡色,只要照片的整体色彩达到视觉上的“平衡”也即第一眼印象没有明显怪异的色偏即为色彩正常之片(艺术色彩渲染片除外)。因为我们需要的白平衡并不是消除所有色罩的“实验室测试色彩”,而是要既有比较真实的白色、灰色和黑色的还原,而且还要多少保持现场环境色温的色调,这样的照片看起来就比较真实。
相关理论及技术实用贴:
《摄影入门——彩色影象的前后期白平衡及校色原理》作者:编外人员
技术参考资料《色温与RGB参数对照表》科技共享资源
《Adobe通用RAW解码插件实用简介及RGB光学规律JPG校色技术》作者:老编

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制图观图用显示器的基本Gamma验证图卡说明:
1、左边竖向条的细条和对应的各灰块是各种系统环境下的标准Gamma值,这里只针对其中2.2的Windosw系统PC机标准和1.8的Macintosh系统(苹果机)标准。
2、图最上方的横向灰条,左起第二灰块接近白但不是白;最右(最后)的灰块接近黑但不是黑。
3、图中部的细横亮白横条是上述“2”灰阶级数条最左端两个亮白等级的描述放大图。
4、图下方的暗黑块是上述“2”灰阶级数条最右端暗黑等级的描述放大图。
5、图底部的灰色与细条组成的方块是左竖条Gamma标准中2.2的放大图(Windosw系统PC机)。
6、右图是正确色温和正确曝光时的标准肤色及色彩参照。

显示器黑白场验证的调整方法图中已有文字说明。如果显示器基本校正到位的话,远离显示器3米外,或者在显示器屏前蒙半透明塑料纸后可以看到中下图的Gamma验证为一个整体灰色方块,即:中间的灰块(RGB=186)与边缘的细条混为一个整体灰色块。此法通用于任何显示器的调校,而且可用于购买液晶显示器时的测试标准。液晶显示器只要有对比度和亮度调整装置的都适用。但对暗黑调整不够黑的普通液晶显示器效果不佳(黑不下来是民用液晶显示器的普遍弱点)
[注]:本贴主的图全部为Adobe RGB1998色彩空间模式拍摄,故颜色观查必须将显示器硬件设置为Adobe RGB1998

在技术帖里无诚意和没有切题实质技术内容的,跑题的和无理取闹的,扯卡拉OK“艺术”和某某“镜头创造了艺术色彩”的神汉发言将格栅无论!在这里就不要做无用工了。
与白平衡相关的重要技术帖
《巧用数码单反相机自动白平衡校准显示器屏幕白场》
补充※※试机截屏
本帖最后由 編老 于 2016-8-30 21:29 编辑

相关标签: D3s 尼康 D4 白平衡 色温
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老编 发表于 2021-2-13 13:43
牛年大吉,春节快乐,谢谢光顾!

编外老师,过年好,牛年吉祥,牛气冲天!,希望在新的 一年里看到您更多的好文章和帖子
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daqingpanfujie 发表于 2021-2-13 11:26
13年后才看到,但也不为时过晚,好文章。
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bobo1912 发表于 2020-5-8 13:57
老编你好,之前买你的书,看到你给负片校色的时候提到过:首先把负片的片基处理成纯白色,然后反相,再然后调整色相饱和度。我不太明白,为什么要再调整色相饱和度呢?理论上说,片基纯白透明之后就应该是胶卷本来的色彩了。
除了電影膠片的底片是透明無色的外(RGB的負像顔色CMY),民用攝影膠片的負片(底片)都有Mask(掩膜),這層掩膜顔色一般均爲紅褐色,這是加了各種感色乳劑層起到抑制感藍層來一致紫外等光綫的干擾用途。
因此攝影記錄后的負像也是偏向紅褐色的,這就需要通過校色先去除Mask本色達到純透明無色,此時掩膜顔色被去除了,但記錄到的影像的正像並未完全脫離偏色,所以儅底片被處理成白色后(無色透明)再反相為正像后需要再次進行校色處理。
此時的校色就和數碼相機拍攝的照片的校色一樣了,校色過程不一定是色相飽和度,它可以運用PS的多種校色指令來完成。只是色相飽和度對感光膠片這種初始顔色動態不夠寬的顔色予以改善,配合直方圖從而達到數碼照片那樣的顔色濃度。
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老编你好,之前买你的书,看到你给负片校色的时候提到过:首先把负片的片基处理成纯白色,然后反相,再然后调整色相饱和度。我不太明白,为什么要再调整色相饱和度呢?理论上说,片基纯白透明之后就应该是胶卷本来的色彩了。
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关于摄影的白平衡问题,咱也给老外上一课
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2020老编校色《基于摄影光学成像理论的校色技术操作流程-黄人》三板斧校色预告截图(明日发布国内CG专业教学网,同时提供百度网盘共享下载)
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拜年啦
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时间真快,又一年过去了,2020是个整数年,双20一定事半功倍啊!
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※※档案馆版的校色截图
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前些时候(10月1日前后)老编精心把70年前开过大典的俄罗斯版和※※档案馆版的彩色记录片视频进行了校色。
网上有一些校色版,但颜色很怪异根本看不成,本来胶片放了70年就有颜色变异,转换成数码视频后需要校色才能看到较为真实的颜色。
俄罗斯版的颜色稍微好点还看得过去,但还是很怪不顺眼。档案馆版原版的原片颜色最差,有些CG网好心做了校色的颜色更糟糕,简直看不成的。
于是我花了很多时间分段进行校色,因为是连续动态影像,校色的难度相当高,需要赋予分段关键帧根据影像环境的变化来校色,工作量和技术要求非常的大,但是凭我的毅力终于完成了这两部影片的校色。期间我的系统固态硬盘又坏了,重新换了新硬盘安装了最新的Win10专业工作站版1903版系统后才完成了整个校色。
放上截图,有需要收藏的与我联系。这是俄罗斯版的校色截图
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刚看完阅兵大典,祝大家国庆节愉快!老编的书四年前的10月1日出版,也纪念一下。
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时间过去13年了,再次回顾当年往事,对白平衡设置问题有兴而发
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aRGB色域处理的
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634楼的图不是截图,是PS在sRGB色彩空间环境下直接保存为sRGB的效果
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我的书技术处理案例插图之一
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只有这样,实践的检验才是可靠的,才能科学地理解实践是检验真理的唯一标准。
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左曝光之-0.67实际案例照片
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把握技术是硬道理
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要我啊,不说话,看看对方的个人图文集,只看他三张图,OK。多余的文字没必要看了。咱这人半辈子就看实际工作阅历。
千万别自动对号哦,我说的是在无忌十几年来给俺当过老师的人,讲课不成反倒被教育哈其实判断一个人不难,看看他能否拿出让人眼前一亮的东西就行了,比如五十年代的彩色照片。
本帖最后由 編老 于 2019-8-7 00:16 编辑
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一个CG包装工程下来,能累死人,但获得很多常人根本难以触及的技术是值得的,当然啦.....哈哈哈,不说了
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无论用什么设备,后期绝对要严谨认真!
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