有关白平衡的迷思

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资深泡菜

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2009-10-21 23:38

这个世界本来就没有白色只有混合光谱，人眼本来就是色盲只有3种有缺陷的色感，而自然界的颜色是无穷的。盲人摸象，摸到啥就说大象是啥，白色就是色盲的人用自己色盲的眼睛的可怜的3种色觉定义的。

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第 21 帖

SlimX

资深泡菜

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2009-10-21 14:07

RAW格式拍片，机内白平衡设定和后期SPP里白平衡设定有什么不同吗？在不动色盘的前提下。

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第 20 帖

有闲人

资深泡菜

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帖子: 8056

2009-10-21 08:07

先留个记号，有时间找来慢慢看大家的讨论，学习学习

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第 19 帖

johnyj

资深泡菜

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2009-10-21 06:34

这张是SILKYPIX的，有较为明显的区别。似乎整体的饱和度调的非常高，导致黄色的房子过于鲜艳，蓝天发绿，红色的车和尾灯发紫。

如果我在SILKYPIX中将偏色往紫色一方调，可以将蓝天和黄房子的颜色调正，但红色的车和尾灯就变成一片紫了。

可见，SILKYPIX虽然可以获取X3F中的白平衡数值，但却无法正确地利用这两个数值去将X3F文件中的红绿蓝矩阵组合算出最后的RGB数据来。

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第 18 帖

johnyj

资深泡菜

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2009-10-21 06:32

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第 18 帖

johnyj

资深泡菜

泡网分: 15.196

主题: 97

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2009-10-21 06:24

拿那张下午三点的图比较一下SP和SPP的效果。都是用X3F原图的自定义白平衡出TIFF，然后在PS中用灰度吸管按灰色的地面调整白平衡，转换为JPG。其他一切都没动。

这张是SPP的，色彩还原和我当时眼睛所见几乎一模一样。有四个参照色：蓝色的天，金黄有点发枯的树叶，红色的车以及尾灯，中黄色的房子。

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第 17 帖

johnyj

资深泡菜

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主题: 97

帖子: 1793

2009-10-20 23:44

原文由 SlimX 发表

同样光线下先来一张白纸的自定义白平衡？严重过爆？

呵呵，偶一开始的想法是：如果用一张严重过曝的白纸来自定义白平衡，那么红绿蓝三个层探测到的都是感光元件能探测到的最大值。这样一来的红绿蓝三层输出完全一样，白平衡就不会给出任何偏差，这样以后三个层的信号解X3F时就不带任何矫正，最接近当时的真实情况。

具体是否如此，还需要实验，我前天用这个过曝的办法自定义了一个白平衡，此后拍出来的片子用SILKYPIX来看，都是色温7958，色偏(deflection)2。而日光下自定义的白平衡色温是5554，色偏是-1。我用SP查了一下其他用自动白平衡的X3F文件，结果色温还在5600K附近，但色偏往往都是8或者9，难怪红色都严重偏紫，而且调不回来。

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第 16 帖

johnyj

资深泡菜

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2009-10-20 23:00

原文由 diamondring 发表
最简单的问题，也是最难解决的

LZ这个话题值得探讨。

近几天对silkypix的白平衡工具做了尝试，它选择了皮肤吸管是值得学习的方向。

对比灰度吸管和皮肤吸管，会发现，皮肤吸管的随意性比灰度的还要大，不同人的肤色是差别很大的，但是对于光线复杂的情况，使用这个皮肤吸管，多数情况下能马上调到接近的范围，然后 ......

呵呵，这个偶还没试过，有空试验一下。。。如果你能将色彩调到和白天一样准确了，那么再在图上统一增加一点白炽灯的黄色应该不难，就是在色盘里往黄色方向微调一下。。。

偶发现SP能够提取自定义的白平衡数据，可以看到是由两个值组成的，一个是色温，一个是deflection。这个deflection对偏色有很大影响，好像是其他相机所没有的参数。但即使SP用原来的自定义白平衡，出来的片子也和我用SPP先设好自定义白平衡再用色盘调的结果不一样，而且一旦SP用吸管，那原来的白平衡设定就被修改了，说明SP和SPP解X3F的算法还是有差异。

另外在这方面的相关技术资料看到，只有X3和尼康的RAW文件里有关相机的设定是加密的，尼康仅仅只是把自定义白平衡数据加密，而X3则是所有设定都加密。既然白平衡可以事后设定，为何这个数据这么重要以至于要加密？我猜，因为不同芯片的感光特性不同，导致在换算白平衡方面都有配套的算法，如果白平衡数据稍差一点可能会导致最后出来的色彩要差很多。

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第 15 帖

Cain1999

泡菜

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帖子: 438

2009-10-20 22:07

这个问题怕是要追溯到“日光型胶片”和“灯光型胶片”的时代了。
最初也许是因为室内摄影的条件没这么好吧，硬要在摄影棚里拍出日光下的效果，但又没有色温那么准的灯光，只能用特殊的胶片来达到效果，演变到现在，就成了白平衡功能。
反正我不知道作为业余摄影者，会有什么场合需要把灯光下的色彩拍成阳光下的。

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第 14 帖

diamondring

老坛泡菜

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主题: 74

帖子: 8560

2009-10-20 21:42

最简单的问题，也是最难解决的

LZ这个话题值得探讨。

近几天对silkypix的白平衡工具做了尝试，它选择了皮肤吸管是值得学习的方向。

对比灰度吸管和皮肤吸管，会发现，皮肤吸管的随意性比灰度的还要大，不同人的肤色是差别很大的，但是对于光线复杂的情况，使用这个皮肤吸管，多数情况下能马上调到接近的范围，然后通过其它调整工具会很快调整。

在这一点上sp比spp要方便的多。

也产生了楼主说的问题，在黄色的节能灯下，根据皮肤工具校正的色非常像白天光线好的时候的色彩，对比周边的深色家具也发现色彩接近了真实的情况，但的确不是拍摄当时看到的色彩，这一点在玩了一年多DPx后越来越迷惑了。

希望这个话题继续，并图文兼并来讨论。

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第 13 帖

SlimX

资深泡菜

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帖子: 3191

2009-10-20 20:51

感谢LZ，慢慢学习学习。
X3确实跟马赛克有很多不同。

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第 12 帖

johnyj

资深泡菜

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2009-10-20 20:49

原文由 SlimX 发表
最近也在研究DP1的白平衡问题，感觉确实有点棘手。

就是说，白平衡本身并不是件太复杂的事，但复杂就复杂在X3芯片的感光性上，这方面偶越挖水越深，都要把自己给淹死了。。。

http://upload_wikimedia_org/※※※※※※※※※/en/a/ab/Absorption-X3.png

这位给X3F文件做RAW文件处理器的哥们说的比较清楚：
http://www_auspiciousdragon_net/photowords/?p=880

展开谈一下：利用半导体的不同深度来感光的X3芯片，蓝绿红三个层得到的其实并不是象MSK芯片一样的蓝、绿、红感光值，而是对应于光谱上三个区域的不同感光值，比如说蓝色层感知到的是光谱中最靠蓝色一端的光，绿色层感受到是中间一段的光，而红色层则感受靠红色一端的光。

这本是很清晰的信号，但人眼不是这样感光的，人眼的任何一种色觉感光细胞，都不仅感受自己敏感的光，还感受光谱上其他区域的光。比如说，L感光细胞不仅感受红光，还感受中间绿色区域的光和部分蓝色区域的光，M感光细胞感受所有区域的光，而S感光细胞则感受蓝色区域的光和部分绿色区域的光。
http://www_fz-juelich_de/isb/isb-1/datapool/page/181/figure%201-500.jpg

MSK芯片也是和人眼类似的感光方式，而不同相机的MSK芯片根据其采用的彩色滤镜的材料不同，感光性能也各有差异，但总体来说类似于人眼。

http://www_rags-int-inc_com/PhotoTechStuff/Pipeline/DigitalSensorGraphs.gif

这样一来，X3的蓝、绿、红三层的感光数据，就要通过某种方式转换成RGB色彩空间中的红绿蓝值。比方说，如果要得到类似于MSK感光芯片的红色点感光后产生的总电子数，就需要拿X3红色层的电子数加上一点蓝色层的电子数和一大部分绿色层的电子数，而因为这三层的厚度不同，每一层对不同的亮度都有不同的光电转换曲线，这整个转换过程就变得极为复杂，我觉得目前除了SPP，还没有任何其他软件可以做到这种很繁复的转换，最多是个近似，所以其他软件也解决不了X3偏色的问题。

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第 11 帖

timonlio

泡菜

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主题: 9

帖子: 2599

2009-10-20 13:00

难怪摄影灯都是5500K 左右的
之前不太理解很多书上说要严谨的色彩, 都得用正确的色温

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第 10 帖

SlimX

资深泡菜

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帖子: 3191

2009-10-20 12:56

原文由 johnyj 发表
SPP里自带的各种白平衡设置，大都会让图像出现莫名其妙的问题：亮红色变紫色，蓝色发绿。

我推测，这和解X3F文件时所依据的白平衡数据有很大关系。通常白平衡的应用是靠解RAW文件时对红绿蓝三个通道数据乘以不同的权重来完成的，但也许X3F的白平衡不是这么处理的。和SILKYPIX的白平衡一比就知道了，算法是不同的，出来的 ......

同样光线下先来一张白纸的自定义白平衡？严重过爆？

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第 9 帖

SlimX

资深泡菜

泡网分: 34.504

主题: 13

帖子: 3191

2009-10-20 12:50

最近也在研究DP1的白平衡问题，感觉确实有点棘手。

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第 8 帖

johnyj

资深泡菜

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帖子: 1793

2009-10-20 00:40

再深入一点，这篇谈的比较全了。。。

http://photocritic_org/white-balance/

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第 7 帖

johnyj

资深泡菜

泡网分: 15.196

主题: 97

帖子: 1793

2009-10-17 17:43

都说OPENSOURCE的地方高手多，这是绝对没错的，越接近命令行之类的工程模式，越接近数字信息处理的本质。

我昨天偶尔看到这篇文章，有关校正白平衡的，显然这个软件还不能提供像吸管一点立刻校正白平衡的功能，但这一步步的手动示范，却揭示了白平衡处理的原理。

http://www_gimpfaq_org/tutorials/whitebal/

偏色的图片，图像中每个像素红绿蓝的比例都不对。

首先，他选取偏色图片中一扇白色的门，了解这个物体的红绿蓝三色值，得出绿色值是148，红色值是255，蓝色值是87。因为绿色是主要中间色，就将148作为调整的基准。

调整利用的是转换曲线，转换曲线上，X轴是输入，也就是原始值；Y轴是输出，也就是调整后希望得到的值。

白色门上同一点处，红色值是255，于是就在红色通道的转换曲线（转换曲线决定输入到输出的映射关系）上，将红色的最大255输入变为148，这样所有红色的值都被均匀地线性地压缩了，原来255的，变为148，缩小了1.72倍，那么原来172的，就缩小1.72倍变为100，等等，红色通道的转换曲线就呈现为一条直线，1.72是这条线的斜率。

这这个转换过程中可以看出，原来红色最大值为255的，在转换过后都将缩小到148，也就是该图上红色值最大不超过148，所有红色值都被压缩了。

同样，根据这一点是白色的原理，这一点的蓝色值也应该通过转换由87提升到148。作者先定一个输入87而输出为148的点，然后将转换曲线拉直，这个比例是放大1.70倍，于是所有蓝色的原来的值都经过转换而扩大1.70倍，可以看到所有在150以上的蓝色值，都将扩大到255而毫无区别，如果图中有高光部分蓝色的信息，就会都变成一片蓝而损失掉了，可见白平衡调节是有损画质的，对于JPG文件尤其明显。

一句话，事后白平衡就是：找到图像的中性点，分析这点红色和蓝色分别对于绿色的比例，然后将这个比例分别乘到每一个像素的红蓝通道数据上去。

但SPP在解X3F文件的时候，是如何处理白平衡的，是个疑问，因为SPP仅有一个可执行文件，也无从得知到底是进行什么样的运算，但从SPP解图非常慢这一点来看，从X3F文件构建一张图片，很可能包含一系列相当复杂的计算。既然没有办法干涉SPP的解图，就只好先给SPP提供不存在任何偏差的白平衡，等图解出来了，再后期用吸管和色盘调整白平衡，用吸管的方式，就是上述手动白平衡的全部过程。

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第 6 帖

wuguanying

泡菜

泡网分: 1.64

主题: 4

帖子: 39

2009-10-17 12:56

人判断相机出片的白平衡准确性，是根据自己的印象，不是根据事实。

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第 5 帖

johnyj

资深泡菜

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主题: 97

帖子: 1793

2009-10-17 07:42

SPP里自带的各种白平衡设置，大都会让图像出现莫名其妙的问题：亮红色变紫色，蓝色发绿。

我推测，这和解X3F文件时所依据的白平衡数据有很大关系。通常白平衡的应用是靠解RAW文件时对红绿蓝三个通道数据乘以不同的权重来完成的，但也许X3F的白平衡不是这么处理的。和SILKYPIX的白平衡一比就知道了，算法是不同的，出来的结果也不同。

因为红色发紫，蓝色发绿，也就是说，在红光波长一侧，蓝色增益过强而绿色增益不够，而在蓝光波长一侧，则是绿色增益过大。纯红物体，照说完全不是蓝色层的感光范围，应该不会有任何蓝色的成分，结果蓝色还增益过强，就象整个蓝色层的感光范围往红光一侧挪了一样。这似乎说明X3F算白平衡的方式是比较特殊的。

昨天测试自定义白平衡的时候，偶然地拍了一个高度纯白的物体，过曝，结果此后出来的照片出乎意料，JPG的预览图颜色都很正，就不要说用SPP出图了。也就是说，在没有任何偏差的纯白平衡下，X3的三层感光是相当准确的。

既然这样就好办了，自定义白平衡就用一张严重过曝的白纸，这样X3直出的图一定就是当时眼睛看到的颜色！

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第 4 帖

johnyj

资深泡菜

泡网分: 15.196

主题: 97

帖子: 1793

2009-10-17 05:48

分析一个理想的例子，假设红绿蓝三种感光元件能感受的波长互不重叠。

假设一副待摄的照片中有四个物体：红、绿、蓝、白。

含有各种波长的白色光照射到其上，红色物体将红色的光反射，其他光吸收；绿色物体将绿色光反射，其他光吸收，蓝色物体将蓝光反射，其他两种光吸收，白色物体将所有光都反射。

这四个物体反射的光通过镜头以后，被感光芯片记录下来的情况就是：

红色物体：红色感光层的感光达到255，其他两个感光层的感光为0。
绿色物体：绿色感光层的感光达到255，其他两个感光层的感光为0。
蓝色物体：蓝色感光层的感光达到255，其他两个感光层的感光为0。
白色物体：三个感光层的感光都达到255。

现在假设一个低色温的4500K的日落时的白光照射到这些物体上，因为低色温的光中红光的成分较多，蓝光的成分较少，那么白色物体整体会稍有些发红。

这四个物体反射的光通过镜头后，被感光层记录下来的情况就是：

红色物体：红色感光层的感光达到255，其他两个感光层的感光为0。
绿色物体：绿色感光层的感光达到245，其他两个感光层的感光为0。
蓝色物体：蓝色感光层的感光达到225，其他两个感光层的感光为0。
白色物体：三个感光层的感光分别是255、245、225。

白平衡数值，就是记录此时白色物体上三种色光的比例，当事后计算时，将绿色和蓝色感光层的感光转换为255，使得最终白色的物体的成像呈现标准的白色：255，255，255。

可我当时看到的，正是稍微发红的光照射下的物体，我也希望在最终的照片上看到当时整体稍微偏红的效果，如果通过白平衡矫正把当时有些发红的白色给变成纯白了，那就失去了想通过相机记录当时场景色彩的意义，只是利用白平衡来了解物体在完全的白光下应该是什么颜色罢了。

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第 3 帖

Greyhead

泡菜

泡网分: 21.029

主题: 5

帖子: 6385

2009-10-17 04:55

哈哈！

等着看热闹！

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第 2 帖

johnyj

资深泡菜

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主题: 97

帖子: 1793

2009-10-17 04:40

--为什么人眼不需要白平衡，而相机需要白平衡？

按标准的说法，白平衡是为了重现不同色光照明下物体的本来颜色，因为人眼会适应微小的颜色变化，而相机不能。

这个说法看起来有点道理，可细想一下却让人迷惑：拍一张白炽灯照明下的白纸，人眼感觉是微微发黄的，而如果用这张白纸来自定义白平衡，那么白纸在最终的照片上就呈现为纯白色，可我就是想要拍白炽灯照明下物体的颜色啊，这么一“平衡”，当时的场景就不是我当时看到的晚上灯光下的情景，而是大白天看到的场景了。

有人说，“白炽灯下坐的时间长了，就感觉不到偏黄了”。这倒是有可能，但我同样可以说：“白炽灯下照出来的偏黄的照片看的时间长了，也就不觉得是偏黄了”。这些，是人眼的适应性，应该让人眼自己自然地产生，不该用机器自作聪明地去替人弥补。

为了模仿人眼的适应性而修改图像本来的颜色，我觉得是很奇怪的。

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