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发布：admin 時間：2017-04-07
黑白摄像機作為监控維(wei)修行業初期阶段的主(zhu)要設備之一，在安裝和調節(jie)過程中需要重點關注多(duo)個技術參数。其中白平衡功能是这類設備的核心特(te)性(xing)，几乎所(suo)有黑白摄像機都配備了自動白平衡機製用於應對不同的(de)光源環境。这(zhe)一設計原理源自人(ren)眼的視覺特性，人的眼睛天然(ran)具備白(bai)平衡調適功能，使得我們在日光燈下讀书(shu)時看到的是標準的黑(hei)字白紙，在各類不同的照明条(tiao)件下視覺感(gan)受也能保持一致。然而，从事黑白摄像機維護和(he)調試的技術人員必须充(chong)分理解色温这一關键概念，这是因為同一块胶(jiao)片在不同的色温(wen)条件下進行拍摄時，最終呈現出的物(wu)體色彩會產生(sheng)顯著差异。
白平衡作為数字成像系統的基礎功能(neng)，其核心作用在(zai)於確保无论環境光線如何變化，都能準確(que)地將"白"定義為(wei)"白"。从光學(xue)原理看，顏(yan)色本質上代表對光線的一種解释方式，同一物體在標準日光下呈現的白(bai)色，置於(yu)不同色温的光源環境中就會產生明顯的色偏現象(xiang)。白平衡功能通過計算機算法技(ji)術，對各種色(se)温条件下(xia)的白色進行精確校正和還原，使其回归中性(xing)白的標準值。理论上講，一旦白色被調(diao)整到正確的參考值，其他色彩的還原精度也随之得(de)到(dao)保證，因為整個色彩空間都(dou)以白色(se)作為基準。
目前市場銷售的黑白(bai)摄像機几乎都具備自(zi)動白平衡功能，较复雜(za)的還可预設诸如燈光、日光燈、日光等(deng)選項和手(shou)動多種模式控製白平衡。選購黑白摄像機時，是否具有较好的白平衡功(gong)能應是(shi)考虑的問題之一。当然几乎所有(you)的圖像處理软件(jian)都可以調整圖像的色彩，但如(ru)果你對圖象(xiang)软件不是很熟悉，或(huo)者不愿太麻烦去調(diao)整，你最好還是選擇具(ju)有(you)较好的白平衡功能的摄像機。
白平衡，字面上的(de)理解是白色的平衡。那什麼是白色？这就涉及到一些(xie)色彩學(xue)的知识，白色是指反(fan)射到人眼中的光線由於藍(lan)、綠、紅三種色光比例相同且具有一定的亮度所形成的視覺反應。我們都知道白色光(guang)是由赤(chi)、橙、黄、綠、青、藍、紫七(qi)種色光組成(cheng)的，而这七種色光又是有紅、綠、藍三原色按不同(tong)比例混合形成(cheng)，当一種光線中的三原色成分(fen)比例相同的時候，習惯上人(ren)們称之為消色，黑、白、灰、金和銀所反射的(de)光(guang)都是消色。通俗的理解白色是不含有色彩(cai)成份(fen)的亮度。人眼所(suo)见到的白色或其他顏色同物體(ti)本身的固有色、光源的色(se)温、物體的反射或透射(she)特性、人眼的視覺感應等诸多因(yin)素有關（請參阅《色彩學原理》），这(zhe)些因素在實际(ji)的應用場景中相互交織影響，共同決定了最終呈現在(zai)人眼前的色(se)彩效果。舉個簡單的例子，当有色光照射到消(xiao)色物體時，物體反射光顏(yan)色與入射(she)光顏色相同，既紅光照射下(xia)白色物(wu)體呈紅色，兩種以上有色光(guang)同時照射到消色物體上時(shi)，物體顏色呈加色法效應，如紅光和綠光同時照射白(bai)色物體(ti)，该物體就呈黄色。这種光學現象在顯示器、摄影設備以及印刷工業等领域中得(de)到廣泛的(de)應用與驗證。当有色光照射(she)到(dao)有色物體上時，物體的顏色呈(cheng)减色法(fa)效應。如黄色物(wu)體在品紅光照射下呈現紅(hong)色，在青色光照射下呈現綠色，在(zai)藍色光照射下呈現(xian)灰色或黑色。这一系列色彩變(bian)化(hua)規律的深入理解，對於(yu)从事色彩管理、圖像處理和光學工程等相關工作的技(ji)術人員而言，具有(you)指导意義。
在了解黑白摄像機白平(ping)衡的工作原理之(zhi)前，還要搞清另一個非常重要的基(ji)礎(chu)概念――色温。所谓(wei)色(se)温，簡而(er)言(yan)之，就是定量地(di)以開爾(er)文温度（K）这一物理單(dan)位來表示和描(miao)述色彩的特征。英國著名物理學家開(kai)爾文通過理论推导認為，假定某一黑(hei)體物質，能够將落在其(qi)上的所(suo)有熱量完全吸收而没有任何损失，同時又能够(gou)將熱量生成的能量全部(bu)以"光"的形式释放出來(lai)的話(hua)，它(ta)便會因受到熱力的高低而逐渐變成不同的顏色。例(li)如(ru)，当黑體受到的熱力(li)相(xiang)当於500—550摄氏(shi)度(du)時，就會呈現暗紅色(se)的光芒，温度進一步升(sheng)高(gao)至1050－1150摄氏(shi)度(du)時，就會變成黄色(se)，温度繼續升(sheng)高則(ze)會呈現出藍色。由(you)此可见，光源的顏色成分是與该黑體所受的熱力温度完全相對(dui)應的(de)。任何光線的色温定(ding)義為相当於某個黑體散发出同樣顏色時所受到的(de)温度值，这個對標温度(du)就用來表示某種色光的本質特性以區別其他色光，这就是色温(wen)的核心(xin)定義。打(da)鐵過(guo)程中，黑色的鐵在炉温(wen)中逐渐變成紅色(se)，再(zai)繼續加(jia)熱變為黄色乃至白色，这個過程便是黑體理(li)论的最直觀和最好的實际例子。色温現象在日常生活和工(gong)業生產中非常普(pu)遍，相信人們對它(ta)並不陌生。钨丝燈所发(fa)出(chu)的光由於色温较低表現為黄色調，不同的路燈根據色温差异(yi)也會发出不同顏色的光，天然氣的火焰呈現藍色是(shi)因為其色温(wen)较高，而煤火則(ze)呈紅色是因為色温相對较(jiao)低。萬里无云的藍天的色温約為10000K，阴天的色温約為7000~9000K，晴天日光直射下的色温約為6000K，日出或日落時的色温約為2000K，而烛光的色温仅約為1000K。这時我們不难发現一個規律：色温越高，光色越偏藍；色温越低則偏紅。某一種色光比其它色光的色温高時，說明该色光比其它色光偏藍，反之則偏紅；同樣，当一種色光比其它色光偏藍時說明该色光的色温偏高，反之偏低。
由於人(ren)眼具有独特(te)的色彩適應性機製，使得我們在日(ri)常觀看(kan)中有時候难以察覺色温環境的細微變化。比如在钨丝燈下呆久了，並不會覺得钨丝燈下的白紙偏紅，这是因為視覺系統已經自(zi)動完成了色温补偿(chang)。如果突然把日光燈改(gai)為钨丝燈照(zhao)明，就會(hui)覺查到白紙的顏色明顯偏紅了，但这種感覺也只(zhi)能够持續一會儿，随(sui)后人眼又(you)會重新調適。相(xiang)比之下，摄像機的CCD圖像傳(chuan)感器並不能像人眼那樣具有这種動(dong)態的自適應性，所以如果黑白摄像機的色彩(cai)調整同景物照(zhao)明的色温不一致就會发生偏色現象，导(dao)致拍(pai)摄画面出現明顯的色彩失真。那麼什麼是白平衡呢(ne)？白平衡就是针(zhen)對(dui)不同色温条件下，通過調整摄像機内部的色彩電路使(shi)拍摄出來的影像能够抵消(xiao)由於光源色温差异產生的偏色，更接近人眼的視覺習惯(guan)和對真實世界的感知(zhi)。白平衡可以簡單地理解為在任意色温条件下，彩色摄像機镜头所拍摄的標準白色經過電(dian)路的(de)調整，使之成像后仍(reng)然為白色。这是一種(zhong)經常(chang)出現的情况，但(dan)不是全部。白平衡其實是通過黑(hei)白摄像(xiang)機内部的電路調整（改變藍、綠、紅(hong)三個CCD電平的平衡關系）使反射到(dao)镜头里(li)的光線都呈現為消色，从而消除色偏。如果以偏紅的色光(guang)來(lai)調整白平衡，那麼该(gai)色光的影像就為消色(se)，而其他(ta)色彩的景物就會偏(pian)藍（补色關系），这正是色彩(cai)平衡的(de)工作原理。
