摄像机的白平衡概述
发布时间:2021-06-14


白平衡是图像信号处理电路中的一个重要环节,它直接关系到图像色彩还原的准确程度。白平衡是摄像中的常用名词之一,要理解白平衡的概念,还得先从光和色说起。

光是一种电磁波,可见光的波长在380~780nm范围内,不同波长的光波在人眼内不仅引起光亮的感觉(亮度),还会引起不同的颜色感觉(色调)。波长由长到短变化时,人眼感觉的颜色依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,合称为光谱。白色光则是由各种波长的单色光混合起来作用于人眼产生的。

在日常生活中,我们所看到的景物的颜色不仅与其本身的物理特性有关,而且还与照射它的光源密切相关。物体被光照射时,能够吸收某些波长的光,反射或透射另一些波长的光,这部分反射或透射的光作用到我们眼中引起的颜色感觉就是物体的颜色。例如在日光照射下,红花能反射红光,吸收其他颜色的光,因而呈现红色;白色物体能反射各种波长的光,因而呈现白色。如果用红色光照射白色物体,则会呈红色。这表明,光源的色调会影响人眼对物体的颜色感觉,因此要正确再现物体的颜色,就必须选择合适的光源。

光源的色调通常用色温表示。将一种“绝对黑体辐射体”(如一个绝对不反射入射光的封闭的炭块)燃烧,在不同的温度下,它发射出的光的颜色不同,当某一类光源与绝对黑体在某一特定温度下辐射的光具有相同的特性时,这个特定温度就被定义为该光源的色温,用热力学绝对温标开尔文来表示,单位为K。开氏温标的0为摄氏温标的-273℃。任何光源,都可以用色温来表示(表1-1)。

不同光源的色温.jpg

由此可以看出,光源色温低,光线偏红;光源色温高,光线偏蓝。要正确再现景物的色彩,就必须控制光源的色温。

摄像机将其拍摄下来的信号再经还原成图像显示出来时,应该仍能反映出原来的颜色,这就是色彩还原。自然界物体的颜色成千上万,摄像机如何处理如此众多的颜色呢?人们发现,颜色的种类虽然多,但都可分解成红、绿、蓝三种基本颜色,在摄像机中只要对这三种基本颜色分别进行放大处理即可合成各种色彩。

白平衡电路实际上就是可对这三种颜色对应电信号分别调整放大的电路。因为白色刚好包含了全部三基色,如果白色调好了,其他色也就正确了。而且白色也是一种敏感的颜色,最容易看出是否偏色。因此,摄像机调白平衡是以白色物体为基准,调整电路中对红、蓝两种颜色的放大量(绿色的放大量保持不变),以达到白色平衡,使其输出到电视机显示屏上时,能够不偏色地显示出原白色图像。