苏州电视台新闻频道:《巧用数码单反相机自动白平衡校准显示器屏幕白场》

来源:百度文库 编辑:偶看新闻 时间:2024/04/20 17:30:57
请大家先看这个图,你认为这两台显示器的白场哪个更有利看图作图呢,这个问题我们先放到后面讨论。


在本文开始前先给个提示,目前流行的显示器厂家或公认设定的几个色温标准为:
印业平面设计标准的5500°K, 广谱默认标准的6500°K, 和日本早期标准的9300°K。这些标准如果用物理数据来测量几乎没有一
个白场可以达到RGB=1:1:1的。也即,是靠人眼和大脑的适应来取得“平衡”而得到一个感觉上的“纯白场”。

玩摄影和摄影后期PS的人,都想拥有一部素质好的专业显示器,或者弄一个显示器校正仪器“蜘蛛”,但是专业显示器的价格
很昂贵,而最廉价的“蜘蛛”价格也在千元左右,而且“蜘蛛”多为名用民用级别,误差也比较大。使用专业色温表嘛,其价格又
在万元以上,还需要订货而且也不是一般人收入所能及的。
这里给大家介绍一种利用数码单反相机自动白平衡拍摄显示器银屏的方法,办法省钱且简单实用。更重要的是,因为此法得到的白
场是物理和硬件上的RGB=1:1:1,用此方法得到的显示器白场是真正意义上的模拟人眼和大脑看到的白场!它没有以往我们变换不
同显示器色温后的那种视觉不适应感。在这里老编一并特将流散与其它帖子里的技巧总结在这里,希望能给你带来一些帮助。

原理及特点
1、用数码相机的自动白平衡拍摄屏幕,就相当于用色温表测量显示器的屏幕白场色温,其实自动白平衡色温检测要比专业色温
表来的准,因为它是RGB传感器三元检测方式,精度很高。只是测量的色温读数需要在PS3软件解码RAW文件后才能看到具体的显
示器屏幕色温,例如用PS信息检测板息显示拍摄的屏幕照片,看RGB的参数是否一致或接近,如果有个别偏差,你可以调整显
示器上的RGB按钮予以补偿,然后再拍摄一张,一般三五次就可以调整平衡了。

2、灰阶级别用PS的伽玛就可以调整到位,这不是很难的事情。至于显示器局部偏色,那是民用级显像管的色纯度离散性造成的。
因此用蜘蛛的检测头点测就很难校准整屏,即使校准了也是随机软件计算的平均值,其局部区域仍会有偏色。而拍摄屏幕校准的
效果和蜘蛛的道理一样,此法省钱而且有乐趣,还可以学到一些知识。
拍摄屏幕可以得到一个整体屏幕的RGB平衡值,允许局部有3-8的误差,只要大多采样点数据基本平衡就可以了,因为我们的眼睛
感受到的是显示器屏幕的整体白场,所以当屏幕白场基本平衡就可以做图了,达到的目的与“蜘蛛”是一样的。

附伽玛灰阶校正图:


具体操作方法:
为了得到一个整屏白场,先新建一个txt空文档,将其最大化作为显示器白场,用相机的自动白平衡设置,满画面取景,关闭镜头
的AF自动对焦开关,在全黑环境下用虚焦小光圈拍摄一张RAW格式的照片,在PS3里打开后可以看到具体的色温值,再用鼠标在屏
幕照片上滑动或用滴管工具采样,采样参数可在PS信息版上读取。如果参数不平衡,调调显示器RGB旋钮,再拍摄....几次即可
找平。下图是价格800元的“LG未来窗F730B”民用CRT显示器屏幕白场调整实例,可以看到显示器照片上四角与中心位置采得到的
RGB平衡参数:


需要说明的是,调节显示器上的色温调节钮,在屏幕上显示的RGB参数在1:1:1时,例如RGB=75时白场并不是平衡的,所以拍一
张照片后,在PS软件中用信息板查屏幕照片,看参数才知道具体需要调整那个按钮的值使其平衡。也即,相机的自动白平衡
(色温表)记录到显示器屏幕白场的具体读数在照片上,而调整读数的按钮在显示器上,不在相机上,相机只是记录作用。
欲想得到准确的色温,就得经过几次学习与劳动才能获得....拍照时需要用小光圈以便消除暗角便于观察。

关于人眼看色的“恒常性”
既然照片中有白色,说明相机白平衡点测是准的,余下的被认为是偏色的颜色,可以解释为下:
1、片中有白(非过溢的RGB=255)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、鉴于人眼的所谓“恒常性”是建立在白与黑参照基础上的,因为
大脑参与了眼睛的白平衡过程,因此它很顽固,所以人眼的
生理白平衡并不能有效平衡显示器上看见的照片固定色彩;这是因为显示器上照片的颜色本身已经被阴极罩的RGB点阵浓缩了
(相纸照片或打印、出版物类同),加之显示器白场不平衡,它们的色彩浓度比自然物质粒靠反射颜色的色度要强得多。

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物理上的白场失衡。恒常性的实质
也在于此,所以调校显示器白场和后期的校色就显得非常重要,当我们把显示器白场平衡了,把照片上那些觉得别扭的颜色去
除掉后,眼睛看着就顺当多了。
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。

相关理论原理参考文章:
《自动白平衡基本原理与应用实例看图说话》
http://forum.xitek.com/showthread.php?threadid=579003

白平衡小知识:
讨论这个问题前,一定要抛开所谓“艺术色”的非技术概念的干扰,否则白平衡的物理性理论就无法成立。
故名思意,
白平衡对于光源来说就是三基色RGB(红、绿、蓝)=1:1:1时的平衡色(此时光源的七色谱分量平衡)。对于光源
照射到白纸上的反射颜色就是CMY(青、品红、黄)=1:1:1时的平衡(此时光源的七色谱分量平衡)。

事实上在现实自然环境中,阳光的色温会受到地球与太阳的照射角度(比如早晨、中午、旁晚)与穿过大气的不同厚度的变化而变
化,例如早晨和旁晚,阳光斜射透过大气的厚度要比中午浓厚很多,此时段的色温就低。中午阳光透过大气的厚度基本是垂直的,
科学家经过大量测试把摄影用色温归纳总结如下:

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)

白平衡与色温在摄影上的关系:
看到这里你一定很糊涂,别急咱们先把概念搞清楚。
摄影的色温实际意义是以还原标准白为原则,而不是要把色温的实际光色反
映平衡成白色。
这里就需要模拟人眼看色的白平衡还原中性色:白、灰、黑的技术。由于人眼对白色的色倾向(偏色)最敏感,
故白平衡也由此得来。这就和白纸上作画的道理一样,无论你的作画是抽象的艺术色,亦或是真实描绘景物的颜色,都首先要承
认一个真理,那就是在无色纯白的白纸上作画才能如实反映你所用颜色所表现的意图。
OK, 现在来讲白平衡就有意义了,让我
们把这个你感到糊涂的问题展开来讲,先从数码相机的白平衡与色温的关系开始。
我们把抽象的色温定义用比较容易理解的方式来讲,比如上面白炽灯的色温是3000°K,光色是发黄的,这个不用我说了吧,你的
眼睛和我的一样。

直射阳光,也即中午的阳光色温是5200°K,这个也不用我多说,都知道是标准色温,当然正午的阳光的色温照在白纸上你看到就是
“标准白”了(如果你不是故意拿张黄纸的话)。看到这里,你糊涂的问题就回到了前面
“中午阳光透过大气的厚度基本是垂直
的”
上来了,你明白了吧。

现在咱们再把问题扯到白炽灯的色温的3000°K上,请允许老编测试一下你的理解能力。假定我说早上和旁晚的阳光色温和白炽灯的
色温的3000°K没啥区别,你肯定会跟我急眼:“你胡说,相机的白平衡设定上压根就没有分早上阳光和下午阳光,只有一个标定阳
光白平衡”。你急了眼才好,我也能继续说下去了。

我先打断一下,请你看下面这个图示。这是一盏钨丝卤素灯,它也是白炽灯的一种,只是发光效率高点而已。如果抛开“摄影白平衡”
概念,传统色温观念来看,下图显示的3200°K色温就是这盏灯的实际色温值。但是从4950°K的色温参数上看它近乎于白色,这
与视觉感受的白炽灯光色相差甚远,想像一下,如果环境中有其它颜色的物体会是什么情况呢?毫无疑问,肯定会统统被白平衡洗了
脑,变成了鬼绿魔蓝。

为了验证数码单反相机自动白平衡模拟人眼看物白平衡的存在,我们来做两个试验看看:

实验一1、白炽灯色温验证,图例中上面是相机自动白平衡设置时拍摄的光色,很明显,相机模拟了人眼所见的光色,其泛
色温值显示为4950°K。下面的图我对三个RGB采样点做了色温和色调调整,使之RGB参数基本达到平衡, 卤素灯视觉感受为白色
后,色温显示为3200°K这就验证了相机自动白平衡并非是用来平衡眼睛应该感受到的颜色,并使之变成违背人眼所见的纯白
色。是这个道理吧。


实验二
2、白色LED发光二极管手电筒色温验证
,这种手电的光很刺眼,在其它光源环境的参照下人眼感觉是青白色。实际拍摄的照
片也反映了这种光色(这正是相机白平衡模拟人眼的结果)。测试泛色温值为5750°K, 很显然这种LED灯的色温不可能做到近似阳
光的色温。
OK,再看下图,当我们将色温滑块调整到8500K时,三个采样点参数接近平衡,此时眼睛的感受是白光。这个试验证明了人眼在没
有其它光源参照下看到的光色(白色)。实验得知这个LED手电筒的实际色温是8500°K(青蓝色),而非5750°K的纯白色。
这个实验还告诉我们,色温8000°K时产生阴影蓝的道理。何况这LED灯是8500°K。


有人看到这里可能会更急眼:“你这是把所有应该的光色统统洗脑成白色了”。我要问你的问题是,在白炽灯下你看到的白纸或陶瓷盘
子是不是白色?你一定会说是白的。这就对了,
因为你的脑子和眼睛在作怪,把正午阳光下看到的白色、黑色等固有色顽固的存
储于大脑中,随时调出来当白平衡的参照对比,是这样吧。这也是所谓的人眼(脑)的“恒常性”在作怪,但人眼(脑)的“恒

常性”对显示器上照片的颜色显得无能为力了,这是不以己意识而改变的事实。


对了,你不但说在餐馆吃饭时看到昏黄的灯光下的瓷碗是白色的,而且你的眼睛还很诚实,能够区别那盏钨丝灯泡确实不很白。
OK,谢谢你的合作。到此我要说的问题也快有结论啦,谢谢。

上面实验二的第二张有色卡的图是用来验证第一张LED灯实验图自定义在8500°K时的白平衡还原情况(同一盏LED灯)。图二的
上图是自动白平衡设置,下图是相机设置在“阴影白平衡”档上拍摄的情况,PS颜色版信息参数显示了RGB平衡的色倾向。

现在把问题回到严肃的技术上来,数码相机的白平衡到底是怎么工作的,这问题大家都想知道。其实很简单,就是在模拟人眼的
“生理白平衡”。你会问数码相机以啥为依据平衡白色,这个问题开头已经说过了:
“故名思意,白平衡对于光源来说就是三基色
RGB(红、绿、蓝)=1:1:1时的平衡色——白!”

需要强调的是,这里问题的关键,亦或说是一种技术概念吧,我们并不希望相机平衡整个场景的色温使之白平衡化,如果是那样,
其后果就是无论早晨、中午和旁晚,照片的颜色都变成了标准色温的正午拍摄的颜色,也就和上面的示图一样了,摄影也就失去
了真实记录时段场景光色的意义了,除非你喜欢黑白照片。

现代数码相机的白平衡可以根据检测到的白点自动进行运算,得出早晨和旁晚的白平衡应该平衡什么,不该平衡什么。例如早上
的白衣裳或白纸应该是白色,环境色倾向却又是昏黄色。这就和白炽灯下你看到的瓷盘是白色,环境光色是昏黄的视觉感受一样了。

我想,问题到这里方才进入本帖的主题思想与概念。现在把问题转移到显示器白场颜色上来。上述数码相机白平衡的原理和概念在
显示器上正好相反,
显示器需要的是纯白场。
也即一张作画用的洁白无暇的白纸!所以我们要想得到真实的照片颜色,哪怕它是偏色的照片,显示器必须是纯白的,这样
才能用眼睛观察到你拍到的照片颜色哪里有错。
问题回到了本文开始的那张显示器插图上,现在你是不是觉得右边那台显示器颜
色实在黄透了呢。

色彩还原的原则:
1、本文的原则是数码相机白平衡要准,在捕捉到白色的基础下才能忠实记录到各个色温时段拍到的环境色。
2、显示器的白场一定要是R:G:B=1:1:1, 这样才在白纸上看到你的照片上的真实颜色,哪怕它是一张偏色的照片。
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补充实验,这些实验让我们对手中的单反数码相机的自动白平衡和某些光源产品有了更深的认识和应用启发。也即,利用数码单反
相机的自动白平衡测量色温的精确基本满足摄影和摄影后期的需要,误差并不大。

厂家标称的三基色6500°K荧光灯管


用自动白平衡拍摄测试到裸管点亮不加灯罩的实测色温为5350°K(此证厂家标称色温误差很大)


加上灯罩后的实测色温。很明显,乳白色灯罩并非能够透过全色谱,它相当一个滤色镜,滤掉了部分C(青色)光谱,使得色温降
低了350K变成了5000°K色温。(测试照片为原始RAW记录信息)


为了更准确的解释本文叙述的使用相机自动白平衡拍摄屏幕得到的色温,和利用PS信息采样读取参数方法的原理。这里需要补充
说明和解释几个问题:
1、由于相机使用自动白平衡拍摄,故难免产生相机的自动平衡自动均衡带来的误差。
2、用调整显示器RGB按钮来补偿采样参数的失衡后得到的是最接近光源的原始色温。

鉴于以上因素,下图的试验验证了相机自动白平衡自动均衡了光源的例子。也即:在PS里对RAW解码后得到的白场参数需要调整
“色温”滑杆使得采样数据最接近RGB=1:1:1。这个试验目的是为在显示器上调正RGB哪个按钮提供一个基本取向。举例说明:下图
的采样数据看起来RGB平衡并不十分满意


再看下图

这个图比上图的原始数据更为平衡,是因为我们将色温滑块向蓝色(高色温)方向调整到RGB参数基本平衡时的情况(也就是说OPPLE
三基色荧光灯的精确色温是4400°K),而色调滑块也往紫色方向调整了+1得到的白场。此例告诉我们,在用本文方法校准显示器时,
需要调整RGB按钮的B需要加少许,G需要减少需。(这个误差就是相机自动白平衡的误差)可能这些叙述大家看起来很不容易理解,不
过懂得三基色三补色校色原理的人一定明白。
实际上等于对硬件显示器的白场进行“校色”,故此本文的方法适合掌握一些有关基础的用户。

小结:
这种方法简单有效,做起来有趣,而且在照片上能看到屏幕上分布的色斑,“蜘蛛”就没这么全面。此法即省了钱又办了事多好呀。
用这个方法还可以发现和看到自己显示器色的纯度到底有多纯,非常直观。更妙的是用此法的显示器色温不一定非要是5000-6500°K,
甚至低到4400°K照样可以用,而且保持屏幕白场不发黄,没有传统方法改变显示器色温后眼睛不适应的情况。
还可把显示器对比
度降低点,能够延长显像管的寿命。

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注:
本文未提及色域及ICC预置问题(例如“蜘蛛”提供的程序),是因为任何显示器ICC配置其最根本的基础原则都是RGB=1:1:1,
所以对本文的方法意义不大。本人的显示器显卡设置ICC为Adobe RGB1998所有照片也为Adobe RGB1998,全盘统一。具体
色彩还原可参看下面链接的帖子。