论文部分内容阅读
1.引言
“白平衡”这个词对于大多数从事弱电行业的人来讲并不陌生，它是电视监控系统中摄像机的一项重要技术指标，虽说是重要技术指标，但大多数工程设计人员在选型和使用中都经常会忽略这一组数据，而正规检测报告中也没有这项指标的检测数据。
所谓“白平衡”就是描述显示器中红、绿、蓝三基色混合生成后白色精度的一项指标（引）。当我们用肉眼观看这大千世界时，在不同的光线下，可以准确分辨景物的颜色。但是摄像机没有人眼一样能自动准确的分辨，在不同的光线下，CCD对于景物颜色的识别会出现偏差，在这方面，白色物体的变化最为明显。色温越高，蓝色的成分越多，图像就会偏蓝；色温越低，红色的成分就越多，图像就会偏红。故若在工程使用中未设置好“白平衡”，或者未选择好合适的“白平衡”范围，那么就很容易出现偏色问题，比如在日光下（色温为6000K以上），视频图像会偏蓝，在室内日光灯下（色温为4000K-5000K），視频图像会偏绿，在室内钨丝灯下（色温为3000K以下），视频图像会偏黄。
2.白平衡问题分析——以某酒店式公寓监控系统为例
2.1白平衡问题的表现
我司在2010年张江集电港“天之骄子”酒店式公寓监控系统建设工程中有将近三分之一的视频图像出现偏色问题，而出现偏色问题的都为半球摄像机，且这些半球摄像机安装位置主要是在走廊通往室外消防楼梯的出入口，单元楼栋一层通往地下车库的楼梯口。
如图所示
上图右上侧出现偏黄的这幅视频图像是在关闭走廊灯及消防通道门后出现的偏色现象，若把走廊灯及消防通道门都打开，偏黄现象会有所缓解，但渐渐偏向于蓝色了（如上面右图），总之在一天内这个位置的半球摄像机会随着环境照度的变化而出现不同的偏色；上图出现偏蓝的这幅视频图像是在地下车库中性白色节能灯（色温为4500K-5000K）下的图像，因为地下车库环境照度一天之间并没有多大变化，故这个位置的图像一直偏蓝色。刚开始出现此问题，我们还并未重视，因为刚安装时并未设置细调，想等全部安装完以后再进一步细调，但等全部安装完成，调试完毕后，情况并未改变，到此我才发现问题其实比较严重了。我马上翻查了摄像机说明书，检查核对是否还需要设置哪个参数或还有哪个开关未拨正确，结果发现其中有一组“白平衡”开关我们并未设置，它分自动档和手动档，摄像机出厂设置都为自动“白平衡”档，当建筑物环境（照度，阴暗度）经常变化时，一般就是采用自动跟踪“白平衡”，自动跟踪“白平衡”会根据CCD电子耦合元件感受到光线自动调节基色始终为白色，这样视频就能正确反应出真实环境的颜色，而当周围环境始终保持某一状态固定不变的地方，摄像机“白平衡”一般需设置为 “手动档”，它是以设置手动档之前那一刻的“白色”作为基色，所以在不同位置需调整不同的白平衡参数来尽量还原真实的环境色彩。
2.2原因分析
出现偏色的最主要的因素是环境的色温高低，一般阳光直射下的色温为6000K，阴天或室内色温为3200K，傍晚色温为2000K，色温越高，视频图像越偏蓝，色温越低，视频越偏红（引），相对照上述工程，虽然我并未能测出当时的环境色温值，但根据实际情况，天之骄子公寓每层走廊通往室外消防楼梯口处在白天大晴天的环境照度与阳光直射下的色温略低，再加上楼道内配有冷白色节能灯（色温为5000K），并且光线强度均匀，故视频图像中走廊颜色偏蓝，走廊在晚上时色温低于1000K，故所显示视频图像偏橘黄；楼栋通往地下车库出入口主要光源就是前室的中性白色节能灯（4500K-5000K），而地下车库较暗，光线强度反差较大，以摄像机位置看为强光源，故环境色温比前室中性白色节能灯的色温还要略高，故视频图像中走廊颜色偏蓝，而在这个工程中出现的偏色问题也直观的印证了这个理论的正确性。所以最后这个工程的在重新根据现场实际情况调整了“白平衡”的手自动，走廊处因环境照度变换大，用自动白平衡，并把摄像机的“白平衡”范围调大，以适应各种环境照度；而像地下车库环境照度基本为灯光源，环境照度变化较小，故用手动调整“白平衡”参数至与环境想适应的色温，以达到最佳效果。
3.解决白平衡问题的方法
为了检验自动白平衡是否适合场景，首先将白平衡开关拨到“自动AUTO挡”，然后分别在室内自然光和室外阳光下拍摄同一张白纸，观察对比两次拍摄的效果。假如两次效果一致并且白色理想，则表明自动白平衡性能正常，否则性能欠佳。若性能欠佳，则说明外界条件超出白平衡自动调节功能以外，图像会略带红色或蓝色或黄色，在这种情况下，就需要手动调整白平衡了。第一步：因为偏色主要是对白色的不正常反应，故需寻找白色参照物，如白纸或白色的墙壁一类的东西，在工程上最方便的就是白墙。第二步：把摄像机变焦镜头调到广角端，若摄像机在室外则在自然光下镜头对准白纸或白墙，若摄像机在室内，则在正常室内灯光下对准白纸或白墙。第三步：按一下白平衡调整按钮手动白平衡调节，当白平衡手动调整完成，监视器屏幕应该显示白色或近似白色。在进行人工调整时，重点是要根据画面要求按主要光源进行调整。如拍摄主体是在室外或白天，则根据周围光线进行白平衡调整；若在夜景或室内下，要根据被摄主体的灯光来调整；但是在调试时都需避免逆光。经过多次已完工程的经验教训，作为我们设计人员和工程技术人员，都应重视“白平衡”这一指标，因为在工程设计阶段，我们并未知晓现场实际的色温情况，所以我们在摄像机选型及调试时应注意尽可能挑选“白平衡”范围大及尽量包含几种常见环境状态的色温的摄像机，同时在施工阶段全面安装摄像机前应取部分摄像机先行安装作为检查和试验调试用，这样才能有效避免此类情况和减少相应经济损失。
（作者单位：上海宝通汎球电子有限公司）
“白平衡”这个词对于大多数从事弱电行业的人来讲并不陌生，它是电视监控系统中摄像机的一项重要技术指标，虽说是重要技术指标，但大多数工程设计人员在选型和使用中都经常会忽略这一组数据，而正规检测报告中也没有这项指标的检测数据。
所谓“白平衡”就是描述显示器中红、绿、蓝三基色混合生成后白色精度的一项指标（引）。当我们用肉眼观看这大千世界时，在不同的光线下，可以准确分辨景物的颜色。但是摄像机没有人眼一样能自动准确的分辨，在不同的光线下，CCD对于景物颜色的识别会出现偏差，在这方面，白色物体的变化最为明显。色温越高，蓝色的成分越多，图像就会偏蓝；色温越低，红色的成分就越多，图像就会偏红。故若在工程使用中未设置好“白平衡”，或者未选择好合适的“白平衡”范围，那么就很容易出现偏色问题，比如在日光下（色温为6000K以上），视频图像会偏蓝，在室内日光灯下（色温为4000K-5000K），視频图像会偏绿，在室内钨丝灯下（色温为3000K以下），视频图像会偏黄。
2.白平衡问题分析——以某酒店式公寓监控系统为例
2.1白平衡问题的表现
我司在2010年张江集电港“天之骄子”酒店式公寓监控系统建设工程中有将近三分之一的视频图像出现偏色问题，而出现偏色问题的都为半球摄像机，且这些半球摄像机安装位置主要是在走廊通往室外消防楼梯的出入口，单元楼栋一层通往地下车库的楼梯口。
如图所示
上图右上侧出现偏黄的这幅视频图像是在关闭走廊灯及消防通道门后出现的偏色现象，若把走廊灯及消防通道门都打开，偏黄现象会有所缓解，但渐渐偏向于蓝色了（如上面右图），总之在一天内这个位置的半球摄像机会随着环境照度的变化而出现不同的偏色；上图出现偏蓝的这幅视频图像是在地下车库中性白色节能灯（色温为4500K-5000K）下的图像，因为地下车库环境照度一天之间并没有多大变化，故这个位置的图像一直偏蓝色。刚开始出现此问题，我们还并未重视，因为刚安装时并未设置细调，想等全部安装完以后再进一步细调，但等全部安装完成，调试完毕后，情况并未改变，到此我才发现问题其实比较严重了。我马上翻查了摄像机说明书，检查核对是否还需要设置哪个参数或还有哪个开关未拨正确，结果发现其中有一组“白平衡”开关我们并未设置，它分自动档和手动档，摄像机出厂设置都为自动“白平衡”档，当建筑物环境（照度，阴暗度）经常变化时，一般就是采用自动跟踪“白平衡”，自动跟踪“白平衡”会根据CCD电子耦合元件感受到光线自动调节基色始终为白色，这样视频就能正确反应出真实环境的颜色，而当周围环境始终保持某一状态固定不变的地方，摄像机“白平衡”一般需设置为 “手动档”，它是以设置手动档之前那一刻的“白色”作为基色，所以在不同位置需调整不同的白平衡参数来尽量还原真实的环境色彩。
2.2原因分析
出现偏色的最主要的因素是环境的色温高低，一般阳光直射下的色温为6000K，阴天或室内色温为3200K，傍晚色温为2000K，色温越高，视频图像越偏蓝，色温越低，视频越偏红（引），相对照上述工程，虽然我并未能测出当时的环境色温值，但根据实际情况，天之骄子公寓每层走廊通往室外消防楼梯口处在白天大晴天的环境照度与阳光直射下的色温略低，再加上楼道内配有冷白色节能灯（色温为5000K），并且光线强度均匀，故视频图像中走廊颜色偏蓝，走廊在晚上时色温低于1000K，故所显示视频图像偏橘黄；楼栋通往地下车库出入口主要光源就是前室的中性白色节能灯（4500K-5000K），而地下车库较暗，光线强度反差较大，以摄像机位置看为强光源，故环境色温比前室中性白色节能灯的色温还要略高，故视频图像中走廊颜色偏蓝，而在这个工程中出现的偏色问题也直观的印证了这个理论的正确性。所以最后这个工程的在重新根据现场实际情况调整了“白平衡”的手自动，走廊处因环境照度变换大，用自动白平衡，并把摄像机的“白平衡”范围调大，以适应各种环境照度；而像地下车库环境照度基本为灯光源，环境照度变化较小，故用手动调整“白平衡”参数至与环境想适应的色温，以达到最佳效果。
3.解决白平衡问题的方法
为了检验自动白平衡是否适合场景，首先将白平衡开关拨到“自动AUTO挡”，然后分别在室内自然光和室外阳光下拍摄同一张白纸，观察对比两次拍摄的效果。假如两次效果一致并且白色理想，则表明自动白平衡性能正常，否则性能欠佳。若性能欠佳，则说明外界条件超出白平衡自动调节功能以外，图像会略带红色或蓝色或黄色，在这种情况下，就需要手动调整白平衡了。第一步：因为偏色主要是对白色的不正常反应，故需寻找白色参照物，如白纸或白色的墙壁一类的东西，在工程上最方便的就是白墙。第二步：把摄像机变焦镜头调到广角端，若摄像机在室外则在自然光下镜头对准白纸或白墙，若摄像机在室内，则在正常室内灯光下对准白纸或白墙。第三步：按一下白平衡调整按钮手动白平衡调节，当白平衡手动调整完成，监视器屏幕应该显示白色或近似白色。在进行人工调整时，重点是要根据画面要求按主要光源进行调整。如拍摄主体是在室外或白天，则根据周围光线进行白平衡调整；若在夜景或室内下，要根据被摄主体的灯光来调整；但是在调试时都需避免逆光。经过多次已完工程的经验教训，作为我们设计人员和工程技术人员，都应重视“白平衡”这一指标，因为在工程设计阶段，我们并未知晓现场实际的色温情况，所以我们在摄像机选型及调试时应注意尽可能挑选“白平衡”范围大及尽量包含几种常见环境状态的色温的摄像机，同时在施工阶段全面安装摄像机前应取部分摄像机先行安装作为检查和试验调试用，这样才能有效避免此类情况和减少相应经济损失。
（作者单位：上海宝通汎球电子有限公司）