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 ☉ 為什麼目前所有高級攝相機的自動白平衡AWB 經常會拍出有色彩偏差的相片呢?


除了早期少數高級昂貴的單眼數碼相機具有獨立無遮蔽外置白平衡濾鏡,如 Nikon D2X等,目前所有的攝相機,包括單眼相機,微單相機,數碼相機,錄影機,手機,平板電腦和電腦攝相頭等,全是利用邏輯演算自動白平衡(AWB)來推算攝影現場的白平衡數值,而不是以實體光學濾鏡方式提供具體實在的攝影現場的白平衡值(FWB, Filter White Balance)

每一家相機/手機廠商都有其獨特的白平衡演算公式與加權計算方式,以不公開的黑箱作業方式運用在其相機上,每家的自動白平衡系統自然各自不同,經常出現計算精確度失準色彩失真現象。把各大廠牌的代表性單眼/微單相機在同一時間針對同一攝影場景以其自動白平衡(AWB)拍攝一張相片,拿來比較時,就可發現每一張相片的整體色彩各自不同,而現實的攝影現場的整體真實色彩卻只有一種而已,由此可見目前各大相機廠牌的自動白平衡演算的失誤有多嚴重了。

白平衡的基本概念是:不論在什麼光源下都能將白色還原為白色。所謂的自動白平衡功能,就是將偏色照明下的顏色,自動還原在標準照明(國際照明委員會CIE訂定為色溫6500K的D65光源)下的顏色。色彩還原的定義,是,對環境色真實的呈現光源的顏色是色溫本身;而相機的白平衡目的卻是糾正光源顏色引起的偏色。這也是造成許多相機在黃昏時拍出中午情調錯誤環境色彩的主要原因!

攝相機的自動白平衡模擬演算有數種:

灰色世界演算法 Gray world Assumption
灰度世界理論:這個理論認為任何一幅圖像,當有足夠的色彩變化時,其 R,G,B 分量均值會趨於平衡(即 RGB 三個數值相等,也就是說應當是黑白灰類型的顏色)。這個理論在全局白平衡中得到廣泛應用,特點是能夠利用更多的圖像資訊來做判斷,但在面對色彩較為單一的圖像時就顯得有些乏力了。

標準差加權灰色世界演算法 Standard Deviation Gray World Assumption
標準差加權灰度世界演算法是針對上一個演算法的改進,它的原理是把圖像等分成幾塊,然後對每個塊利用統計學進行分析,看裏面顏色的豐富程度,顏色多的就加權,顏色少得就減少權重,最後求和得出一個平均值。根據這個相對精確的數值來進行RGB數值的修正。

全反射演算法 Perfect Reflector Assumption
全反射理論:一幅圖像中亮度最大的點就是白點,即假設在YCbCr空間中Y值最大的點為白色,以此來校正整幅圖像。特點是只考慮色彩最亮的那部分,跟上面的灰度世界理論正好相反,在處理色彩偏單調的圖像時效果好些,但面對顏色豐富的圖片時,因為最亮的點不一定是白色的,有可能會出現偏色或矯枉過正的情況。

所有已知或未公開的相機自動白平衡邏輯演算在不同的光源或攝影場拍攝時,因環境的複雜性和其邏輯演算不完善,而經常出現相片、影片色彩失真的現象,極不可靠! 當然相機廠商每出一台新相機都會對其自動平白衡邏輯演算程式加以改善,但這程式改善進行已經近20年了,代代改善仍是不可靠! 除了改用本公司的發明專利技術,以內建或外接指向式濾鏡白平衡裝置在下一代新相機外,目前所有攝相機白平衡(AWB)色彩失準現象將會在每一型新相機存在的。

現代單反、無反相機的自動白平衡在攝影棚的標準燈光下表現極佳,尤其在拍攝現場中出現標準白色或標準灰色時,其色溫值與色調值的設定精準,可說是近乎完美。

其採光的光線是場景的入射光,雖然與雷諾指向性白平衡濾鏡的採光是一樣的,也同樣把相機當作色溫計使用。然而所有相機在戶外、使用時就經常性的拍出有色偏現象的相片或影片。

相機自動白平衡有先天的二大光學物理的缺陷盲點很難克服:

1。取光範圍過大: 雖然相片衹是拍下限定範圍的相片,但在使用時,其鏡頭前玉卻是接收了鏡頭前方近180度空間內的所有光源與色源而被讀取。所讀取的色溫值與色調值絕對不符合相片中真實場景的數值,經常會有偏差的產生。

2。攝影現場沒有精準白色或灰色的存在: 一但攝影現場沒有精準白色或灰色的存在時,相機自動白平衡就以預定邏輯演算模式計算現場的白色值。雖然現代的相機和照相手機的自動白平衡已發展的在一些場景可以滿意使用,但在許多場景使用時,其色溫值與色調值的錯誤演算結果也是經常發生。



 

 

 

相機自動白平衡

雷諾指向性白平衡濾光鏡

工作原理

邏輯運算。經由鏡頭得到的影相,用相機微電腦處理器以邏輯運算求得該場景的色溫值。

物理光學運用,把相機當作專業色溫計使用,場景光線經由白平衡濾光鏡到感光元件而得到準確的現場色溫補償值,還原白色。

有無實體濾鏡

有。使用專利結構真實白平衡濾光鏡

光線範圍選擇能力

弱,鏡頭前方空間180度取光

遮蔽指向式限定範圍取光

邏輯計算結果

有時準,有時不準

不使用邏輯運算,不產生運算錯誤

色溫(色彩)準確度

有時很準確但有時計算錯誤導致嚴重色偏

能準確拍出真實色彩的相片和影片,大幅提高拍照作品可看性

使用便利性

極佳

在新場景拍攝前須使用濾光鏡作手動白平衡鎖定動作

耗電性

開機後一直處於白平衡分析運算,不但耗用大量微處理器運算性能,同時也極度使用電池電力

作過白平衡鎖定動作後,自動白平衡就停止作用,不在這功能上消耗電力,可延長電池使用時間。有效降低相機操作溫度。

相片效果

有時不錯,有時色彩出錯。拍攝沒使用專業灰卡時,想後製調復現場色彩極為困難

色彩準確度比美專業攝影師在現場使用專業灰卡拍攝RAW,再以LightRoom後製方式還原現場色彩的傳統方式。難分上下!

錄影效果

移動鏡頭方向時會有白平衡運算不即時正確反應而造成的影片色偏和色彩漂移現象

在同一光源場景能保持穩定而正確的色彩比美頂級專業錄影