如何校准数字照相机及其色彩管理

数字照相机的颜色特征化过程和扫描仪十分相似。但是由于扫描仪有固定光源，且照度稳定，而数字照相机的拍摄光源条件是经常变换的，没有固定的环境光源条件，因此想得到完全准确的ICC特性文件是比较困难的。例如，数字照相机工作的环境光照，有时是阳光明媚的晴天光线，有时是灰蒙蒙的阴天云，又有时是夜间的人工光源。所以，要求相机对不同的场景有不同的响应，以能适应照明条件的改变对动态范围和颜色色温的影响。

对数字照相机进行色彩管理的另一个困难就是数字照相机面对的是真实的物体，有些颜色数字照相机不一定能够准确地分辨出来，而扫描仪扫描的是几种原色形成的颜色，相对来说捕捉难度要小一些。因此，在所有输入、显示和输出设备中，数字照相机的色彩管理难度是最大的。一般情况下，色彩管理的作用也最难发挥效率，但对于一些可控条件下的拍摄（如影棚等可控的、稳定光源的环境下的拍摄），色彩管理是可行且可信的。创建数字照相机的ICC特性文件之前首先要做好数字照相机的校准。数字照相机的校准主要是通过白平衡实现。

1.数字照相机的白平衡

白平衡（White Balance），就是相机在某种光源下，RGB三原色对于白色的响应基本一致。在数码摄影中，如果白色还原正确，其他颜色还原也就基本正确了，否则就会出现偏色。我们知道，不同的光源发出光的色调是不同的，物体的颜色会因投射光线颜色的不同而产生改变，同一个物体在不同光线的场合下拍摄出的照片会有不同的颜色。为了能让相机拍摄出的图像色彩与人眼所看到的基本一样，就需要“白平衡”来调整。实质上是在确定的照明条件下，调整相机的响应，使其对场景中的光源色（以及非彩色）有近似相同的三通道（RGD）响应值。白平衡能使相机在各种光线条件下拍摄出的照片色彩和人眼所见的基本相同。

对白平衡的设置大约采取室内摄影棚白平衡的设置和室外外景白平衡的设置两种方式。

（1）室内摄影棚白平衡的设置。

室内摄影棚的白平衡设置必须注意以下七点：

① 确保曝光必须准确，即光圈与快门的设置准确；

② 必须使用纯白色的纸、塑料泡沫等纯白物体作为参照物；

③ 白色参照物的位置必须放在被摄物的位置；

④ 白色参照物必须充满整个取景框；

⑤ 白平衡设置步骤必须严格遵循说明书的程序进行；(www.xing528.com)

⑥ 操作完毕后，必须确认相机显示白平衡操作准确、可行；

⑦ 一旦将白平衡设置完毕，必须牢记拍摄时灯位只能做左右或高低的轻微调整，而不能对灯位进行前进或后退的调整，否则将影响曝光的准确性，从而带来白平衡的偏差。

（2）室外景白平衡的设置。

由于外景光线的变化相对复杂，使用自定义白平衡给操作带来极大的烦琐性和复杂性，因此在外景拍摄时可选用自动白平衡来处理。由于数字照相机的特殊性，室外拍摄应避免在强烈阳光的直射下拍摄，同时注意正确补光，以免太多的光造成不应有的溢出现象，而对画面的色彩、层次、细节造成损坏。如果在外景拍摄时要使用自定义白平衡，那么其操作步骤要求同室内一样。风景的取景一般多为天空、海边、江水、河水，因此在背景上常出现大面积的亮光和杂光，这时用一把黑色的遮阳伞，让相机处在遮阳伞的阴影中拍摄外景，会取得意想不到的效果。

当前常用的数字照相机都使用一个传感器面阵，以及与各微小传感器配合的滤色片。这种相机也称为彩色滤色片阵列（CFA）相机。其中每个传感器只捕获一种原色，通常是红、绿、蓝三色中的一色。每个传感器捕获的图像为灰度图像，且在捕获其他原色的传感器位置处的灰度值通过插值计算获得，彩色图像则由三个灰度图像处理得到。几乎所有的CFA相机都提供一个白平衡的功能，它并不调整相机对光的实际响应，而是通过改变原始灰度图像的方法来修正拍摄影像数据。图15.2显示了Canon数字照相机内的白平衡设置，用户可以选择“自定义白平衡”或“自动白平衡”。

当拍摄JPEG格式图像时，“自定义白平衡”选项完成的操作过程是使用相机内部的白平衡设定功能，对原始数据进行白平衡（对比度、清晰度、颜色矩阵等）修正。因此，如果我们为相机的JPEG捕获方式建立ICC特性文件，则应选择“自定义白平衡”设置，并在这种色温控制下拍摄建立特性文件所需要的色标。当我们选用图像的原始数据（RAW）文件格式时，白平衡设定对捕获的原始数据是没有任何作用的，又由于原始数据只是灰度图像，只有通过处理才能成为彩色影像，所以不能直接为原始数据建立特性文件。但是，原始数据是需经过转换器按某种方式进行解释并形成彩色图像的。因此，我们也可以对某个特定的原始数据转换器形成的彩色图像进行特性化。那么，选择“自定义白平衡”仍是一个不错的选择，即使用这个白平衡对原始数据进行转换，而不是依赖相机的自动白平衡或原始数据转换器的估算。

图15.2　Canon数字照相机内白平衡设置

如果不尽如人意，相机既不能设置自定义的白平衡，也不能定制灰平衡，那么它就不适合做色彩管理，因为它无法固定下来一个合适的响应。对这种相机所能做的也只是在所选择的编辑颜色空间里直接打开一幅拍摄图像，利用已经校准的显示器作为参考，进行必要的颜色编辑和修改。

2.数字照相机的灰平衡

许多数字照相机还可以自定义灰平衡。进行这样的操作之后，无论当前照明条件如何，相机的白、灰、黑都会还原为中性，CCD内色偏也会被纠正。例如，爱色丽Color Checker灰平衡卡可以一直保持光学中性。这意味它们反射同等量的红、绿和蓝色光，每次都可以给出真正的灰平衡。具体实现灰平衡的方法是：拿出灰平衡卡，置于场景内，保证照明光线与拍照时设置的完全一致并均匀。把照相机靠近灰平衡卡直到它填满取景器，并按相机中自定义灰平衡的说明进行操作，这样就可以为相机做一个快速的灰平衡。