色彩管理实操之手动调整白平衡

ZUNZHENG

色彩管理测试中有几组指标是相关的，可以一起解读。其中一组常用的指标是白点、灰阶的DE2000、色温和RGBLevels。下面测试图中测试的监视器指标是通过一组灰阶测试卡，由仪器测量分析得到的结果，反映了由黑到白整个灰阶范围的指标变化。可以看到这台监视器经过一段时间的使用，白点、灰阶的DE2000、色温和RGBLevels都有不同程度的偏离（绿色的是标准参考线）。

监视器亮度以及上述指标白点、色温和RGBLevels在一定的使用时间，环境温度等条件下，很容易产生误差，这时就需要对监视器做日常校正。监视器自动校正，色彩管理软件基于1DLUT和3DLUT的校正是最精确和完整的工作流程，可以最大限度保证相关指标的准确。但是很多时候由于时间，环境的限制，需要快速修正白平衡相关的指标，改善监视器的观感差异，这时候就需要手动调整白平衡。

本文以尊正监视器为例，简要介绍手动调整白平衡相关指标（白点、灰阶的DE2000、色温和RGBLevels）的方法：
一．首先要了解一些基本概念
白点色度误差：白点色度误差是指测量的显示设备屏幕中心的白色色度坐标与视频标准规定的白色色度坐标的差值，又称为基准白的色度坐标误差。基准白又称参考白，是分解、重显彩色图像的基准白色，基准白色由红、绿、蓝（R、G、B）三基色合成，根据红、绿、蓝的比例不同，可以合成冷白色（偏蓝）、暖白色（偏红），白色的类别不同，基准白的色度坐标也不同。不同的基准白对重显图像的鲜艳度、肤色、背景色的真实感、视觉的疲劳程度等影响很大，白色色度误差表示显示设备的白场色度坐标偏离标准的白场色度坐标的差值。视频行业的标准会指定基准白色坐标，在视频采集传输时，应该尽量保持基准白的一致性。

常用的REC709高清的基准白在CIE1931色域图上是D65（色度坐标为x=0.3127，y=0.3290），D65的相关色温是6500K，6500K是北美州正午时阳光的平均色温。选用D65作为基准白分解、重显彩色图像的优点是：与大部分白天在阳光下拍摄的色温接近，彩色失真小、重显肤色、图像背景比较真实。由于图像的背景色、肤色等属于记忆色，略有失真，人眼即可以察觉到。用D65作为基准白分解、重显的彩色图像比较柔和，观看彩色图像时，对人眼的刺激小，因此视觉疲劳程度小，特别对保护青少年及儿童的视力有利。但是选用D65作为基准白分解，重显诸如蓝天、大海、花草、树木等常见色，图像不够鲜艳。9300K的冷白，优点是重显诸如蓝天、大海、花草、树木等常见色时，图像的透亮度、鲜艳度好、亮感好；但是从色彩还原度来看彩色失真大，特别是重显肤色、图像背景时，图像不够真实，同时对人眼刺激较强，容易引起视觉疲劳。

亮度：Y值代表监视器在不同灰阶下的亮度实测值。亮度是色彩的灵魂，同样的色彩在不同亮度下感觉是完全不一样的，所以亮度标准是最基础的标准。专业影视监视器的标准有两个，一个是欧洲广播联盟的EBU3320，一个是国际电信联盟的ITU2129，对于最高级别监视器的亮度，EBU规定为70-100cd/m2；ITU规定为100-250cd/m2范围内可调，综合技术实现和使用习惯，现在大部分高端专业用户都直接使用100cd/m2。在0-255的灰阶范围内，亮度值应该近似在0-100cd/m2或0-29.4FTL范围左右。不正确的亮度可能影响整个灰阶的真实还原。LCD面板显示设备可以通过调整背光控制亮度，显示设备的亮度的调整一般要在色度校正之前就要设定好。

色温：就是定量地以开尔文温度(K)来表示色彩。为了便于不同光谱成份光源之间的比较，适用控制条件的调整及某些应用中色度的计算，通常用色温来标识照明光源的光谱特性。绝对黑体从零度开始加温，温度每升高一度称为1开氏度（K）,当温度升高到一定程度时，绝对黑体便辐射出可见光，其光谱成份及给人的感觉也会随着温度的不断升高发生相应的变化，于是就把绝对黑体辐射一定色光时的温度定为发射相同色光光源的色温。作为光谱特性标志的色温，只与光源的光谱成份相联系，与温度无关。

相关色温：显示器中心白场的颜色与绝对黑体在某温度时的颜色相同，绝对黑体的温度就定义为平板显示器的相关色温。相关色温是由光源色彩所在点的等色温线计算得出的，等色温线是一些直线，同一线上各点的颜色看起来是相似的，这条线的色温值都是相同的。色度计测量色温的结果用热力学温度（K）和距离普朗克轨迹的最小可分辨的颜色误差MPCD值表示。相同色温值可能会有多种MPCD值的组合，例如9300K+27MPCD（白点x=0.281，y=0.311）和9300K+8MPCD（x=0.284，y=0.299）就是同色温，但是CIE1931色度图上是不同的两点，色温值单独不能准确表述测量的白点。

RGBLevels：可以测试屏幕的白平衡情况，可以清楚的看到RGB三色高低，反映的是分别相对于理想分量的偏差。RGBLevels比色温更能反映监视器白色的复现能力。手动校正主要靠改变RGBlevelS分量的配比来实现调整。

一般来说有两组参数，可以修正RGB的配比（不同名称表述是同样的概念）：
1、Bias: RGBLowEnd，Offset，Cuts，Cutoff，Sub-亮度，RGB 亮度
2、Gain: RGBHighEnd，Drive，Sub-对比，RGB 对比

实际调整项目还会细分为RGB不同的两组数值，分别为
1、Red Bias、Green Bias、Blue Bias
2、Red Gain、Green Gain、Blue Gain

DE2000：CIE DE2000为最新的色差公式，表示颜色测量值与理想值的差别，差别3以下表示人眼基本感觉不到差别。

总之，REC709-HD及BT2020-UHD等常用工业标准的相关色温为6500K。由于等色温线的存在，在CIE图上有很多点色温值都是 6500K，但只有按CIE 1931表色系统色度坐标为x＝0.3127，y＝0.3290；按CIE 1960表色系统u＝0.1978，v＝0.3122的点才是正确的D65。RGB Level 应该为1：1：1，都在100%的位置（一般来讲，绿分量一般不影响色温，蓝分量越高色温越高，图像会越清亮；红分量越高色温越低，图像会越浓艳）。灰阶和Gamma特性表现比较好的监视器，Delta E实质上就是白平衡色温点偏离基准白（D65）点的偏离度。