白平衡概念及工作原理介紹
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一、 什么是白平衡
白平衡，字面上的理解是白色的平衡。那什么是白色？這就涉及到一些色彩學(xué)的知識，白色是指反射到人眼中的光線由于藍(lán)、綠、紅三種色光比例相同且具有一定的亮度所形成的視覺反應(yīng)。我們都知道白色光是由赤、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種色光組成的，而這七種色光又是有紅、綠、藍(lán)三原色按不同比例混合形成，當(dāng)一種光線中的三原色成分比例相同的時候，習(xí)慣上人們稱之為消色，黑、白、灰、金和銀所反射的光都是消色。通俗的理解白色是不含有色彩成份的亮度。人眼所見到的白色或其他顏色同物體本身的固有色、光源的色溫、物體的反射或透射特性、人眼的視覺感應(yīng)等諸多因素有關(guān)（請參閱《色彩學(xué)原理》），舉個簡單的例子，當(dāng)有色光照射到消色物體時，物體反射光顏色與入射光顏色相同，既紅光照射下白色物體呈紅色，兩種以上有色光同時照射到消色物體上時，物體顏色呈加色法效應(yīng)，如紅光和綠光同時照射白色物體，該物體就呈黃色。當(dāng)有色光照射到有色物體上時，物體的顏色呈減色法效應(yīng)。如黃色物體在品紅光照射下呈現(xiàn)紅色，在青色光照射下呈現(xiàn)綠色，在藍(lán)色光照射下呈現(xiàn)灰色或黑色。
在了解白平衡之前還要搞清另一個一個非常重要的概念――色溫。所謂色溫，簡而言之，就是定量地以開爾文溫度（K）來表示色彩。英國著名物理學(xué)家開爾文認(rèn)為，假定某一黑體物質(zhì)，能夠?qū)⒙湓谄渖系乃袩崃课眨鴽]有損失，同時又能夠?qū)崃可傻哪芰咳恳浴肮狻钡男问结尫懦鰜淼脑?，它便會因受到熱力的高低而變成不同的顏色。例如，?dāng)黑體受到的熱力相當(dāng)于500—550攝氏度時，就會變成暗紅色，達(dá)到1050－1150攝氏度時，就變成黃色，溫度繼續(xù)升高會呈現(xiàn)藍(lán)色。光源的顏色成分是與該黑體所受的熱力溫度是相對應(yīng)的，任何光線的色溫是相當(dāng)于上述黑體散發(fā)出同樣顏色時所受到的“溫度”，這個溫度就用來表示某種色光的特性以區(qū)別其它，這就是色溫。打鐵過程中，黑色的鐵在爐溫中逐漸變成紅色，這便是黑體理論的最好例子。色溫現(xiàn)象在日常生活中非常普遍，相信人們對它并不陌生。鎢絲燈所發(fā)出的光由于色溫較低表現(xiàn)為黃色調(diào)，不同的路燈也會發(fā)出不同顏色的光，天然氣的火焰是藍(lán)色的，原因是色溫較高。萬里無云的藍(lán)天的色溫約為10000 K，陰天約為7000~9000 K，晴天日光直射下的色溫約為6000 K，日出或日落時的色溫約為2000 K，燭光的色溫約為1000 K。這時我們不難發(fā)現(xiàn)一個規(guī)律：色溫越高，光色越偏藍(lán)；色溫越低則偏紅。某一種色光比其它色光的色溫高時，說明該色光比其它色光偏藍(lán)，反之則偏紅；同樣，當(dāng)一種色光比其它色光偏藍(lán)時說明該色光的色溫偏高，反之偏低。
由于人眼具有獨特的適應(yīng)性，使我們有的時候不能發(fā)現(xiàn)色溫的變化。比如在鎢絲燈下呆久了，并不會覺得鎢絲燈下的白紙偏紅，如果突然把日光燈改為鎢絲燈照明，就會覺查到白紙的顏色偏紅了，但這種感覺也只能夠持續(xù)一會兒。攝像機(jī)的CCD并不能像人眼那樣具有適應(yīng)性，所以如果攝像機(jī)的色彩調(diào)整同景物照明的色溫不一致就會發(fā)生偏色。那么什么是白平衡呢？白平衡就是針對不同色溫條件下，通過調(diào)整攝像機(jī)內(nèi)部的色彩電路使拍攝出來的影像抵消偏色，更接近人眼的視覺習(xí)慣。白平衡可以簡單地理解為在任意色溫條件下，攝像機(jī)鏡頭所拍攝的標(biāo)準(zhǔn)白色經(jīng)過電路的調(diào)整，使之成像后仍然為白色。這是一種經(jīng)常出現(xiàn)的情況，但不是全部，白平衡其實是通過攝像機(jī)內(nèi)部的電路調(diào)整（改變藍(lán)、綠、紅三個CCD電平的平衡關(guān)系）使反射到鏡頭里的光線都呈現(xiàn)為消色。如果以偏紅的色光來調(diào)整白平衡，那么該色光的影像就為消色，而其他色彩的景物就會偏藍(lán)（補(bǔ)色關(guān)系）。
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