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白平衡測量和色溫測量知識講座

2011-11-05

白平衡測量和色溫測量知識講座

白平衡，簡單說就是告訴相機什么是白顏色的。相機知道了白色，就能算出別的顏色。各種光源下白色的東西顏色是有些差別的。如果你的相機能自定義白平衡，對著白紙或者白襯衫等確認即可。等于告訴相機：這是白色的哦。一般相機都有幾種預置好的白平衡，設置到自動即可。

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的知識，白色是指反射到人眼中的光線由于藍、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。我們都知道白色光是由赤、橙、黃、綠、青、藍、紫七種色光組成的，而這七種色光又是有紅、綠、藍三原色按不同比例混合形成，當一種光線中的三原色成分比例相同的時候，習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、人眼的視覺感應等諸多因素有關（請參閱《色彩學原理》），舉個簡單的例子，當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，如紅光和綠光同時照射白色物體，該物體就呈黃色。當有色光照射到有色物體上時，物體的顏色呈減色法效應。如黃色物體在品紅光照射下呈現紅色，在青色光照射下呈現綠色，在藍色光照射下呈現灰色或黑色。

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。英國著名物理學家開爾文認為，假定某一黑體物質，能夠將落在其上的所有熱量吸收，而沒有損失，同時又能夠將熱量生成的能量全部以“光”的形式釋放出來的話，它便會因受到熱力的高低而變成不同的顏色。例如，當黑體受到的熱力相當于500—550攝氏度時，就會變成暗紅色，達到1050－1150攝氏度時，就變成黃色，溫度繼續升高會呈現藍色。光源的顏色成分是與該黑體所受的熱力溫度是相對應的，任何光線的色溫是相當于上述黑體散發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，這便是黑體理論的更好例子。色溫現象在日常生活中非常普遍，相信人們對它并不陌生。鎢絲燈所發出的光由于色溫較低表現為黃色調，不同的路燈也會發出不同顏色的光，天然氣的火焰是藍色的，原因是色溫較高。萬里無云的藍天的色溫約為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。

這時我們不難發現一個規律：色溫越高，光色越偏藍；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，反之則偏紅；同樣，當一種色光比其它色光偏藍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性，使我們有的時候不能發現色溫的變化。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一會兒。攝像機的CCD并不能像人眼那樣具有適應性，所以如果攝像機的色彩調整同景物照明的色溫不一致就會發生偏色。那么什么是白平衡呢？白平衡就是針對不同色溫條件下，通過調整攝像機內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慣。白平衡可以簡單地理解為在任意色溫條件下，攝像機鏡頭所拍攝的標準白色經過電路的調整，使之成像后仍然為白色。這是一種經常出現的情況，但不是全部，白平衡其實是通過攝像機內部的電路調整（改變藍、綠、紅三個CCD電平的平衡關系）使反射到鏡頭里的光線都呈現為消色。如果以偏紅的色光來調整白平衡，那么該色光的影像就為消色，而其他色彩的景物就會偏藍（補色關系）。

色溫是表示光源光譜質量通用的指標。一般用Pa表示。色溫是按絕對黑體來定義的，光源的輻射在可見區和絕對黑體的輻射完全相同時，此時黑體的溫度就稱此光源的色溫。低色溫光源的特征是能量分布中，紅輻射相對說要多些，通常稱為“暖光”；色溫提高后，能量分布集中，藍輻射的比例增加，通常稱為“冷光”。一些常用光源的色溫為：標準燭光為1930K（開爾文溫度單位）；鎢絲燈為2760-2900K；熒光燈為3000K；閃光燈為3800K；中午陽光為5400K；電子閃光燈為6000K；藍天為12000-18000K。

在色溫上的喜好是因人而定的，這跟我們日常看到景物景色有關，例如在接近赤道的人，日常看到的平均色溫是在11000K(8000K(黃昏)～17000K(中午))，所以比較喜歡高色溫(看起來比較真實)，相反的，在緯度較高的地區(平均色溫約6000K)的人就比較喜歡低色溫的(5600K或6500K)，也就是說如果您用一臺高色溫的電視去表現北極的風景，看起來就感覺偏青；相反的若您用低色溫的電視去看亞熱帶的風情，您會感覺有點偏紅。　　

色溫是攝影領域的一個重要部分，但有很多攝影愛好者根本就不知道其真正的含義。在一般讀者眼中，色彩和溫度是風牛馬不相及的兩碼事，而在攝影領域，光源總是根據它們的色溫來定義。色溫的單位是開爾文。和華氏溫度、攝氏溫度一樣，開爾文也是溫度的一種計量單位。色彩和開爾文溫度的關系起源于黑體輻射體（對它加熱直到它發光），在不同溫度下呈現的色彩就是色溫。當這個黑色物體受熱后開始發光時將變成暗紅色，如果繼續加熱就會變成黃色，然后是白色，后就會變成藍色。這種色溫現象在日常生活中非常普遍，相信人人都對它再熟悉不過了。萬里無云的藍天的色溫約為10000 K，陰天約為7000～9000 K，晴天日光直射下的色溫約為6000 K，熒光燈的色溫約為4500 K，鎢絲燈的色溫約為2600 K，日出或日落時的色溫約為2000 K，燭光下的色溫約為1000 K。　　

色溫對于數碼相機而言就是白平衡的問題，這也是很多攝影愛好者比較頭疼的環節。在各種不同的光線狀況下，目標物的色彩會產生變化。在這方面，白色物體變化得明顯：在室內鎢絲燈光下，白色物體看起來會帶有橘黃色色調，在這樣的光照條件下拍攝出來的景物就會偏黃；但如果是在蔚藍天空下，則會帶有藍色色調。在這樣的光照條件下拍攝出來的景物會偏藍。為了盡可能減少外來光線對目標顏色造成的影響，在不同的色溫條件下都能還原出被攝目標本來的色彩，就需要數碼相機進行色彩校正，以達成正確的色彩平衡，這就稱為白平衡調整。　　

現在的數碼相機都有白平衡感測器，一般位于鏡頭的下面。白平衡機構會試圖把白色制成純白色。如果這個亮的部分是黃色，它會加強藍色來減少畫面中的黃色色彩，以求得更為自然的色彩。數碼相機只要在拍攝白色物體時正確還原物體的白色，就可以在同樣的照明條件下正確還原物體的其他色彩。　　

現在數碼相機白平衡的調整一般具有4～5種模式，因廠家的不同而稍有差異，但差別不大。在佳能的數碼相機上，一般分為自動、白天、陰天、白熾燈、熒光燈等模式。在白天模式下，數碼相機的白平衡功能會加強圖像的黃色，當你在晴天的室外拍攝時，可以把白色平衡功能設定在白天模式；如果在室內拍攝，要根據室內燈源來進行設定，一般有鎢燈和熒光燈兩種，在熒光燈模式下白色物體會出現藍色色彩。而在鎢燈模式下，數碼相機的白平衡功能則會加強圖像的藍色。如果誤把白色平衡設定在白天模式，畫面顏色會變得太黃。　　

照片受拍攝場所的光線影響很大。白平衡就是指對此進行調節的一種功能。在自動模式下顏色不自然時，根據拍攝場所的光線，選擇“白天”、“鎢燈”、“熒光燈”等模式進行拍攝會得到更好的效果。如果需要更逼真的色彩，則可以通過手動設置。　　

除了自動和手動白平衡以外，一些高級點的數碼相機還提供了“白平衡包圍“功能。一般來說，該功能就是使用不同的白平衡模式一次拍攝3張照片，一張正常、一張偏藍、一張偏紅，這樣就可以讓用戶進行對比選擇，使得拍攝更加靈活。室內和室外模式，只是針對晴天陽光充足時的室外和用60W左右鎢絲燈泡照明的室內，這兩種具有代表性的光線色調條件下的白平衡調整，并不能代表全部的室內和室外環境下的白平衡調整，并不具備普遍意義。因此，在一些特殊色溫環境下的拍攝，還是靠手動來調整白平衡。　　

比如：在拍攝紅紅的夕陽時，對著藍色的參照物手動調節白平衡，可以拍攝出充滿溫暖氣氛的畫面。而如果把數碼相機的白色平衡設定在自動位置，數碼相機會把夕陽的溫暖色溫誤判成室內，因而會補償畫面的藍色，并減少紅色，把夕陽原有的溫暖氣氛完全破壞了。相反，以紅色的參照物手動調節白平衡，可以拍攝出的藍色的冷色調畫面。

在超出自動白平衡調節范圍的光線條件下，需要使用手動白平衡調節方式。進行手動調節前需要找一個白色參照物，如純白的白紙—類的東西，有些數碼相機備有自定義白平衡功能，這樣只要對著白紙就可以進行白平衡的調整了。操作過程大致如下：1.把數碼相機變焦鏡頭調到廣角（短焦位置）；2.將白紙放置好；3.白平衡調到手動位置；4.把鏡頭對準晴朗的天空，注意不要直接對著太陽，拉近鏡頭直到整個屏幕變成白色；5.按一下白平衡調整按鈕直到取景器中手動白平衡標志停止閃爍，這時白平衡手動調整完成。　　