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白平衡概念及工作原理介紹
作者：
時(shí)間：2012-11-07
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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白平衡是電視攝像領(lǐng)域一個(gè)非常重要的概念，通過(guò)它可以解決色彩還原和色調處理的一系列問(wèn)題。白平衡是隨著(zhù)電子影像再現色彩真實(shí)而產(chǎn)生的，在專(zhuān)業(yè)攝像領(lǐng)域白平衡應用的較早，現在家用電子產(chǎn)品（家用攝像機、數碼照相機）中也廣泛地使用，雖然技術(shù)的發(fā)展使得白平衡調整變得越來(lái)越簡(jiǎn)單容易，但許多使用者還不甚了解白平衡的工作原理，理解上存在諸多誤區。
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(xiàn)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(jué)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(xiàn)中的三原色成分比例相同的時(shí)候，習慣上人們稱(chēng)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(jiàn)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(jué)感應等諸多因素有關(guān)（請參閱《色彩學(xué)原理》），舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，當有色光照射到消色物體時(shí)，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(shí)照射到消色物體上時(shí)，物體顏色呈加色法效應，如紅光和綠光同時(shí)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(shí)，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(gè)一個(gè)非常重要的概念――色溫。所謂色溫，簡(jiǎn)而言之，就是定量地以開(kāi)爾文溫度（K）來(lái)表示色彩。英國著(zhù)名物理學(xué)家開(kāi)爾文認為，假定某一黑體物質(zhì)，能夠將落在其上的所有熱量吸收，而沒(méi)有損失，同時(shí)又能夠將熱量生成的能量全部以“光”的形式釋放出來(lái)的話(huà)，它便會(huì )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(shí)，就會(huì )變成暗紅色，達到1050－1150攝氏度時(shí)，就變成黃色，溫度繼續升高會(huì )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(xiàn)的色溫是相當于上述黑體散發(fā)出同樣顏色時(shí)所受到的“溫度”，這個(gè)溫度就用來(lái)表示某種色光的特性以區別其它，這就是色溫。打鐵過(guò)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為黃色調，不同的路燈也會(huì )發(fā)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(wàn)里無(wú)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(shí)的色溫約為2000 K，燭光的色溫約為1000 K。這時(shí)我們不難發(fā)現一個(gè)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(shí)，說(shuō)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(shí)說(shuō)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(shí)候不能發(fā)現色溫的變化。比如在鎢絲燈下呆久了，并不會(huì )覺(jué)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(huì )覺(jué)查到白紙的顏色偏紅了，但這種感覺(jué)也只能夠持續一會(huì )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(huì )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(guò)調整攝像機內部的色彩電路使拍攝出來(lái)的影像抵消偏色，更接近人眼的視覺(jué)習慣。白平衡可以簡(jiǎn)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(jīng)過(guò)電路的調整，使之成像后仍然為白色。這是一種經(jīng)常出現的情況，但不是全部，白平衡其實(shí)是通過(guò)攝像機內部的電路調整（改變藍、綠、紅三個(gè)CCD電平的平衡關(guān)系）使反射到鏡頭里的光線(xiàn)都呈現為消色。如果以偏紅的色光來(lái)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(huì )偏藍（補色關(guān)系）。
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