一、白平衡是什么？為什么需要它？

核心定義

白平衡（White Balance）是攝影和圖像處理的核心技術(shù)，核心作用是讓相機(jī)或處理器 “正確識(shí)別白色”，從而還原真實(shí)色彩。

人眼的“超能力”

我們天生具備 「顏色恒常性」 → 視網(wǎng)膜神經(jīng)信號(hào)經(jīng)大腦皮層處理，自動(dòng)補(bǔ)償環(huán)境光色溫變化，比如在白熾燈下看白紙仍是白色。
 傳感器局限性

CMOS/CCD僅記錄RAW數(shù)據(jù)中的絕對(duì)光譜響應(yīng)值，無法自動(dòng)校正色偏，必須依賴ISP白平衡技術(shù)干預(yù)，告訴它“什么是白”——這正是白平衡算法的核心任務(wù)

二、色溫：光線的“溫度”決定色彩傾向

色溫:是表示光線中包含顏色成分的一個(gè)計(jì)量單位。從理論上講，色溫是指絕對(duì)黑體從絕對(duì)零度( -273℃)開始加溫后所呈現(xiàn)的顏色。黑體在受熱后,逐漸由黑變紅,轉(zhuǎn)黃,發(fā)白,最后發(fā)出藍(lán)色光。當(dāng)加熱到一定的溫度，黑體發(fā)出的光所含的光譜成分，就稱為這一溫度下的色溫。

色溫單位：以開爾文（K）為衡量標(biāo)準(zhǔn)，通過控制色溫，即可獲得色彩效果迥異的照片。

? 低色溫（2000-3500K）：燭光、夕陽 → 暖色調(diào)（黃/橙）

? 中色溫（4000-5500K）：日光燈、正午陽光 → ? 自然白色

? 高色溫（5500-10000K）：陰天、雪地 →  冷色調(diào)（藍(lán)）

需要注意，色溫?cái)?shù)值大小與印象中的“冷色”“暖色”是相反的，色溫越低的光源，越符合我們印象中的“暖色”。

如圖示曲線被稱為普朗克軌跡（Planckian Locus），其是CIE 1931色度圖中表征黑體輻射色度坐標(biāo)隨溫度變化的連續(xù)曲線，由普朗克輻射定律計(jì)算得出。隨著溫度升高，黑體輻射顏色呈現(xiàn)藍(lán)移→黃移→紅移的漸變規(guī)律：低溫區(qū)（<3000K）呈橙紅色，中溫區(qū)（3000-6500K）覆蓋黃綠光（如D65標(biāo)準(zhǔn)光源5500K對(duì)應(yīng)白光），高溫區(qū)（>6500K）進(jìn)入藍(lán)光區(qū)。該軌跡在色度圖中心表現(xiàn)為從右至左的色度坐標(biāo)偏移，與光譜軌跡（單一波長(zhǎng)光源邊界）共同構(gòu)成色彩空間基準(zhǔn)。實(shí)際應(yīng)用中，普朗克軌跡用于LED色溫標(biāo)定（如D65光源對(duì)應(yīng)5500K）及恒星溫度推斷，其科學(xué)規(guī)律為攝影與顯示技術(shù)的白平衡調(diào)節(jié)提供理論支撐。

相機(jī)的核心任務(wù)

通過反向補(bǔ)償色溫偏差，中和光線中的黃/藍(lán)色調(diào)。

示例：低色溫（暖光）下 → 增加藍(lán)色通道增益，抵消黃色偏色。

三、ISP中的白平衡：芯片里的“智能調(diào)色”

什么是ISP？

ISP（圖像信號(hào)處理器）：相機(jī)/手機(jī)處理圖像的“大腦”，白平衡是其校正原始數(shù)據(jù)（RAW格式）色偏的第一步。

擴(kuò)展補(bǔ)充：(24色卡是白平衡校正時(shí)常用的工具，也是全流程色彩管理的核心標(biāo)尺，其價(jià)值體現(xiàn)在：通過中性灰塊（如第22號(hào)色塊，18%中性灰）定義白點(diǎn)；24個(gè)色塊覆蓋人眼可見光譜的典型區(qū)域（含膚色、飽和色等）；通過明度梯度色塊評(píng)估成像系統(tǒng)性能。)

白平衡三大核心步驟

1. 分塊統(tǒng)計(jì)與白點(diǎn)檢測(cè)

將圖像劃分為自適應(yīng)網(wǎng)格（通常16x16至32x32），計(jì)算各區(qū)塊RGB均值；

統(tǒng)計(jì)每塊中 “疑似白色區(qū)域” 的RGB均值（R/G≈1、B/G≈1）；

? 排除過曝/過暗區(qū)域。

 2. 色溫匹配

采用色溫-增益映射表，通過最小二乘法擬合RGB增益系數(shù)：

 3. 動(dòng)態(tài)校正       

灰度世界假設(shè)：強(qiáng)制全局RGB均值趨近相等（適用均勻光照?qǐng)鼍埃?/p>

深度學(xué)習(xí)模型：基于CNN的混合光源分離（如索尼Semantic WB技術(shù)）

四、攝影中的白平衡：前期設(shè)置與后期創(chuàng)作

前期拍攝模式

自動(dòng)白平衡：日常光線 → 相機(jī)自動(dòng)猜測(cè)色溫；

預(yù)設(shè)模式：陰天/鎢絲燈 → 匹配典型光源色溫值；

自定義白平衡：商業(yè)攝影 → 用灰卡/白卡校準(zhǔn)，精準(zhǔn)控色。

后期調(diào)整技巧

 校正色偏：

使用Lightroom「白平衡吸管工具」→ 點(diǎn)擊中性灰區(qū)域（如白墻）一鍵中和偏色。

 創(chuàng)意渲染：

調(diào)高色溫（黃→藍(lán)）→ 強(qiáng)化夕陽溫暖感；

調(diào)低色溫（藍(lán)→黃）→ 營(yíng)造冰雪清冷氛圍。

五、RAW格式的橋梁作用

RAW格式核心價(jià)值
保留傳感器原始數(shù)據(jù) → 為后期提供 最大靈活性：

ISP處理階段：生成基礎(chǔ)校正的JPEG預(yù)覽圖；

后期階段：可完全覆蓋ISP設(shè)置 → 支持分區(qū)調(diào)整色溫（如高光區(qū)補(bǔ)冷色，陰影區(qū)補(bǔ)暖色）。

實(shí)用建議

日常拍攝 → 選擇 “相機(jī)自動(dòng)白平衡+RAW格式”：依賴相機(jī)里的測(cè)色溫系統(tǒng)，測(cè)出紅光和藍(lán)光的相對(duì)比例。再依據(jù)次數(shù)據(jù)調(diào)整曝光，產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)電信號(hào)的增益，校正色偏。

復(fù)雜光源 → 用灰卡校準(zhǔn)或后期蒙版分區(qū)調(diào)整。

具體景物拍攝建議

花卉拍攝 → 拍花卉時(shí)不要用自動(dòng)白平衡，要根據(jù)當(dāng)時(shí)的光源調(diào)整。

閃光燈拍攝 → 閃光燈發(fā)出的光線色溫與日光基本相同，可把白平衡設(shè)置為日光，即使是在拍攝夜景時(shí)也可以這樣，如此對(duì)近景的景物色彩還原也比較好。

夕陽下的湖面 →若使用熒光白平衡，會(huì)使得畫面更暖；若用白熾燈模式，會(huì)呈現(xiàn)出一種安靜的藍(lán)色，而且暖色部分也能被表現(xiàn)出來。如果用自動(dòng)白平衡拍攝黃昏就無法得到更為濃郁的色彩效果，可在自定義白平衡的時(shí)候先將一片藍(lán)色的目標(biāo)物作為相機(jī)的白色基準(zhǔn)點(diǎn)來“誤導(dǎo)”相機(jī)的白平衡設(shè)置。設(shè)置好之后在此定義下拍攝夕陽場(chǎng)景，即可看到本來淡藍(lán)色的天空變成了一種濃郁的金黃。

六、總結(jié)：技術(shù)為基，藝術(shù)為翼

白平衡是 科學(xué)與藝術(shù)的結(jié)合：

技術(shù)側(cè)：ISP算法精準(zhǔn)匹配色溫，進(jìn)行校正；

藝術(shù)側(cè)：通過色溫傳遞情緒（冷色調(diào)表孤獨(dú)，暖色調(diào)顯溫馨）。