聊聊白平衡「夏昆冈」从我们接触数码相机起

从我们接触数码相机起，就会不停的听到“白平衡”这个词，在我们的相机、手机摄像头的评估报告中，白平衡是重要性能，其表现的好坏会直接对设备的评价产生影响。
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普朗克轨迹或黑体轨迹[Planckian locus]
图片素材来自维基百科
这个刮痧板造型的彩色色块，大家并不陌生，这就是色度图， Soomal手机屏幕测试中，色度图是高频出现。这张图有所不同，它多了一条曲线，标记了一串数字，这条曲线，就是Planckian locus ，中文叫普朗克轨迹。它是黑体在不同温度下呈现的颜色的轨迹线，所以也叫黑体轨迹。
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打铁
图片来自pixabay.com 制造商=CANON;型号=CANON EOS 80D;镜头=EF-S18-55mm f/3.5-5.6 IS STM;焦距=49毫米;光圈=F5.6;感光度=ISO2000,0;曝光时间=1/200秒;日期=2018.05.23 18:49:21
我们从Pixabay找来一张图，帮助读者来理解色温。我们把图中的铁棍视为黑体，它的中间部分被加热烧红，朝着两端，呈现了黄白->橙红->暗红的色彩变化，这种变化也是温度的变化，显示了颜色与温度的关系。这种特性被运用到天文学，看到恒星的颜色，就能推算它的表面温度，从而进一步推算成分。量化后就是色温。 1500K、2700K、6500K这样的，符号K就是开尔文，开尔文温度体系的0度始于绝对零度， K=摄氏度+273.15 。如果发现某恒星呈现红色，测得色温为2300K ，那么其表面温度大概是2000+℃的样子。
色温也被应用到色彩描述体系，但是反过来的，用温度来描述色彩。用于色彩体系时，与温度并没有什么直接关系了，尤其在白炽灯逐渐被淘汰后。我们去买节能灯、LED灯时，常见的会有2700K、5600K的参数，这就是色温，表示它们发出的光的颜色类似于白炽灯或者日光，或者说类似于加热到2700-273.15℃或5600-273.15℃的黑体的颜色。
我们观察到物体有五颜六色，是因为它们吸收光反射光的缘故。绿色的物体，吸收了红蓝色彩，反射了绿；红色的物体则是吸收了蓝绿色彩反射了红。而白色，则是反射了所有的光，才会呈现白色。这里有个问题，不同色温下的白色物体，会呈现什么结果？会看到不同光的颜色。那么哪一种才是真正的白色？
这就涉及到白点的定义，常用的白点有D50、D65等，表示在5000K、6500K下的白点。这是个非常重要的参考点，可以来判断色彩的偏差。
发现了偏差就需要校正。白平衡，就是用来校正偏差，让白点正确的呈现白色，而不是偏黄或者偏蓝。在手机或者相机中设置白平衡，也是用K为单位，但白平衡的K值越高，色彩越黄或者说越暖，这种趋势与色温K值变化正好是相反的，因为白平衡是个补色的概念，是对当前场景光源进行色温补偿的一种操作，让白点呈现正确的白色。在某些和印刷紧密相关的软件中，白平衡也被称为灰平衡，灰平衡是印刷领域的一个概念，在这里其实没区别，只是为了让从事印刷更多的人听起来容易理解。
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色调的变化方向[不精确，大致参考]
图片素材来自维基百科
再来看看色度图，这次我们在上面画了一个双箭头，穿过了白点，指向了两端，一端是绿色，一端是紫色，白点以上偏绿，以下偏紫。这根线只是示意，并不准，仅供参考。沿着这两个方向，会产生色调变化，对应的英文是Tint ，其实，色调这个词其实不太准，但大家已经这么翻译了。
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图像编辑软件中常见的色温和色调控制
在不少图像编辑软件中，在白平衡校准中，也提供了色调滑杆。
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HUAWEI 华为 Mate 30 Pro 智能手机-实拍-颐和园-玉带桥与码头[超广]
制造商=HUAWEI;型号=LIO-AL00;焦距=4毫米;等效焦距=18毫米;光圈=F1.8;测光模式=模式;感光度=ISO50;白平衡=自动;对比度=标准;饱和度=标准;锐度=标准;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=982000/1000000000秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2019.10.08 15:50:23
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Xiaomi 小米10 Pro 智能手机-实拍-回龙园-钟楼[超广]