简介
数码相机的白平衡功能可确保图像区域中的物体以与光源相关的颜色被捕捉。太阳等白色光源并非始终相同，可能具有不同的色温（例如，太阳作为同一光源，其色温会随时间变化）。
通常，白平衡会根据光源色温自动调整。然而，人眼感知光源颜色的方式与相机不同。因此，当白平衡始终自动调整为中性灰时，图像的外观将与人眼所见不同，从而影响图像质量。几乎所有相机都具有各种白平衡调整选项，以补偿这种效应。这些调整让相机知道正在拍摄的环境，并进行相应调整。
图片1：不当白平衡对图像质量影响的示例。
理解白平衡
数码相机使用白平衡功能以正确的颜色捕捉所需的场景。那么问题是，光线究竟有什么颜色？物理学将光描述为具有不同波长的电磁辐射的一部分，这会产生多样化的光谱。例如，看起来是蓝色的光，其主导波长范围约为400-500 nm，而红光的范围是600-700 nm。然而，白光是由所有波长的光组成的。一个很好的例子是光线反射水滴产生彩虹效应。
图片1：白光被雨滴折射，产生不同的波长和颜色。
色温
色温*一词描述了特定光源的视觉颜色。该温度使用Kelvin来表示光源值是冷、中性还是暖，并且每个光源都有一个光谱，在同一物体上产生不同的色偏。例如，使用烛光作为光源拍摄的苹果图片，其色偏将与使用LED灯或太阳拍摄同一图片时有所不同。如果相机没有正确的白平衡，物体将无法呈现其真实颜色。
图片2：各种光源的色温（以Kelvin测量）。
人眼与相机
人眼感知颜色的方式与数码相机不同。即使我们在各种光源下看到特定物体，我们仍然可以正确地识别物体的正确颜色。例如，一堵白色的外墙，由于太阳光谱的变化，在一天中会呈现出不同的颜色。然而，我们仍然能够识别出正确的颜色，因为人类视觉系统能够适应这些光照变化。
与此同时，数码相机使用滤镜将光源和物体信息分配到颜色通道。颜色本身是在图像处理过程中计算的。然而，由于传感器无法识别色温，它们无法自动调整颜色，因此图像将出现颜色失真。让我们再次考虑白墙的例子。如果我们下午拍摄墙壁，然后在日落时再次拍摄，墙壁将呈现不同的色偏，因为相机没有采用正确的色温。数码相机通过图像评估及其白平衡功能来精确校正颜色，从而弥补这一不足。
*温度值基于加热黑体。根据温度，黑体会发出特定光谱分布的光线，从而产生视觉颜色。较低的色温被认为是暖色，更偏向红橙色，而较高的色温则呈现蓝色（冷色）。
白平衡方法
在讨论各种白平衡方法之前，首先了解错误的白平衡设置可能对图像产生的影响至关重要。如果白平衡设置为“日光”，您将在下午看到偏黄的色偏，在日落时看到偏红的色偏。要避免这些错误的颜色，需要在图像处理中进行颜色调整。这种调整被称为白平衡。
图片3：下午光线的不同白平衡设置：预设“日光”（左）、自动白平衡（中）、自定义白平衡（右）。
自动白平衡 (AWB)
当相机设置为自动白平衡时，相机将独立地根据给定光源确定颜色适应。它通过多种方式（场景白、灰度世界假设、关联色）分析场景，并将场景修改为白色或中性灰，或开发人员认为的最佳场景呈现。对于大多数情况和相机，AWB都能提供准确的结果。
然而，在某些情况下，AWB效果不佳。人工光照或弱光条件下的场景会使白平衡协调复杂化。其他设置，例如在日落时，由于一种颜色占主导地位，而完全中性化的日落场景毫无吸引力，因此可能会很困难。如果AWB功能难以生成正确的色彩平衡，那么预设或手动/自定义白平衡方法可能更适合实现您想要的结果。
图片4：日落光线的不同白平衡设置：AWB（左）、预设“日光”（中）、自定义白平衡（右）。
白平衡预设方法
几乎所有相机都提供白平衡预设选项。这些预设将为特定的光照情况提供自动白平衡，例如日光、阴影、多云、钨丝灯、荧光灯等。每个预设选项都与相应的色温相关联。预设允许摄影师根据光照情况和所需结果快速调整白平衡。
大多数制造商在其相机中提供最常见的白平衡预设，但如果您的情境没有正确的预设，最好手动调整白平衡。
图片5：索尼SLT相机的不同白平衡设置：AWB（左）、预设“日光”（中）、预设“白炽灯”（右）。
手动和自定义白平衡方法
手动和自定义白平衡是非常相似的选项，但它们仍然有一些明显的区别。当手动设置相机白平衡时，摄影师会输入所需的色温Kelvin值（取决于场景光照）。
如果手动输入Kelvin值仍不充分，那么最终的解决方案是自定义白平衡。使用自定义选项时，摄影师会在场景中放置一张白色或中性灰色卡片，作为相机测量色温的参考。根据此测量结果，相机可以确定场景中光照条件的色温并进行应用。
图片6：手动白平衡时输入Kelvin值（左）。使用中性灰卡进行自定义白平衡（右）。
衡量白平衡质量
对于日光场景，通过简单分析中性灰卡片的色偏，可以很容易地确定白平衡的质量。当灰色是中性时（在标准工作空间中，R、G和B三个通道的输出值相同），那么白平衡是完美的。然而请记住，即使是完美的色彩再现也并非总是期望的结果。
在钨丝灯或日落场景中，情况会变得更加复杂，因为您希望通过在场景中保留特定的色偏来保持气氛。目前尚无公认的方法来确定“暖”光源下白平衡的质量。
图片7：左图描绘了人眼感知到的更平衡的再现，右图显示了完美的色彩再现。
结论
数码相机的白平衡功能通常能确保物体以与光源相关的正确颜色被捕捉。通常，白平衡会根据光源相关的色温自动调整。虽然自动调整在大多数情况下都很方便，但有时在特定光照条件下（例如日落）会遇到困难。
当自动调整无法提供正确的平衡时，摄影师可以选择相机上提供的其他白平衡方法。除了自动白平衡 (AWB) 外，还有预设方法，制造商已为常见光照情况（日光）预设了白平衡。除了预设，手动/自定义白平衡方法允许用户手动设置Kelvin值（手动）或使用场景中的白色或中性灰卡作为白平衡的参考（自定义）。
如果没有适当的白平衡，图像中的颜色将无法反映人眼感知的正确颜色，导致图像质量低下。摄影师需要了解相机上不同的白平衡选项，以确保更高的图像质量。