白平衡原理以及實現

從字面上理解，白平衡的意思是白色的平衡。白平衡是描述顯示器中紅、綠、藍三基色混合生成後白色精確度的一項指標，可以解決色彩還原和色調處理的一系列問題。

色溫，就是定量的以開爾文溫度（k）來表示色彩。它是開爾文通過黑體這一理想光源，在不同溫度下，所發出光線的顏色特性來定義的。

開爾文溫度和攝氏度之間的關係：

零下273.15攝氏度被稱為絕對零度，就是0k。然後溫度每上公升一攝氏度，也就是上公升1k。

將乙個黑體加熱之後，隨著溫度的公升高，黑體會先發出紅色，然後越來越亮，變成黃光，在變成白光，直至藍光。

白平衡就涉及到了乙個相對顏色的問題，比如一張純白色的白紙，在白熾燈下拍出來顏色是白色的。但是在燭光下拍出來就是偏暖色，在晴朗的藍天拍出來就偏冷色。那麼這張紙到底是什麼顏色？、

白平衡的初始技能就是將在不同環境色溫中的白色物體都還原成真的白色。

看下圖：

- 當前設定的k偏低，說明當前環境偏暖，相機需要新增冷色。

- 當前設定的k偏高，說明當前環境偏冷，相機需要新增暖色。

所以這就是為什麼k從低公升高的過程中，影象慢慢變暖。

攝像機內部有三個ccd電子耦合元件，他們分別感受藍色、綠色、紅色的光線，在預置情況下這三個感光電路電子放大比例是相同的，為1：1：1的關係，白平衡的調整就是根據被調校的景物改變了這種比例關係。

比如被調校景物（你認為的白色）的藍、綠、紅色光的比例關係是2：1：1（藍光比例多，色溫偏高），那麼白平衡調整後的比例關係為1：2：2，調整後的電路放大比例中明顯藍的比例減少，增加了綠和紅的比例，這樣被調校景物通過白平衡調整電路到所拍攝的影像，藍、綠、紅的比例才會相同。

有一種影象的格式叫做raw影象，相比於普通的jpg，png，bmp影象，raw影象可以在拍攝完成之後，無損的調整影象的白平衡。

白平衡是相機機內處理的結果。說白了就是相機自己的後期。所以如果你拍攝raw**的話，可以在電腦中重新定義白平衡，重新調節。理論上是沒有畫質損失的(儘管實際可能有，但是也非常小，可忽略)。

這是因為普通的jpg、png和bmp影象所顯示的資料只有256的級別。

即其表現的寬容度不夠。在普通的手機攝影中，我們經常可以發現這樣的問題：

當你的測光對準了很亮的地方的時候，暗的細節就變成了黑色。

比如乙個場景的灰度是1000k~6000k，但是你的色彩只能表現總共2000k的寬容。那麼，剩下的不能表現的，要麼為黑色，要麼為白色。至於黑色有多黑，白色有多白，色彩空間並不能表示出完整的資訊。

raw作為一種格式，記錄著感測器的原始資料，一般這些資料要比256大。

所以raw的影象可以後期調整白平衡。

白平衡本質上是調節兩個引數：色溫和色調，色溫調節藍-黃偏色，色調調節綠-品紅偏色。通過調節兩個引數，來設定白點的位置，從而得到正確的色彩轉換。