白平衡到底是什么？
“白色”没有色彩平衡/白平衡。光源具有色彩平衡。由于白色具有色彩平衡，所以相机的传感器收集到的光放大后才能使物体看起来或再现物体。可以使任何色温/白平衡的光具有足够完整的光谱，使其在照片中看起来很白。也可以通过调整在该光线下拍摄的图像中的红色，绿色和蓝色通道的放大倍率，使其看起来为橙色，蓝色，红色或我们希望使其呈现的任何其他颜色。我们称照片中三个色彩通道的总通道放大为白平衡。
不同的光源以不同的色温和色彩发光。即使是发出包含大部分或全部可见光谱的光的“白光”光源，其大部分光通常也会集中在各种色温上。如果这些光源是所谓的“黑体辐射器”，则它们发出的光取决于它们的温度（以开氏度为单位）。例如，恒星表面上的发光气体是黑体辐射器。大多数金属在加热之前也是如此，直到它们开始发光，然后熔化，并在加热到足够高的温度时最终变成蒸气。从黑体辐射器产生特定颜色的温度标度以开尔文度表示，并且是色轮的一个轴，该轴从一侧的蓝色移动到另一侧的琥珀色。这就是我们所说的色温。
但是色温只是360°色轮上的一条轴。我们所说的白平衡包括整个色轮。不是黑体辐射器的光源可以发出沿色温轴找不到的颜色的光。与沿着色温轴落下的最接近的颜色相比，此类光可能更洋红色，或者可能更绿色。我们有时将其称为绿色←→品红色轴色调或色调。为了充分表达光源的主导色，我们不仅需要定义其沿蓝色←→琥珀色温度轴的位置，而且还必须定义其沿垂直于绿色←→品红色色调轴的位置。蓝色←→琥珀色轴。（当我们仅使用色温来正确描述光源时，这是因为该光源的色泽是中性的-也就是说，它落在色温轴上，而没有偏向绿色或品红色。）大多数自然光源发出沿色温轴落下的光。
但是，当我们定义了蓝色←→琥珀色和绿色←→洋红色的数量时，我们仍然没有完全描述光源发出的光的性质，蓝色的数量是该光的最主要成分。
光源不仅会发出以特定波长（我们的眼睛/大脑解释为某些颜色）为中心的光，而且某些光源所发出的光的波长/颜色范围会比其他光源大。例如，钨丝灯泡发出的光集中在3000K左右。但是，钨灯泡发出的光中几乎包含了可见光波长的几乎整个范围。仅仅是钨灯泡发出的光在3000K左右的范围内占主导地位。另一方面，钠蒸气灯在2500K左右发出非常窄的光谱。但是高压钠蒸气灯在可见光谱的某些很宽的范围内根本不发出任何光。它们发出的所有光几乎都接近2500K。当我们尝试进行白平衡校正以获取它们所照亮的物体的准确颜色时，发出被称为可见光的波长范围光谱更为有限的光源的问题就更加棘手。如果光源根本不发出任何蓝光，则根本没有任何光可以反射蓝色物体。如果没有要放大的蓝色信号，则放大蓝色通道的数量无关紧要，我们将看不到任何蓝色（除了由于相机在蓝色通道中的读取噪声所引起的假蓝色）。
我们在相机收集的原始信息和最终想要得到的照片之间进行调整，使看起来白色的本身不是色温，它是一个补偿滤镜，用于调整红色，绿色和黑色的相对强度。图片中的蓝色成分，因此对于我们希望显示为白色或中性灰色的对象，红色，绿色和蓝色值相等。我们将色温数字（5500K）或白平衡名称（冷荧光）分配给一组特定的倍增器，因为它是补偿在以该色温为中心并以该色温为中心的光线下拍摄的照片所需要的合适的色温着色。如果所用的光是非常蓝的，那么我们必须应用非常橙色的滤光片来校正光的蓝色。这就是为什么当我们将原始处理应用程序中的滑块一直移动到10000K时，即使10000K的光线非常蓝，也会使在更多黄光下拍摄的东西看起来是橙色。这就是为什么当我们将原始处理应用程序中的滑块一直移动到2500K时，即使2500K的光线非常温暖，也会使以更多黄光拍摄的东西看起来很酷。
同样，在任何特定的色温设置下，我们可能还需要更改绿色←→品红色轴设置，该设置大致垂直于色轮上的蓝色←→黄色轴，以使特定对象看起来是白色。这是因为并非所有光源都发出的光恰好沿着由黑体辐射器的温度（以开氏度为单位）定义的色温连续体落下。例如，当前在许多小型夜总会中用于舞台照明的LED照明所具有的品红色色调要比黑体辐射器在任何温度下都能发出的品红色高得多。另一方面，典型的老式荧光灯发出的色彩要比黑体散发出的绿色得多。
当我们更改拍摄照片的色温设置时，我们不会更改拍摄照片时存在的光的颜色。而是，我们更改了与其他两个RGB通道相比每个RGB通道放大了多少。
甲白平衡设定是一组乘法器用于红色，绿色和蓝色通道是否适合于适用于根据一个特定色温和色调的光拍摄的照片的。这会影响照片中各种对象的外观颜色，但不会改变“其白平衡”，因为这些对象没有白平衡-照亮它们的光具有白平衡。
如果我们在2700K的光线下拍摄白色物体，则需要为该物体应用2700K 色温设置，以便在照片中看起来是白色。如果我们在以8000K为中心的光线下拍摄同一对象，则必须将色温设置为8000K才能使该对象在我们的照片中看起来是白色的。如果我们将适合5000K光线的RGB倍增器（即色温设置）应用于在2700K光照下拍摄的第一张图像，那么如果我们将适合于5000K的RGB倍增器应用于第二张在8000K以下拍摄的图像，则白色物体看起来将是黄色/橙色。照明白色物体将看起来是蓝色。
术语白平衡也被用来描述我们试图正确的方式色偏在这些不同类型的光源下拍摄的照片。
还记得我们说过不同的光源以不同的色温和白平衡发射光吗？这会影响它们照亮的事物看起来是什么颜色。它会影响我们的眼睛和大脑所看到的颜色。它也会影响相机看到的颜色。尽管我们的相机旨在模仿我们的眼睛和大脑创造色彩的方式，但是它们做的方式并不完全相同。
我们的眼/脑系统非常擅长适应各种照明光源，尤其是自从天亮以来在自然界发现的那些光源（还记得那些黑体辐射器吗？）。它们也与我们发明的可模仿此类自然光源的人造光源相当好。我们的大脑可以补偿光源的差异，并且在不同类型的光源下，我们认为大多数对象是相同的颜色。
但是，相机必须调整它们对所拍摄图像中的红色，绿色和蓝色通道施加的偏差。除非我们已通过“日光”或“阴影”或“荧光灯”或“钨丝灯”之类的设置告知相机，否则光源的颜色是什么，必须根据镜头中的线索做出“有根据的猜测”。现场。当场景无法提供预期的线索时，例如，场景中最亮的部分不是中性/白色时，相机通常会把它弄错。经常会以不同的方式欺骗相机的另一种情况是，当大多数帧的亮度均匀时，相机将尝试以介于纯白色和纯黑色之间的中等亮度来曝光。
那么，这一切如何解决？
想象一下，您有一个没有窗户的完全黑暗的房间。在那个房间里有三个独立的光源。一种发射纯蓝色的光，一种发射纯绿色的光，一种发射纯红色的光。现在进入您的房间，手里拿着四张牌：纯蓝色，纯绿色，纯红色和纯白色。
- 当仅蓝灯亮起时，将不会有正确的颜色反射红卡和绿卡，因此它们将显得黑色。蓝卡和白卡都将仅反射蓝光，并且看起来完全一样。如果我们在这样的光线下拍照，将无法在最终照片中区分蓝卡和白卡。
- 当仅绿灯亮起时，将不会有正确的颜色反射红卡和蓝卡，因此它们将显得黑色。绿卡和白卡都将仅反射绿光，并且看起来完全相同。如果我们在这样的光线下拍照，将无法在生成的照片中区分绿卡和白卡。
- 当仅红灯亮起时，将不会有正确的颜色反射蓝卡和绿卡，因此它们看起来会是黑色。红卡和白卡都将仅反射红光，并且看起来将完全相同。如果我们在这样的光线下拍照，将无法在生成的照片中区分红卡和白卡。
- 当红灯和绿灯同时亮起时，将没有正确的颜色反射蓝卡，因此它看起来是黑色的。红牌将显示为红色。绿卡将显示为绿色。但是，白卡将反射红色和绿色的光，看起来像黄色。如果我们在这样的光线下拍照，我们可以区分红，绿和白卡，但是由于完全没有蓝光，我们仍然无法通过仅改变红光的放大倍数来使白卡显示为白色。 ，绿色和蓝色频道在我们的照片中。
- 当红色和蓝色指示灯同时亮起时，将没有正确的颜色反射绿卡，因此它将看起来是黑色的。红牌将显示为红色。蓝卡将显示为蓝色。但是，白卡将反射红光和蓝光，并且看起来是紫色/洋红色。如果我们在这样的光线下拍照，我们就可以区分红色，蓝色和白色的卡片，但是由于完全没有绿色的光线，我们仍然不可能仅通过改变红色，绿色和白色的放大倍数来产生白色。照片中的蓝色通道。
- 当绿色和蓝色指示灯同时亮起时，将没有正确的颜色反射红卡，因此它看起来是黑色的。绿卡将显示为绿色。蓝卡将显示为蓝色。但是，白卡将是反射的绿色和蓝色光的组合，看起来像是绿色。如果我们在这样的光线下拍照，我们可以区分绿卡，蓝卡和白卡，但是由于完全没有红光，我们仍然不可能仅通过改变红，绿和蓝的放大倍数来产生白色。照片中的蓝色通道。
现在想象一下，我们的三个光源都在变阻器上，并且亮度可以独立变化。如果我们以20％打开蓝灯，以60％打开绿灯，而以100％打开红灯，我们将获得非常像带有温暖色调的钨丝灯泡的光。如果我们在这样的光线下拍摄了四张卡片的照片，它们看起来都是不同的颜色，但是颜色会变成红色。但是，与以前的主要区别在于，现在我们至少可以使用每种颜色的某些光源。 如果我们调整相机对每种颜色通道的放大率，以便仅将红光放大20％，将绿光放大33％，将蓝光放大100％，那么每种颜色在白色时都具有相同的亮度卡，它看起来是白色的。
这样做的巨大缺点是，如果将所有三个光源都调整为100％，并且将所有三个色彩通道都放大为100％，那么现在所有的颜色都不会比我们可以得到的亮度高20％！如果我们决定在后期处理中将照片再放大500％，使其看起来像100％RGB光的100％RGB放大，我们还将相机的读取噪点放大500％！这就是为什么最好在曝光照片之前使照明尽可能接近我们想要的。
使用白平衡建模的光分布，传感器上的RGB光位的原始数据如何精确地转换为像素RGB值？
要记住的是，拜耳掩模中的滤光片不是绝对的。人体视网膜中的三种视锥细胞都不是！
一些红色的光穿过绿色和蓝色的滤镜！一些绿色的光穿过红色和蓝色的滤镜！一些蓝光穿过绿色和红色滤镜！只是，更多的红光比绿或蓝色获得通过红色滤光片。更多的绿色光比红色或蓝色通过绿色过滤器得到。更多蓝光比红光或绿光通过蓝色的过滤器得到。但是，使穿过拜耳滤光器并向下进入每个像素阱的每个光子（无论其以何种波长振荡）都与使其向下进入该像素阱的每个其他光子相同。来自传感器的原始数据是单个单色亮度值 对于每个像素孔（更恰当地称为感官）。
以几乎相同的方式，我们视网膜中的所有视锥细胞对可见光的所有波长都有一定的响应。只是绿色和红色之间的重叠在我们眼中比在相机中更近。
如果传感器上一个小补丁的红色，蓝色和绿色通道各自收集相同数量的光子，那为什么不用具有相等RGB值的像素表示呢？
相机不能总是使用相同的权重的原因是，各种光源的颜色是不同的。我们的眼睛和大脑通常会补偿不同光源的色温和白平衡中的这些变化。我们的相机需要更多指导。如果相机设置为“自动白平衡”，它将使用在场景中收集的信息来猜测正确的设置。最基本的相机通常通过假设图片中最亮的物体是白色来完成此操作。现代相机在大多数情况下能够正确猜测，已经变得非常复杂。但是某些场景仍然难以正确解释。因此，相机还使用户能够手动设置色温和白平衡。
为什么我们通过根据光源使值失真来“校正”此问题？
因为当来自各种光源的光反射出白色物体时，与来自其他各种光源的光反射出相同白色物体相比，反射的光不包含相同数量的红色，绿色和蓝色。当光线照射到传感器时，基于照亮我们拍摄场景的光源的颜色，我们照片中对象的颜色已经“失真”。我们进行白平衡校正，以抵消由不完善的光源引起的“失真”颜色。
如果正确选择了白平衡，光源会不会看起来是纯白色的？这与光源通常明显不呈现纯白色的事实是矛盾的。
给定光源的“正确” WB是R，G和B通道的放大，与光源中每个通道的强度大致成反比。如果光源具有更多的红色，我们将放大蓝色通道。如果光源具有更多的蓝色，我们将放大红色通道。
如果我不希望图像准确地表示物体的颜色，而是要包括我的视觉所受的偏色，那么什么白平衡配置可以实现此目的？
这将取决于光源和光源所照亮的物体的颜色。一个不错的起点是在色温轴上大约介于光源温度和5200K（“日光”）之间的位置。
是否存在一种不会改变偏色的全局“中性”设置？
不会。您的眼睛和大脑总是针对不同的光源调整一种或另一种方式。除非更改白平衡，否则相机不会进行调整。如果您将相机设置为“ 自动白平衡 ”，则由相机代替摄影师来“选择”调整方式。
例如，在打开红色安全灯的暗室中，白色物体不会显示白色。我也不希望它们在我的照片中显示为白色。
在照明的光谱非常有限的情况下，与调整白平衡相比，调整饱和度通常会对感知的颜色产生更大的影响。如果图像中只有红色光，则放大绿色和蓝色的量都不会改变太多。
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对于如何适当的白平衡，特别是沿洋红色绿轴会影响颜色（及以上）照片的一个极端的例子，请看这个答案给吹出来的蓝/红色光制作照片看起来焦点了 （几个示例图像包含在答案中）
有关从原始图像转换时如何校正白平衡和使用选择性色彩调整可以大大改善最终结果（而不是让相机去做）的原因，请参阅：冰球图像中有很多噪点。我究竟做错了什么？ （包括一个示例，其中包括用于处理原始文件的设置的屏幕截图）
有关如何设置超出摄像机内色温（或对于许多摄像机，甚至使用AWB时）的白平衡的精细调整的更多信息，请参阅：如何取消对象的紫色舞台照明？ （答案中包含几个示例图片）
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