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相机的白平衡是怎么回事

 王老师说物理 2021-11-07

喜欢摄影的人肯定会接触到“白平衡”这个概念。相对于光圈、快门、感光度来说,白平衡这个概念更让人难以理解,王老师以前也是被这个概念弄得晕头转向。曾经看过很多资料,感觉帮助不大,可能是摄影书籍中不会讲太多物理知识,物理书籍中不会讲摄影知识造成的。机缘巧合,最近王老师学习三维软件,有一个教程是对软件里灯光和摄影机参数设置的说明,涉及到了白平衡知识,王老师借助这个教程,多少对白平衡有了一个深入的理解,不敢独享,呈给有需要的人。

在说白平衡之前,我们先要了解“色温”这个物理概念(王老师本行),所谓“色温”,简单的说,就是发光体的温度。我们平常看到的光(可见光)实际是一种能量辐射,发光体实际就是一个正在向外辐射能量的物体。如果一个物体不向外辐射能量(不发光),我们看上去,这个物体就是黑色的(物理学中将其称为黑体)。如果我们给一个黑体加热,使其温度升高,这个黑体就会逐渐向外辐射能量,当黑体的温度达到700K(K是热力学温度单位:开尔文,热力温度数值减去273.15等于摄氏温度数值,即700K426.85)以上时,这个黑体就会发暗红色的可见光,我们看到的这个黑体就是暗红色的。这时黑体的温度就是它所发出的光的色温。当黑体的温度不同时,黑体发出的光的颜色就不同,所以不同颜色的光的色温不同。如:烛光的色温约为2000K、荧光灯的色温约为4000K、纯白色光色温约为6500K。色温越低,越偏向暖色调;色温越高,越偏向冷色调。

我们能看到本身不发光的物体,是由于有光照射到物体后,物体又将光反射进我们的眼睛。我们看到的物体的颜色是由物体自身的特性和照射到物体表面的光的颜色共同决定的。比如:大家都知道雪是白色的,但这个白色其实是在晴天正常日照情况下,雪表现出来的颜色。如果在晚上,没有灯光照射时,雪就是黑色的;如果只有红色灯光照射时,雪就是红色的。所以,在人们头脑中物体的固有颜色(雪是白的,小草是绿的,旗帜是红的),其实是物体在晴天正常日照情况下或纯白色光照射下所表现出来的颜色。在不同颜色的光照下,物体表现出来的颜色实际是不同的。

如下图是一个正常光照(色温6500K)下的白色物体,人们一般也就认为这是个物体的固有颜色是白色。

当我们用烛光(色温2000K)照射它时,它就表现为暖暖的桔红色。如下图:

下面重点来了,当我们用相机拍照时,白平衡要如何设置呢?

我们先假想一个拍摄场景:温馨的烛光晚餐。如果我们想要拍出那种烛光下暖暖的色调,那么相机就可用默认的白平衡设置,拍出来的照片就像上面第二张图片那样是暖暖的桔红色调。

灯光色温2000K   相机白平衡6500K

我们再假想一个拍摄场景:你是一位画家,刚刚画了一幅作品,一天晚上,你的朋友很想欣赏你的作品,希望你拍张画的照片发给他看,可不巧,你家里停电了,只能点蜡烛照明,如果你还用相机默认的白平衡设置来拍照,那么照片里的画作就有一种桔红色调,并不能真实反映画作在正常日光照射下的颜色。我们如何在烛光下,将画作在正常日光下的颜色拍出来呢?这就需要将相机的白平衡设置为2000K(烛光的色温)。

灯光色温2000K   相机白平衡2000K

继续假想一个拍摄场景:我们想在正常日光照射下,拍出烛光晚餐暖暖的效果。可以将相机的白平衡设置为比正常日光的色温高一些。如下图

灯光色温6500K   相机白平衡9500K

简单总结一下:相机白平衡设置与灯光色温相同,拍出的照片就是正常日光照射下景物表现出的色彩(与拍摄时眼睛看到的色彩不一定一致)。相机白平衡设置比灯光色温高,拍出的照片就有一种暖色调。相机白平衡设置比灯光色温低,拍出的照片就有一种冷色调。

注意:本文中的几幅图片中的物体,是同一个物体,在正常日光照射下是白色的。

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