色温和白平衡的一些理论基础

tom_xx_hu@yahoo

为啥会有骑虎难下的感觉呀？ 该加精的加精了。。。该捧场的捧场了。。该默默学习的都在默默 ...
云儿飘飘 发表于 2011-11-17 12:30

加精当然是好，可是最重要的还是分享和交流。如果我的帖子内容不能很好的被别人理解，说明我的帖子没有针对性，不能真正分享，不能引起交流，就不能算成功。

tom_xx_hu@yahoo

五 白平衡

在阐述了白（或者灰）之后，我们终于可以讨论白平衡了。

5.1 5500K白光下的灰板

让我们在中午太阳光5500K下，观察一个白板（灰板）。

之所以选择白板，因为白（灰）板在各个波长上的反射能力都是一样的，所以它不会附加任何颜色，因此，经过灰板反射的太阳光，其强度虽然有变，但光谱分布不变，仍然是色温5500K的白光。见下图：





这个5500K白光，在与视锥细胞S、M和L细胞相应的波长上的强度大致相同。这当然不是巧合，4000K的白光就没有这样的殊荣，这是进化以中午日光为基准对三原色的有意选择。三原色相应的波长位于（5500K白光）光谱的峰值区域，以获得最大的视觉信号信噪比，三原色波长处的光谱强度大致相同，给与三原色同等地位，便于颜色的分解、合成以及鉴别。在5500K白光下，三原色光谱强度的细微差别在经过视锥细胞的敏感因子调节后，也在三种视锥细胞上的响应达到均衡，三者之比为1：1：1.


（这个1：1：1只是一个定性的说明，并不是强行假定视锥细胞末端的神经信号电平就是1：1：1的关系，只要视觉心理建立起这个固定的比例关系就可以，但是为了叙述方便，我们假设这个视觉白光就是比例1：1：1的一组视锥信号。）

tom_xx_hu@yahoo

5.2 4000K白光下的灰板

如果我们在一个不同色温——比如4000K——的白光下观察同样的灰板，我们会看到什么？
显然4000K的白光(见52楼图一)已经不那么白了，它的短波（蓝紫光）的分量明显低于长波（橙色），可是根据经验，我们知道我们的眼睛会“还原”出一个灰板（至少是很接近灰板的灰板）。眼睛做这件事情其实很容易，就是把三种视锥细胞的敏感因子调节一下，使灰板视像在三个视锥上产生的输出比例均衡就可以了，真正是容易得“连眼都不眨”。


一旦白（或者叫灰）搞定，其它颜色就都能够还原，因为颜色不过是相对于白的偏离。

人眼（连眼都不眨一下就）完成的这件事情（把不同色温下的灰板视像还原成灰色），就是我们煞有其事说的白平衡，就是我这里费尽口舌还没有说清楚的白平衡。

tom_xx_hu@yahoo

5.3 感光色温

前面说了，人眼把不同色温下的灰板还原成灰板的诀窍是根据不同的色温调整其视锥细胞的敏感因子，使得三种细胞的视觉信号的（心理）强度一致。可是每种不同色温下的敏感因子都是不同的，比如5500K下S、M、L三种视锥细胞敏感因子的比例是1.103：0.992：1.0063，而4000K下这个比例是1.467：0.833：0.765，那么人眼怎么感知（估计）现场光源的色温呢？如果这个感知（估计）出现偏差会怎么样呢？

要回答这里的问题，先定义感光色温。
感光色温就是光感的接受者对现场光源色温的估计值。光感接受者凭借这个估计，将接收的物理光感映射到主观的色度空间（通俗说法是色彩还原）。
如果感光色温与实际现场光源色温一致，我们就说达到了白平衡，反之，我们说白平衡有偏差。

第一个问题，人眼怎么确定感光色温（不一定获得数值）？我没有答案，只有很肤浅的猜想。给人眼提供的东西，几乎没有一样是确定的，色温当然还不知道，现场的光感也是千变万化，灰板（以及各种视觉对象的反射谱）也不是事先确定的。这有点像这个复杂的社会，没有什么是绝对明确的东西，一切都只能自己去判断，所有的人都可能说谎，睿智的人就能够从各人的真实性各异的说法中，获得事实的真相。人的眼睛对色温的判断，大概就是这样一个模糊科学的过程：只要眼睛能够不受屏蔽地接受现场全部的光感信号，它就能八九不离十地得到基本正确的感光色温。但如果你有选择地给眼睛光感信号，那它百分之百会被误导，得到一个有偏差的感光色温，当然就无法还原事物的本来面目。
这很有点像人认识社会，你要是不让他接触全部的信息（比如像CU还有很多地方所做的那样屏蔽很多信息），他就不能得到一个准确的认识。任何的“舆论引导”，唯一作用就是帮倒忙。

第二个问题，如果感光色温出现偏差会怎么样？上面说了，就无法达到白平衡。黑白颠倒可能还不至于，但黑白肯定不能分明，是非也就混淆，肯定无法还原事物的本来面目。可是这个白平衡的失衡是怎么发生的？我们且听下回分解。

tom_xx_hu@yahoo

tom做足了功课，留着通读，过瘾，过瘾！
aero 发表于 2011-11-17 21:23

坦白地说，对文科背景的人会比较难懂。理工科的，下点功夫看看，多少会有点斩获。

suiyаli

未求甚解的通读一遍，敬仰这种科学精神及态度。等待实际操作部分的论述。
目前收获最大的一句话是“但是这个进化的缺陷，却是我们在日光灯下常常不能辨别颜色的原因，也是很多晚会上光彩照人的女士第二天看起来判若两人的原因。”

李团长

只能胡顶了，实在太高深看不懂啊。

跟一张无忌看到的巧用色温的照片

我不爱用自动白平衡，它抹杀了太多漂亮的色彩。艺术摄影中的偏色比平庸更可信赖。

carlyan

只能胡顶了，实在太高深看不懂啊。

跟一张无忌看到的巧用色温的照片

我不爱用自动白平衡，它抹杀了太 ...
李团长 发表于 2011-11-18 16:09

    没错，如果了解了白平衡，就能更好的创造性的利用白平衡。

一介村夫

有个问题，日光型幻灯片的标准色温是多少？为什么观片器灯箱的标准是5000K？

tom_xx_hu@yahoo

未求甚解的通读一遍，敬仰这种科学精神及态度。等待实际操作部分的论述。
目前收获最大的一句话是“但是这个进化的缺陷，却是我们在日光灯下常常不能辨别颜色的原因，也是很多晚会上光彩照人的女士第二天看起来判若两人的原因。”
suiyаli 发表于 2011-11-18 12:48

实际操作部分，由实干家讲授，我只讲点理论。在我这个理论家眼里，实干部份简直就是三年级小孩也会做的：那个色温值，不是增加，就是减少，一共就是这么一个自由度。
你收获最大的那句话，要加一个注：许多白天光彩照人的女士，如果不施粉黛，在晚会的灯光下，可能看起来像白骨精——这也是进化的缺陷。