浅谈色温及其在数码摄影中运用

李平，古城

（四川省泸州医学院电教中心，泸州 646000）

1 引言

我们都知道，传统摄影用的彩色感光材料有日光型和灯光型两种形号，前者是用于白天或闪光光源下拍摄；后者是用于室内白炽灯下拍摄，用错了会出现照片色彩失真等问题。而进入数码摄影时代，数码相机上有白平衡设置选项，如果选错了，光源与相机白平衡设置不匹配，同样会出现图像色彩失真现象。其实，无论是传统彩色胶卷的色温类型还是数码相机上的白平衡调整都涉及到一个物理学上的概念——“色温”。为此，我们将在本文中详细为读者解答色温原理，色温与摄影的关系，以及色温在数码摄影中的运用等。

2 色温的基本概念

我们知道，不同的光源发出光的色调是不同的。而不同光的色调是用色温来描述的，色温是一个物理概念，是用来描述光源光谱成分的物理单位，并用英文字母K表示。

物理学中光源色温的定义是：光源的光色成分是以温度来表示的一种绝对值。亦即物理学上所谓的完全“黑体”，经燃烧后所能发出的色光之绝对温度。例如，碳或铁在火中燃烧时，其温度会逐渐升高，随之会从一个绝对黑体变成一个逐渐发亮的物体，而且其发出的色光会随着温度的升高而出现下列顺序的色光变化：黑色→红色→橙色→黄色→白色→青色，上述色光中黑色温度最低，青色光温度最高，白色光温度适中。白色光中的色光成分比例近似于日光，因此又称为标准色温。色温的单位以“K”表示，如图1。

3 色温与色光变化的关系

说到“色温度”我们必须从牛顿发现的色光三原色原理说起。牛顿用三棱镜的折射原理发现了平常我们所看到的白光是由红、绿、蓝3种基本色光成分等量混合而成，如图2中间的白色所示；而三种基本色光以外的其它色光，如黄光、橙光和紫光等，又是由红、绿、蓝3种原色光，以不同比例混合而成的混合光。如品红色光是由红与蓝两种原色光等量混合而成，黄色光是由红与绿两种原色光等量混合而成；而青色光是由绿与蓝两种原色光等量混合而成，图2中三角形色光所示。三原色光以不同比例混合将得到自然界所有的色光。为此，我们将自然界的三色光原理和叠加效果概括为以下四点：

（1）自然界的色彩是由三原色为基本色构成的，三原色按不同的比例相混合可以合成出自然界中的任何颜色。

（2）蓝、绿、红这三种原色是互相独立的，它们中的任何一种颜色都不能用另外两种颜色混合得到。

（3）三种原色的混合比例决定色相。

（4）混合色光的亮度等于各原色光的亮度之和。

图2 三色光原理示意图

4 色温与数码摄影的关系

数码彩色摄影时，必须做到光源色温型与感光芯片CCD的色温模式保持平衡，才能最终保证景物色彩得到真实再现。否则，拍摄的数码图像就会产生偏色现像。所以，数码相机的操作菜单中都有白平衡模式菜单选项，以帮助摄影者根据光源色温类型调整数码相机的白平衡模式，拍摄得到色彩真实的图像。

作为一个摄影爱好者，应当了解并熟悉常见摄影光源的色温值，才能正确选用数码相机中白平衡模式。常见摄影光源分为自然光和人工光两大类。自然光因时间（早晨、中午、傍晚）不同，或天气变化（阴天、晴天），其色温也在不断变化；人工光因灯泡的种类，功率的大小，电压的高低不同，色温变化也很大。下面就把常见自然光和人工光源的色温值与数码相机白平衡菜单模式的对应关系例于附表，供摄影时参考。

附表 数码相机白平衡菜单模式与色温的对应关系

5 白平衡与数码摄影

“白平衡”是指，当色光三原色（红、绿、蓝）在感光材料上达到平衡时，所拍摄的图像才能获得真实的色彩，即不是偏色失真的图像。白平衡再直白地说就是，“不管在任何光源（红光还是绿光）下，都能将白色物体还原为白色”。

而三原色光在感光材料上达到平衡是指：数码照相机上的感光芯片CCD（CMOS）有无数的感光单元，这些感光单上分别覆盖有红、绿、蓝三种滤光片，并且分别承担着感受红、绿、蓝三种原色光的任务。因此，在数码相机的感光芯片上具有红、绿、蓝三种感光单元，如图3所示。只要景物反射的红、绿、蓝三种色光光能，在感光芯片的三种感光单元上按真实的比率采取，就能得到色彩还原真实的彩色数码图像。但是，由于日光和灯光中三原色光之间的含量（比例）差异很大，为了补偿日光和灯光在三原色光比例上的的差别，可以在数码照相机上调整感光芯片中三种感光单元的电频强度 （即调整三种感光单元的感光速度ISO），在感光芯片上达到三种感光单元电流强弱的平衡，进而实现数码图像色彩的真实还原。例如：日光中三原色光含量均匀，因此，感光芯片上的三种感光单元的感光速度基本相同；而灯光中蓝光少，红光多，因此，当我们将白平衡调至“白炽灯”选项时，感光芯片中的感蓝光单元感光度提高，感红光单元感光度降低，进而从电流量上扶蓝抑红，达到在感光芯片上的三种感光单元的电流量趋于均衡，最终保证了数码照相机在灯光照明下也能拍摄出色彩真实的图像。而感光芯片上的三种感光单元最终又是怎样将三种原色光混合形成色彩丰富的真实彩色图像呢？这最终要依靠后面的“模/数”转换和软件运算来完成。

图3 感光芯片CCD上的红、绿、蓝三种感光单元示意图

数码照相机的白平衡改变，是由影像传感器与“模/数”转换芯片中的物理电频改变来实现的，因此，数码相机的白平衡（色温平衡）是可以在机内部实现改变的。例如，在数码照相机上可以用菜单命令，任意选择和改变数码相机的白平衡设置，以适应不同光源条件下景物的色温变化。由此可以看出，数码照相机在摄影的方便性上大大超越了传统摄影。

无论是消费级还专业级数码相机，都有多种白平衡模式可供选择。不同的光源，色温不同，这时，数码相机必须选择与拍摄现埸光源相同的白平衡模式，才能使所拍数码照片保持与景物一致的真实色彩。

6 白平衡设置

数码相机的白平衡设置包括：自动白平衡，预设白平衡，自定义白平衡和包围白平衡四种。

6.1 自动白平衡

是数码照相机最基本的白平衡模式，能自动检测自然光在一天中的色温变化，并根据检测结果自动微调相机白平衡，以适应自然光源的色温改变。在光线充足的户外，使用该模式一般都能取得不错的效果。但在光线色温超出自动控制范围和某些光线复杂的场合，其准确性不是太高，拍摄图像的色彩可能明显偏色失真。这时可视拍摄现场的光线情况，选择相应的预设白平衡进行拍摄。

6.2 预设白平衡

预设白平衡一般在数码相机的菜单命令中设置，主要有：日光、阴天、钨丝灯、荧光灯和闪光灯模式等。设置时可依据对摄影光源性质的客观判断，选择相应的白平衡命令。如你在室内用钨丝灯作照明光源，则可选择“钨丝灯”选项，使用效果既方便效果又好。

6.3 自定义白平衡

自定义白平衡是精确调整数码相机白平衡的一种模式，用户可以按照自已的意志直接调控数码相机的色温值，使之与光源色温准确地匹配，使所拍图像得到最准确的色彩还原。一般只有在光源非常复杂的情况下（如：混合光源，室内，早晚的自然光等），或拍摄重要题材，如：广告，文物，室内人像时，才使用该模式。

数码相机自定义白平衡的方法如下：

我们可以在镜头前放张白纸，通过屏幕查看，让白色填满整个画面，然后按住自定义白平衡钮1～2秒钟，系统提示“完毕”即可。（注：不同的机器调整方法不同，应参阅说明书。）最后可打开显示屏观察画面色彩效果，不满意可重新调定，直至满意。调整时要注意白纸与被摄体受光方向要一致，不能在画面中出现阴影和背景，如光线发生变化，要按上述方法重新设定白平衡。

6.4 自定义色温

高档数码相机还可以直接在相机上自行修改色温值，机型不同，改变级差有变化，一般在1K～100K之间。使用时需先用色温表测定光源色温值，再在相机上设定色温值，并与之一致。如果没有色温表，只要知道光源的标准色温值也行。这种方法适合于专业人像和商业摄影师使用，可获得最准确的色彩平衡。

数码相机自定义白平衡的方法如下：

以尼康D200为例。打开白平衡菜单，再打开选择色温菜单，进入选择色温页面，按动方向键便可根据实测光原色温值选择相对应的色温值并确认便设置完成。

6.5 包围白平衡

有的数码相机还有包围白平衡。利用白平衡包围模式，一次拍摄能得到几张色温不同的图像，只要从中选出色彩表现最满意的一张便可，普通或专业摄影者在遇到光源较为复杂的表况时，可在预设白平衡基础上选用包围白平衡，以代替设置更为复杂的自定义白平衡。

前面介绍的都是通过调整数码相机白平衡，达到真实还原被摄景物色彩的目的。不过有时候，利用数码相机的白平衡的巨大误差，也可以制造出一些夸张的特殊色调效果，如：晚霞和晨曦时分的色温很低，我们如果故意将白平衡设置为色温很高的自然光白平衡，则可使晚霞和晨曦时分的景物偏暖色调，从而获得更美的色调效果；又如：在晴天拍户外人像，用阴天白平衡，会使肤色红润而漂亮；而用荧光灯白平衡拍蓝天，会使蓝天更加饱和。此外，用彩色纸手动调整白平衡也能让图像偏色，如：要想得到偏橙红的图像，可用淡蓝色纸调整白平衡；而用黄色纸能使图像偏蓝。

数码相机所拍图像即使有明显偏色，也可以在后期通过软件加以纠正。但是，后期调整会对图像质量造成较大损失。作为专业摄影工作者，应该在拍摄时在数码相机上精确地设定白平衡，以减少后期调整所带来的图像色彩和影调的损失。

图4 数码照相机的白平衡功能和白平衡菜单命令