白平衡，字面上的理解是白色的平衡。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。白平衡是電視攝像領域一個非常重要的概念，通過它可以解決色彩還原和色調處理的一系列問題。白平衡是隨著電子影像再現色彩真實而產生的，在專業攝像領域白平衡套用的較早，現在家用電子產品（家用攝像機、數位照相機）中也廣泛地使用，然而技術的發展使得白平衡調整變得越來越簡單容易，但許多使用者還不甚了解白平衡的工作原理，理解上存在諸多誤區。它是實現攝像機圖像能精確反映被攝物的色彩狀況，有手動白平衡和自動白平衡等方式。許多人在使用數碼攝像機拍攝的時候都會遇到這樣的問題：在日光燈的房間裡拍攝的影像會顯得發綠，在室內鎢絲燈光下拍攝出來的景物就會偏黃，而在日光陰影處拍攝到的照片則莫名其妙地偏藍，其原因就在於白平衡的設定上。
基本介紹
定義,套用,色溫,適應性,工作原理,解析,調節,自動白平衡,鎢光白平衡,螢光白平衡,顯微攝影,室內白平衡,手動調節,效果對比,從原理上講,過程如下,實拍對比,套用,
定義
白平衡，字面上的理解是白色的平衡。那什麼是白色？這就涉及到一些色彩學的知識，白色是指反射到人眼中的光線由於藍、綠、紅三種色光比例相同且具有一定的亮度所形成的視覺反應。我們都知道白色光是由赤、橙、黃、綠、青、藍、紫七種色光組成的，而這七種色光又是有紅、綠、藍三原色按不同比例混合形成，當一種光線中的三原色成分比例相同的時候，習慣上人們稱之為消色，黑、白、灰、金和銀所反射的光都是消色。
通俗的理解白色是不含有色彩成份的亮度。人眼所見到的白色或其他顏色同物體本身的固有色、光源的色溫、物體的反射或透射特性、人眼的視覺感應等諸多因素有關（請參閱《色彩學原理》），舉個簡單的例子，當有色光照射到消色物體時，物體反射光顏色與入射光顏色相同，既紅光照射下白色物體呈紅色，兩種以上有色光同時照射到消色物體上時，物體顏色呈加色法效應，如紅光和綠光同時照射白色物體，該物體就呈黃色。當有色光照射到有色物體上時，物體的顏色呈減色法效應。如黃色物體在品紅光照射下呈現紅色，在青色光照射下呈現綠色，在藍色光照射下呈現灰色或黑色。
套用
許多人在使用數碼攝像機拍攝的時候都會遇到這樣的問題：在日光燈的房間裡拍攝的影像會顯得發綠，在室內鎢絲燈光下拍攝出來的景物就會偏黃，而在日光陰影處拍攝到的照片則莫名其妙地偏藍，其原因就在於“白平衡”的設定上。
色溫
在了解白平衡之前還要搞清另一個非常重要的概念――色溫。所謂色溫，簡而言之，就是定量地以開爾文溫度（K）來表示色彩。英國著名物理學家開爾文認為，假定某一黑體物質，能夠將落在其上的所有熱量吸收，而沒有損失，同時又能夠將熱量生成的能量全部以“光”的形式釋放出來的話，它便會因受到熱力的高低而變成不同的顏色。例如，當黑體受到的熱力相當於500—550℃時，就會變成暗紅色，達到1050－1150℃時，就變成黃色，溫度繼續升高會呈現藍色。光源的顏色成分與該黑體所受的熱力溫度是相對應的，任何光線的色溫是相當於上述黑體散發出同樣顏色時所受到的“溫度”，這個溫度就用來表示某種色光的特性以區別其它，這就是色溫。打鐵過程中，黑色的鐵在爐溫中逐漸變成紅色，這便是黑體理論的最好例子。色溫現象在日常生活中非常普遍，相信人們對它並不陌生。鎢絲燈所發出的光由於色溫較低表現為黃色調，不同的路燈也會發出不同顏色的光，天然氣的火焰是藍色的，原因是色溫較高。正午陽光直射下的色溫約為5600 K，陰天更接近室內色溫3200K。日出或日落時的色溫約為2000K，燭光的色溫約為1000K。這時我們不難發現一個規律：色溫越高，光色越偏藍；色溫越低則偏紅。某一種色光比其它色光的色溫高時，說明該色光比其它色光偏藍，反之則偏紅；同樣，當一種色光比其它色光偏藍時說明該色光的色溫偏高，反之偏低。
照相機
照相機適應性
由於人眼具有獨特的適應性，使我們有的時候不能發現色溫的變化。比如在鎢絲燈下呆久了，並不會覺得鎢絲燈下的白紙偏紅，如果突然把日光燈改為鎢絲燈照明，就會覺查到白紙的顏色偏紅了，但這種感覺也只能夠持續一會兒。攝像機的CCD並不能像人眼那樣具有適應性，所以如果攝像機的色彩調整同景物照明的色溫不一致就會發生偏色。那么什麼是白平衡呢？白平衡就是針對不同色溫條件下，通過調整攝像機內部的色彩電路使拍攝出來的影像抵消偏色，更接近人眼的視覺習慣。白平衡可以簡單地理解為在任意色溫條件下，攝像機鏡頭所拍攝的標準白色經過電路的調整，使之成像後仍然為白色。這是一種經常出現的情況，但不是全部，白平衡其實是通過攝像機內部的電路調整（改變藍、綠、紅三個CCD電平的平衡關係）使反射到鏡頭裡的光線都呈現為消色。如果以偏紅的色光來調整白平衡，那么該色光的影像就為消色，而其他色彩的景物就會偏藍（補色關係）。
白平衡
白平衡工作原理
白平衡是一個很抽象的概念，最通俗的理解就是讓白色所成的像依然為白色，如果白是白，那其他景物的影像就會接近人眼的色彩視覺習慣。調整白平衡的過程叫做白平衡調整，白平衡調整在前期設備上一般有三種方式：預置白平衡、手動白平衡調整和自動跟蹤白平衡調整。通常按照白平衡調整的程式，推動白平衡的調整開關，白平衡調整電路開始工作，自動完成調校工作，並記錄調校結果。如果掌握了白平衡的工作原理，那么使用起來會更加有的放矢，得心應手。
白平衡是這樣工作的
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），那么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。也就是說如果被調校的白色偏一點藍，那么白平衡調整就改變正常的比例關係減弱藍電路的放大，同時增加綠和紅的比例，使所成影像依然為白色。
換一個思路來考慮白平衡調整的問題，攝像機在白平衡調整容度之內不會“拒絕”放在鏡頭前面的被調校景物，就是說鏡頭可以對著任何景物來調整白平衡。大多情況下使用白色的調白板（卡）來調整白平衡，是因為白色調白板（卡）可最有效地反映環境的色溫，其實很多時候某種環境下白板（卡）並不是白色，多多少少會偏一點藍或其它的顏色，經驗豐富的攝像也會利用藍天來調白平衡，從而得到偏紅黃色調的畫面。搞清楚白平衡的工作原理之後，再使用的時候就會大膽地嘗試不同的效果，豐富了攝像創作。
白平衡調整
白平衡白平衡預置
以3200K色溫條件下設定的藍、綠、紅感光平衡。當環境色溫為3200K時，攝像機色溫濾光片放置在3200K，景物可以得到正確的色彩還原；當環境色溫為5600K時，攝像機色溫濾光片放置在5600K，景物可以得到正確的色彩還原。當環境色溫在3200K上下1000K和5600K上下1000K範圍內，利用白平衡預置功能可以得到人眼可以接受的色彩還原，由於色溫偏差不大，使拍攝出的畫面呈現出細微的色彩變化。這有一個好處，不同的生活環境本身會由於環境色和照明差異的影響而色彩基調不同，如果到處調白會使不同的環境呈現單一白光照明的效果，而利用白平衡預置則可以保留這種豐富的色彩變化。
一般精細調白的方法
在拍攝環境中以順著拍攝方向的調白板（卡）來調整白平衡。這是一種普遍的情況，還有幾種非常靈活的精細調白方法。利用一塊透過性良好的標準白板，把它置於緊貼鏡頭的前面，在拍攝環境中對著光源照明方向或對著主拍攝方向來調整白平衡，專業的攝像機會給出一個色溫讀數，比如是5000K，如果希望拍攝還原正常的畫面就以這個白平衡結果來拍攝。在攝像創作中，有時希望得到色彩偏差的畫面來達到創作目的，這時可以利用任何景物來調整白平衡，被調白景物的色溫同畫面的色彩偏差呈補色關係，既以紅色調白畫面偏向青色，以綠色調白畫面偏向品色，以蘭色調白畫面偏向黃色。白平衡自動跟蹤功能（ATW）是隨著鏡頭攝取景物的色溫變化而時實調整，如果一個推鏡頭或搖鏡頭由於被攝景物的色溫（鏡頭攝入景物的色溫同環境照明色溫是不同的）變化，會使畫面在一個鏡頭內發生色彩變化。如鏡頭由人物全景推近臉部特寫，因為景別的變化攝入鏡頭的色溫會不同，畫面中人物的膚色也就會發生變化，所以非特殊情況不建議使用該模式。
解析
那么什麼是“白平衡”呢？這必須先說明什麼是白色，物體反射出的光彩顏色視光源的色彩而定，人類的眼睛之所以把一些物體看成白色的是因為人的大腦可以偵測並且更正像這樣的色彩改變，因此不論在陽光、陰霾的天氣、室內或螢光下，人們所看到的白色物體顏色依舊。人眼可以進行自我適應，但是數碼攝像機就不具有這么智慧型的功能了，這是由於CCD感光元件本身沒有這種適應功能，為了貼近人的視覺標準，數碼攝像機就必須模仿人類大腦並根據光線來調整色彩，也就是需要自動或手動調整白平衡來達到令人滿意的色彩，數碼攝像機的白平衡感測器一般位於鏡頭的下面，可以自動的感知周圍環境，從而調整色彩的平衡，這一對數碼攝像機輸出的信號進行一定修正的過程就叫做白平衡的調整。 掌握白平衡的調節，就可以拍攝出真實的色彩畫面。市場上出售的所有數碼攝像機都具有了自動調整白平衡功能，使用起來比較方便。某些型號的數碼攝像機同時還具有手動白平衡調整，手動調整的精確程度要勝過自動調整，而且一般還都配備了一些預置好的模式，例如陰天、晴天、螢光燈等，可以根據使用環境來進行調整，相對來說方便一些。 由於不同的光照條件的光譜特性不同，拍出的照片常常會偏色，例如，在日光燈下會偏藍、在白熾燈下會偏黃等。為了消除或減輕這種色偏，數位相機和攝像機可根據不同的光線條件調節色彩設定，以使照片顏色儘量不失真，使顏色還原正常。因為這種調節常常以白色為基準，故稱白平衡。
白平衡調整是攝像的基本功，更是一個重要的創作手段。在清楚了原理之後，活學活用才會套用自如，在實踐中不斷摸索一定會有所收穫。
調節
白平衡英文名稱為White Balance。物體顏色會因投射光線顏色產生改變，在不同光線的場合下拍攝出的照片會有不同的色溫。例如以鎢絲燈(電燈泡)照明的環境拍出的照片可能偏黃，一般來說，CCD沒有辦法像人眼一樣會自動修正光線的改變。
圖片採用自然光，強加白平衡後，圖像偏藍。若在燈光底下用白平衡，圖片的色調就會恢復到原色狀態，白平衡會按畫像中圖像特質，立即調整整個圖像紅綠藍三色的強度，以修正外部光線所造成的誤差。有些相機除了設計自動白平衡或特定色溫白平衡功能外，也提供手動白平衡調整。
平衡就是無論環境光線如何，讓數位相機默認“白色”，就是讓他能認出白色，而平衡其他顏色在有色光線下的色調。顏色實質上就是對光線的解釋，在正常光線下看起來是白顏色的東西在較暗的光線下看起來可能就不是白色，還有螢光燈下的"白"也是"非白"。對於這一切如果能調整白平衡，則在所得到的照片中就能正確地以"白"為基色來還原其他顏色。大多數的商用級數位相機均提供白平衡調節功能。正如前面提到的白平衡與周圍光線密切相關，因而，啟動白平衡功能時閃光燈的使用就要受到限制，否則環境光的變化會使得白平衡失效或干擾正常的白平衡。一般白平衡有多種模式，適應不同的場景拍攝，如：自動白平衡、鎢光白平衡、螢光白平衡、室內白平衡、手動調節。
自動白平衡
自動白平衡通常為數位相機的默認設定，相機中有一結構複雜的矩形圖，它可決定畫面中的白平衡基準點，以此來達到白平衡調校。這種自動白平衡的準確率是非常高的，但是在光線下拍攝時，效果較差，而在多雲天氣下，許多自動白平衡系統的效果極差，它可能會導致偏藍。
鎢光白平衡
鎢光白平衡也稱為“白熾光”或者“室內光”。設定一般用於由燈泡照明的環境中（如家中）當相機的白平衡系統知道將不用閃光燈在這種環境中拍攝時，它就會開始決定白平衡的位置，不使用閃光燈在室內拍照時，一定要使用這個設定。
螢光白平衡
適合在螢光燈下作白平衡調節，因為螢光的類型有很多種，如冷白和暖白，因而有些相機不只一種螢光白平衡調節。各個地方使用的螢光燈不同，因而“螢光”設定也不一樣，攝影師必須確定照明是哪種“螢光”，使相機進行效果最佳的白平衡設定。在所有的設定當中，“螢光”設定是最難決定的，例如有一些辦公室和學校里使用多種螢光類型的組合，這裡的“螢光”設定就非常難以處理了，最好的辦法就是“試拍”了。
顯微攝影
在顯微鏡下，當不同色溫的光源照射在樣品上時，CCD會呈現不同的顏色。這是因為在不同的光線下，由於CCD彩色信號輸出的不平衡性，造成CCD彩色還原失真。作為顯微攝像頭的默認設定，自動白平衡通過一張結構複雜的矩形圖，來決定畫面中的白平衡基準點，以此來達到白平衡調校。但作為某些特殊情況，還需要通過手動白平衡，區域白平衡的方法來防止偏色，主要的方法是把顯微鏡的物鏡移動到載玻片的樣品以外的區域。
室內白平衡
室內白平衡或稱為多雲、陰天白平衡，適合把昏暗處的光線調置原色狀態。並不是所有的數位相機都有這種白平衡設定，一般來說，白平衡系統在室外情況時處於最優狀態，無需這些設定。但有些製造商在相機上添加了這些特別的白平衡設定，這些白平衡的使用依相機的不同而不同。
手動調節
這種白平衡在不同地方有各不相同的名稱，它們描述的是某些普通燈光情況下的白平衡設定。一般來說，用戶需要給相機指出白平衡的基準點，即在畫面中哪一個“白色”物體作為白點。但問題是什麼是“白色”，譬如不同的白紙會有不同的白色，有些白紙可能稍微偏黃些，有些白紙可能稍稍偏白，而且光線會影響我們對“白色”色感，那么怎樣確定“真正的白色”？解決這種問題的一種方法是隨身攜帶一張標準的白色的紙，拍攝時拿出來比較一下被攝體就行了。這個方法的效果非常好，那么在室內拍攝中很難決定此種設定時，不妨根據“參照”白紙設定白平衡。在沒有白紙的時候，讓相機對準眼球認為是白色的物體進行調節。
效果對比
選擇數位相機上的手動白平衡方式
大家都知道要獲得最準確的白平衡，可以選擇數位相機上的手動白平衡方式，讓相機根據參照物在光源下的色溫，來決定如何準確還原。手動白平衡功能，基本上都採用一個色彩中性的物體作基準，如標準灰、標準白色的參照物。從原理上講，只要參照物不帶任何偏色，就可以讓相機得到最好的基準數據，獲得最佳白平衡還原。
基於這個原理，很多用戶使用手動白平衡（或叫自定義白平衡）時，會選擇一些隨手可見的如白紙一張，就可以得到一定的白平衡校正效果。一般要求不是嚴格的用戶會這樣使用。而一些要求較高的用戶，就會選擇標準的灰板作為基準參照物。如柯達專業灰卡（18%度灰），它的灰色一面用於標準測光之用，另一面是標準白色，用於白平衡校正。很多影樓、專業用戶都有使用灰卡，攝像行業的用戶也一樣有使用。
從原理上講
灰卡的灰色一面也可用於白平衡校正，因為它沒有帶有其它色彩，甚至有相當一部份人認為用灰色一面效果才是最好的。為了驗證究竟採用什麼作為基準，會讓校正白平衡有最好的表現，於是就計畫了下面這個簡單的測試。選擇一塊柯達公司標準的灰卡，一張很極新的白色複印紙，一張存放稍長時間的白色複印紙，作為一個對比，看看專業灰卡（白色與灰色）與常見用戶隨手使用的白紙到底會存在什麼差別，當中配以相機的自動白平衡、固定模式白平衡作參考。
過程如下
使用常見的非專業標準光源。這次使用室內使用的暖色調螢光燈，與標準光源區別較大，可以得到明顯的對比效果。器材選用 CANON G3 DC，因它有兩組定義白平衡功能，可以分別貯存兩組數據，使用方便。分別用灰卡、白卡（灰卡背面）、新的白紙、舊的白紙、自動白平衡、螢光燈模式白平衡拍攝。拍攝時先使用灰卡測光，使用 M 檔固定曝光量，每張照片都使用這個值拍攝。被攝體背景面放有柯達灰卡的白色一面，作為判斷色準之用。使用標準灰卡測光，作為背景的白卡線上性曝光範圍內，即沒有發生色階溢出，不會影響判斷的準確度。每張照片均在 PS 中使用色標功能判斷色彩值。
實拍對比
可以看出採用灰卡白色一面作為手動白平衡基準的照片，色彩最準確，白卡在任何一個地方使用色標都顯示三色相同的色值。反而灰卡的表現不佳，色彩偏藍，顯示較冷的色調。而很多人都使用的白紙（多數人喜歡用複印紙，因為顯得較白）偏向冷色調，其實這種紙含有很多漂白成份，與白卡一對比，明顯偏藍。有趣的是另一張放置了一長段時間的白色複印紙，竟達到了灰卡標準白色一樣的效果，白平衡極準。原因是紙放久了多會發黃，而湊巧糾正了自身的偏藍。餘下兩個機內白平衡不說也罷了，這樣特殊的光源下不可能很好地還原的。
簡單的對比，大家可以知道，要好的白平衡還原，作為基準的參照物相當重要。一直以來作為標準的灰卡，並未得到最好的效果，看來，灰卡還是作為自身測光功能就好了。白平衡就用它背面的白卡吧，會為你帶來最好的效果。大家常見的白紙並不可靠，要求不嚴還可以用用。當然你能哪么巧得到一張與白卡一樣的白紙，你也可以省下幾十塊錢，看你運氣好不好了！
套用
在傳統攝影里幾乎沒有這個概念。所謂白平衡，就是在不同的光線條件下，調整好紅、綠、藍三原色的比例，使其混合後成為白色。使攝影系統能在不同的光照條件下得到準確的色彩還原。應當講這就如我們人眼一樣可在不同的色光下辨別固有色。這就如用濾色片校色一樣。只是數位相機不是依靠換用濾色片來調整色溫，而是利用電路改變不同色光所產生的電信號增益的方法來實現。
數位相機白平衡的調整通常有三種模式；自動白平衡，分檔設定白平衡，精確設定白平衡（手動設定模式）。不同的相機設有不同調節白平衡的方式。一般的普及型的數位相機大都採用自動白平衡。準專業數位相機大都設有分檔設定白平衡。專業的數位相機設有精確白平衡（手動設定模式）。專業數位相機這三種模式的白平衡都擁有，準專業數位相機擁有自動和分檔設定白平衡。可根據使用者的不同需要而選用。
自動白平衡，是依賴數位相機里的測色溫系統，測出紅光和藍光的相對比例。再依據次數據調整曝光，產生紅、綠、藍電信號的增益。自動白平衡最大的優勢是；簡單、快潔。但有時按它的調整拍攝離準確的色彩還原還相距甚遠。有時它還會幫倒忙。分檔設定白平衡，是按光源種類分和色溫值分兩類。大多數數位相機都是按光源種類分的這類。在相機上分別設有日光、陰天、日光燈、白熾燈、閃光燈的圖示檔位。拍攝時只需將拍攝時的光源種類和相機上的白平衡檔位相吻合就可拍出較為準確的色彩。但由於分設檔位少，分設檔位的精度不高，在一些特殊光照條件下拍攝就不能準確的記錄色彩。按色溫分類的白平衡，理論上講其精度要高於按光源種類分檔。但它要求使用者要記住各種光源的色溫值，這就給使用者帶來極大的麻煩。故用此分檔白平衡的相機較少。
