📚 课程目录第2章色温与光源

2、色温与光源：黑体辐射与色温、常见光源色温表（D65、A、TL84等）、相关色温(CCT)与色温偏移

聊白平衡，绕不开色温。说白了，色温就是描述光源颜色的一个数值。你想想看，为什么日光灯下拍的照片发绿？为什么白炽灯下发黄？这些现象背后，都是色温在作怪。

我刚开始做ISP调试那会儿，总觉得色温是个很玄的概念。后来真正理解了黑体辐射，才发现它其实很直观。

什么是黑体？一个理想的物体，能吸收所有入射的电磁辐射，不反射也不透射。给它加热，它会发光。温度不同，发光的颜色也不同。

温度低的时候，黑体发红光。温度升高，变成橙黄。再升高，变成白、蓝白。这个颜色变化的轨迹，在色度图上就是一条曲线——普朗克轨迹。

核心概念：色温就是黑体辐射到某个颜色时对应的开尔文温度。单位是K（开尔文）。

比如：一个光源的颜色和3000K的黑体一样，我们就说它的色温是3000K。

这里有个容易混淆的点——色温越高，颜色越冷（偏蓝）；色温越低，颜色越暖（偏红）。我当年第一次接触时也觉得很反直觉。为什么3000K是暖黄，6500K反而是冷白？

嗯，你记住一个场景就好：铁匠打铁。铁块刚开始加热是暗红（低温），烧到白热化（高温）就是亮白。温度再高，就带蓝色了。这样想是不是好理解多了？

实际工作中，我们不会每次都去查黑体辐射曲线。行业内有一些标准光源，它们的色温是固定的。我整理了一张表，这些数值我建议你记下来，调试时经常用到。

光源名称	相关色温 (CCT)	典型场景	特点
D65	6504K	晴天正午日光	标准白光，白平衡基准
D50	5003K	印刷、摄影灯箱	偏暖，常用于印刷行业
A	2856K	白炽灯、钨丝灯	暖黄光，R/G通道增益大
TL84	4000K	商场、办公室荧光灯	冷白光，光谱不连续
CWF	4150K	北美商用荧光灯	偏绿，容易引起色偏
U30	3000K	暖色荧光灯	类似白炽灯，但光谱不同

个人经验：我在调试手机摄像头时，D65和A光源是必测的。这两个光源覆盖了色温的两端。如果这两个光源下白平衡能做好，中间色温基本不会出大问题。

但TL84是个坑。它的光谱有尖峰，不是连续谱。用传统方法估计色温，很容易偏。我建议你单独处理这类荧光灯光源。

问题来了——现实中的光源，大多数不是完美的黑体辐射。LED灯、荧光灯，它们的光谱和黑体不一样。那怎么描述它们的颜色？

这时候就要引入相关色温（CCT）的概念。

CCT的定义很简单：在色度图上，找一个离该光源颜色最近的黑体辐射轨迹点，那个点的色温就是CCT。

说白了，就是近似匹配。不是精确等于，而是最接近。

注意：CCT相同的两个光源，颜色可能完全不同！

举个例子：一个LED灯和一个荧光灯，CCT都是4000K。但LED可能偏紫，荧光灯可能偏绿。为什么？因为它们的色温偏移方向不同。

所以只看CCT是不够的，还要看色温偏移（Duv）。

Duv表示光源颜色偏离普朗克轨迹的程度。正值表示偏绿，负值表示偏紫。我调试AWB算法时，会把CCT和Duv一起作为输入特征。这样能更准确地描述光源。

下面这张图展示了整个知识体系的结构，我建议你对照着理解：

在实际项目中，我遇到过一个问题：同一个场景，用不同相机拍，色温估计结果差很多。为什么？因为每个相机的传感器光谱响应不同。所以色温估计不能只看理论值，还要结合传感器特性做校准。

我曾经调试一个项目，在TL84光源下白平衡总是偏绿。查了很久才发现，是传感器对绿光的响应比标准曲线高。后来我在算法里加了一个光源补偿系数，问题就解决了。

嗯，这里要注意：色温表是死的，但场景是活的。标准光源只是参考，实际环境往往是混合光源。比如窗户进来的日光 + 室内的LED灯，色温怎么算？这时候就要靠AWB算法去估计了。

调试建议：

最后总结一下：色温是光源颜色的量化描述，CCT是近似匹配，Duv是偏移修正。这三者构成了AWB算法中光源估计的基础。你想想看，如果连光源都描述不准，后面的白平衡校正怎么可能做好？