1. 色温基础：从黑体辐射到白平衡

做自动白平衡，第一个绕不开的概念就是色温。很多初学者一上来就调算法参数，结果换了个场景全崩了——说白了，就是没搞懂色温到底在描述什么。

我个人习惯把色温理解成「光的颜色温度」。它不是环境的热度，而是光源发出光线的颜色偏向。你想想看，为什么阴天拍的照片偏蓝？为什么烛光下偏黄？这些背后都是色温在起作用。

1.1 什么是色温

色温的物理定义其实挺简单的：把一个「黑体」加热，随着温度升高，它会发出不同颜色的光。这个温度值，就是色温。

单位是开尔文（K），不是摄氏度。

我在项目中遇到过不少新人，一上来就问「为什么 3000K 的灯比 6000K 的灯看起来暖？」嗯，记住这个反直觉的关系就好：低色温 = 暖色调，高色温 = 冷色调。

1.2 黑体辐射曲线

黑体辐射是色温的物理基础。一个理想黑体，吸收所有入射辐射，不反射。加热它，它就会发光。

普朗克公式描述了这种辐射的光谱分布：

B(λ, T) = (2hc² / λ⁵) × 1 / (e^(hc / λkT) - 1)

其中：

• λ — 波长
• T — 温度
• h — 普朗克常数
• c — 光速
• k — 玻尔兹曼常数

这个公式你不用背，但要知道它的含义：不同温度下，黑体辐射的能量峰值会移动。温度低时，峰值在红外区；温度升高，峰值向可见光区移动，再往紫外区走。

这就是为什么 2000K 的火焰是红色的，而 6500K 的日光看起来是白色的——能量分布变了。

1.3 色温与颜色的关系

色温和颜色不是一一对应的。同一个色温，可以对应多种颜色；同一种颜色，也可能来自不同色温的光源。

为什么？因为色温描述的是黑体辐射轨迹上的点。实际光源不一定是理想黑体，比如荧光灯、LED 灯，它们的光谱分布和黑体不一样。

这里引入一个概念——相关色温（CCT）。就是找一个最接近的黑体辐射色温，作为这个光源的色温值。

概念	定义	适用场景
色温（CT）	黑体辐射对应的温度	白炽灯、卤素灯等连续光谱光源
相关色温（CCT）	最接近的黑体辐射色温	荧光灯、LED、显示器等非连续光谱光源

做白平衡算法时，我们估计的其实是 CCT。因为现实世界里的光源，很少有完美的黑体辐射。

1.4 常见光源色温表

做算法调试时，手边常备一份色温表很有用。我一般贴在工位上，调参时扫一眼就知道当前场景大概什么色温。

光源类型	色温范围（K）	颜色感觉	常见场景
烛光	1500 - 2000	深红/橙	烛光晚餐、寺庙
白炽灯	2500 - 3000	暖黄	家庭照明、酒店
卤素灯	3000 - 3200	暖白	射灯、车灯
荧光灯（暖色）	3000 - 3500	暖白	办公室、商场
荧光灯（冷色）	4000 - 5000	冷白	工厂、医院
日光（正午）	5000 - 5500	白色	户外晴天
闪光灯	5500 - 6000	白色	摄影补光
阴天	6000 - 7000	偏蓝	阴天、阴影
蓝天	7000 - 10000+	深蓝	晴朗天空、高海拔

这张表你最好记下来。做白平衡算法时，估计出的色温值落在哪个区间，基本就能判断当前是什么光源。

1.5 色温在图像处理中的意义

相机传感器拍到的原始数据，是场景反射光经过镜头、滤光片、传感器响应后的结果。不同色温的光源，会让同一个物体在图像上呈现不同的颜色。

举个例子：一张白纸，在 3000K 的灯光下拍出来偏黄，在 7000K 的阴天下拍出来偏蓝。但人眼有色彩恒常性，能自动校正——你看到的白纸还是白的。相机没有这个能力，所以需要白平衡算法来模拟人眼的校正过程。

这就是我们做自动白平衡的根本原因：消除光源色温对图像颜色的影响，让白色物体在任何光源下都呈现白色。

1.6 本章知识结构图

下面这张图把色温相关的核心概念串起来了。我建议你多看几遍，理清它们之间的关系。

从这张图可以看得很清楚：色温这个概念，往上连着黑体辐射的物理基础，往下连着白平衡校正的工程应用。中间那张常见光源色温表，就是连接理论和实践的桥梁。