图像处理之色温

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前言

色温(Color Temperature)是描述光源颜色特性的物理量,通常以开尔文(Kelvin,K)为单位。它表示一个理想黑体在绝对温度下发光时所表现出的颜色。色温主要用于描述白光的色调和光源的"冷"或"暖"特性,在照明、摄影、电影、显示器校准等领域有广泛应用。


一、色温的分类

色温可以根据数值大致分为以下几类:

  1. 低色温(< 3300K):光源呈现暖色调,偏向黄色或红色,给人一种温暖、舒适的感觉。常见的低色温光源包括烛光、钨丝灯等。典型色温:

    • 蜡烛:约1800K
    • 白炽灯:约2800K
    • 日落:约3000K
  2. 中等色温(3300K - 5300K):接近自然日光,光色相对较为中性,不偏冷或偏暖。常见的中等色温光源包括正午的自然阳光和某些人造光源。典型色温:

    正午的太阳光:约5000K

  3. 高色温(> 5300K):光源呈现冷色调,偏蓝或白,给人一种冷峻、清晰的感觉。常见的高色温光源包括阴天的日光、日出前的光线,以及一些荧光灯。典型色温:

    • 阴天日光:约6500K
    • 蓝天:约10000K

二、色温与应用

  • 摄影与摄像:在摄影中,选择合适的色温可以决定图像的色调。低色温会产生暖色调,而高色温则会产生冷色调。相机的白平衡功能通常用于调节图像的色温,使图像呈现出更自然的色彩。

  • 照明设计:根据环境和应用,选择不同色温的灯光可以营造不同的氛围。例如,低色温灯光适合居家环境或餐厅,提供舒适的光线;而高色温的光源则适合办公室或工厂等需要清晰视觉的场所。

  • 显示器和电视:在显示设备中,色温用于校准屏幕的色彩表现。一般来说,较高色温的设置会使屏幕显示更为冷峻清晰,而较低色温会使画面显得更暖和柔和

三、色温的物理原理

色温的概念源于黑体辐射理论。在理想情况下,一个黑体随着温度升高会发出不同颜色的光。低温时(如1800K左右),黑体发出的光是红色;温度升高后(如5000K左右),会变为白光;而在更高温度下(如10000K),黑体会发出偏蓝的光。

四、白平衡与色温

在数字成像设备(如相机、摄像机)中,白平衡是根据光源色温调整图像色彩的过程。自动白平衡(AWB)系统通过分析场景中的色彩来推测光源的色温,并调整相应的红、绿、蓝(RGB)通道,以呈现正确的颜色。

五、色温表

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