自相机问世以来，测光一直是让人头疼的问题，曝光正确与否直接决定了一张照片的好坏，为相机安装一个小巧精准的测光模块能够大幅度提高便携性，因此人们未曾放弃过对测光模块的改进——从上世纪三十年代出现的硒测光表，到矽测光表、SPD（硅光电二极管），直至今天的CCD、CMOS。在胶片相机大部分岁月里，测光模块只对曝光产生影响，照片的色彩交由胶片、滤镜决定。直至数码相机出现的，测光模块才对照片色彩构成影响，但对照片色彩起到决定性作用的是处理器，不过在数码相机刚开始出现时处理器运算能力相当低下。

尼康数码单反相机的初代目D1

外置白平衡传感器纪元

可见光传感器投入实用领域已经拥有一段很长历史，不过进入民用领域还要等到10多年前，在1996年尼康发布了首款一体成型的数码单反相机D1，在2001年、2002年和2003年佳能分别发布了1D、1Ds和D300三款数码单反相机，在专业、入门市场成功冲垮了尼康的防线。

位于1D、1Ds型号铭牌上方，佳能设置了一个白色的白平衡传感器

在1D、1Ds两款相机上佳能加入了外置的白平衡传感器，用于辅助处理器判断色彩，尼康将此做法复制到第二代数码单反相机D2系列当中，自动白平衡相对一代产品进步明显，相机额头上的白点是识别D2系列相机最好的凭借。

D2H的结构透视图，相机额头的白平衡传感器清晰可见

佳能、尼康为何要在相机中加入外置白平衡传感器呢，要想获得好的色彩，首先要获得精准的白平衡，可是当年数码单反相机处理器运算能力相当匮乏。下图是Renesas（瑞萨）电子在官网上公布的D50主板架构图，D50是一款2005年发布的数码单反相机，拥有一块6MP像素CCD传感器，首次采用SD卡作为储存卡，内部图像处理引擎与两个月前推出的D2HS一样内部数据通道色深从8位升级到16位，是尼康廉价数码单反相机的试水之作，18-55镜头套机定价900美元。从图中可见D50的主控芯片是H8S/2633R，它仅与AF Motor、LCD Driver、EEPROM直连，要获取CCD产生的数据需要经由System LSI芯片桥接，System LSI同时肩负起与CCD、内存（SDRAM）、存储卡（Memory Card）沟通的任务，整个架构与数年前的PC非常相似，整个系统运算能力不高而且集成度低。

EXPEED面世走向高度集成

到了2007年，一款改变数码单反市场格局的专业相机尼康D3出现了。1D、1Ds的出现，让佳能获得了画幅、像素、连拍速度、镜头群全方位优势，再加上三位数机器的猛烈攻势，当年收购尼康传闻四起，D3在此危机下扭转了格局，一方面D3拥有一枚高感、高速的全画幅CMOS传感器，另一方面新诞生的EXPEED处理器（尼康编号为EI-142）让D3运算能力爆棚，不需要外置的白平衡传感器也能获得比D2系列更精准的自动白平衡。

上图EXPEED处理器架构图，EXPEED是基本富士通Milbeaut M-4发展而来的，后者每个核心的架构采用了与英特尔Itanium处理器类似的并行度极高的8路256bit超长指令字（VLIW），结合四个超标量流水实现单周期28条指令的并行处理，另有四路矢量处理单元提供单核单周期112条操作的巨大吞吐能力。

D700的电路板，D700与D3一样使用了EI-142编号的EXPEED处理器

EXPEED处理器将内存控制器、储存卡接口多个原属于System LSI的I/O端口整合在一块芯片当中，同时一块芯片即可完成去白平衡处理、去马赛克、色彩校正、图像压缩、JPEG编码、Gamma校正、D-lighting多种功能，提高整台相机电子部件的集成度，运算能力也得到大幅度增强。到了2010年，尼康在D3100上率先使用新处理器EXPEED 2（尼康编号为EI-154），支持实时1080P全高清摄像，一个月后同样使用EXPEED 2的D7000紧跟其后。与EXPEED相比，EXPEED 2成像在低感时饱和度略有降低，高感时饱和度有所增加，二者虽有不同但尚未达到质的差异，直至全新的EXPEED 3在尼康1上登场。

EXPEED3 旧测光也能焕发青春

尼康1 V1主板，图中最大芯片是EXPEED 3处理器

自从尼康1面世以后，尼康所有新款数码相机都使用了EXPEED 3，在D4、D800陆续销售到消费者手中后，不少人表示相机直出的（黄种）人像照片不再又腊又黄，呈现出佳能的白里透红肤色，感动常在！D4、D800在人像肤色表现大幅改变与91000像素RGB测光感应器离不开关系，但更重要的还是EXPEED 3处理器。

尼康表示EXPEED 3的运算能力高6亿像素每秒，性能远超市面相机，尼康1连拍性能就是EXPEED 3性能强悍最好证明，不过目前尼康尚未公布EXPEED 3细节，我们只知道EXPEED 3放弃了以往的MIPS架构，采用了时下流畅的ARM双核架构，因此要了解EXPEED 3对白平衡处理如何，最好实践一下，顺便一看以往相机自动白平衡有多原始。接下来将选择D40X、D3100、D7000、D3200四款相机在复杂光源下对比JPG直出照片，只是为何选择四款中低端相机比较呢。

上面三张图是源自尼康官网，分别代表D3100、D7000、D4三款相机，从图中可见相机的测光模块、传感器对白平衡有着直接影响了，为了减少二者对白平衡，尽可能挑选测光模块相同的相机进行比较。在1996年推出的F5胶片单反相机上，尼康首次使用了1005像素RGB测光传感器，这块传感器传奇般用到一代鹰眼D3s，直至D7000才使用更高级的2016像素RGB测光传感器，并加入了一个保留暖色调的Auto2 WB模式，拥有自动双白平衡（D4、D800皆继承了这点）。不过在D50时代，也就2005年，这块1005像素RGB测光传感器成本过于高昂，因此D50使用的仅是420像素RGB测光传感器。这块传感器淘汰了老旧的10区SPD 3D彩色矩阵测光，在尼康数码单反相机得到大规模应用，D40、D40X、D90、D5000、D3100以及今年初发布的入门机D3200均采用该传感器。

D40X相机，继承了D50上的420像素RGB测光传感器

在D40X、D3100、D7000、D3200四款相机中，除了D7000都是使用2016像素RGB测光传感器外，其它皆为420像素RGB测光传感器，可以用于比较处理器的对白平衡的影响，D7000与D3100同样使用EXPEED 2处理器，可比较测光模块对白平衡的影响。拍摄时相机搭载AF-S DX Nikkor 35mm f/1.8G镜头，固定ISO 100以相同快门、光圈拍摄，关闭D-lighting、ADL等优化，中央重点测光，标准优化校准，无特别说明均使用中央对焦点。

1.单光源：昼白色荧光灯

（点击查看大图，下同）

被摄物是一个硬盘，整体色彩单调，D3200色彩略微偏红，D40X偏绿，D7000在四者还原最接近现实。

2.单光源：昼白色荧光灯

被摄物组成复杂、色彩较为缤纷，D40X偏绿明显，D3200略微偏红、好看但不真实， D7000还原依然表现较好，但不如D3200好看。

3.双光源：昼白色荧光灯+白炽灯

增加白炽灯后，四张照片饱和度提高，D40X的红色水彩笔明显过饱和，D7000、D3100白色上偏黄，D3200白色表现偏红，而且白色色阶增强明显（但实际ISO比D3100低，白色色阶增加在接下来对比中同样存在），EXPEED 3对白平衡还原向好看方向上走而非真实。

4.双光源：白炽灯+暖光LED

D40X的古老处理器缺点显露无疑，D3100与D7000表现相似，D3200表现“白里透红”。

5.双光源：白炽灯+手机

这个场景主要考验相机对不同光源色温差较大时表现，不过手机屏幕占据画面百分比较低，四张照片手机屏幕都是表现偏蓝，但D3200、D7000表现较其他两款相机好。

6.三光源：白炽灯+手机屏幕+冷光LED

相机焦点放在手机屏幕中央，D7000照片中的手机屏幕色彩和绿色LED灯光还原更接近真实，D3200画面中手机屏幕表现较D7000的蓝。

7.夜景

D3200偏红倾向在夜景中同样明显、蓝色表现较其他相机好、高光更加明亮。

8.高压钠灯

高压钠灯是摄影中很讨厌的一种光源，很难表现得好看。D3100的表现稍微比老旧的D40X好点，之前低色温偏红倾向强烈D3200成功把红色压下去了，EXPEED 3不是胡乱变红而是透过智能识别选择性变红，而D7000凭借更精准的测光模块获得与D3200相似表现、优于D3100的。

D3200虽然也是使用420像素RGB测光传感器，但是处理器已经升级为EXPEED 3了

从对比实验中管窥，在全新的EXPEED 3处理器下，尼康相机成像风格一改往日风格。用户嫌弃色彩偏黄、拍人像没佳能好看吗，好，给你改，低色温时压制黄色增强红色表现，同时抬高白色色阶，图像又白又亮，遇到高压钠灯、多种光源时依靠高运算能力尽可能还原不同色彩，即使面对测光模块更先进的D7000，D3200白平衡表现依然不吃亏。

【新技术研习社】相机处理器对白平衡的影响
图文无关

历史经验告诉我们，处理器深刻改变着数码单反相机的形态与照片质量，尤其是后者，每当处理器运算能力越发强大的时候，可以很大程度上弥补传感器、测光模块性能不足，本文自动白平衡就是一个很好的例子，当然门当户对更好。曾有一些言论推荐购买“库存”前旗舰数码单反相机，而不购买当前中低端数码单反相机，比如D2Xs之于D7000，这是一种相当不负责甚至是JS行为，半光学半电子的数码单反相机浑身散发着电子产品买新不买旧的道理。处理器的性能将一直增强下去、改变数码相机里里外外，尼康刚刚发布的V2微单相机其搭载的EXPEED 3A处理器运算能力已经达到8.5亿像素每秒，这不是终点，要知道NVIDIA在2000年推出的GeForce 2 GTS显卡像素填充率已经去到Giga Texture Shader（具体数据是16亿像素每秒）。

（编辑：末日之刃）