LED顯示屏色度處理技術
發布時間:2010-11-17
中心議題:
LED顯示屏技術從二十世紀80年代初的單色顯示屏,到80年代末的雙基色顯示屏,再到90年代中期的三基色(全彩色)顯示屏,直到今天我們在平板顯示領域廣泛討論的多基色(大於三基色)處理技術。LED顯示屏的色度處理技術從最基本的基色波長選擇、到白場色溫的調配、再到為提高色彩還原度而進行的色彩空間變換處理和為改善畫質的色度均勻性處理、直到今天我們為了擴大色域再現更多的自然界色彩而采取的多基色(大於三基色)處理。各種色度處理技術貫穿著LED顯示屏的發展史,成為LED顯示屏這門綜合性學科中最核心的技術之一。
各類色度處理技術
1基色波長的選擇
LED顯示屏在各行各業有著非常廣泛的應用,而在不同的應用場所對LED的基色波長有著不同的要求,對於LED基色波長的選擇有些是為了取得良好的視覺效果,有些是為了符合人們的習慣,而有些更是行業標準、國家標準甚至國際標準的規定。比如,對全彩色LED顯示屏中綠管基色波長的選擇;早期大家普遍選用波長為570nm黃綠色LED,雖然
成本較低,但顯示屏的色域較小、色彩還原度差、亮度低。而在選擇了波長為525nm的de純chun綠lv管guan之zhi後hou,顯xian示shi屏ping色se域yu擴kuo大da了le近jin一yi倍bei,且qie色se彩cai還hai原yuan度du大da幅fu提ti高gao,極ji大da地di提ti高gao了le顯xian示shi屏ping的de視shi覺jiao效xiao果guo。再zai比bi如ru,證zheng券quan行xing情qing顯xian示shi屏ping,人ren們men通tong常chang習xi慣guan於yu用yong紅hong色se表biao示shi股gu價jia上shang漲zhang、用綠色表示股價下跌、而用黃色表示平盤。而在交通行業則是由國家標準嚴格規定了藍綠波段表示通行、紅色波段為禁行。因而,基色波長的選擇是LED顯示屏重要環節之一。
2白場色坐標的調配
白場色坐標調配是全彩色LED顯示屏最基本的技術之一。但是在二十世紀90年代中期,由於缺乏行業標準和基本的測試手段,通常隻是靠人眼、憑ping感gan覺jiao確que定ding白bai場chang色se坐zuo標biao,從cong而er造zao成cheng嚴yan重zhong偏pian色se和he白bai場chang色se溫wen的de隨sui意yi性xing。隨sui著zhe行xing業ye標biao準zhun的de頒ban布bu和he測ce試shi手shou段duan的de完wan備bei,許xu多duo製zhi造zao商shang開kai始shi規gui範fan全quan彩cai屏ping配pei色se工gong藝yi。但dan是shi仍reng然ran有you部bu分fen製zhi造zao商shang由you於yu缺que乏fa配pei色se的de理li論lun指zhi導dao,常chang常chang以yi犧xi牲sheng某mou些xie基ji色se的de灰hui度du等deng級ji來lai調tiao配pei百bai場chang色se坐zuo標biao,綜zong合he性xing能neng得de不bu到dao提ti高gao。
3色度均勻性處理.
LED顯示屏色度均勻性問題一直以來是困擾業內人士的一大難題,一般認為LED的亮度不均勻可以進行單點校正,來改善亮度均勻性。而色度不均勻是無法進行校正的,隻能通過對LED色坐標進行細分和篩選來改善。
隨著人們對LED顯示屏的要求越來越高,隻對LED色坐標進行細分和篩選已無法滿足人們挑剔的目光,對顯示屏進行綜合校正處理,使色度均勻性得到改善是可實現的。
我們發現即使是國際第一品牌同一檔LED也(ye)存(cun)在(zai)較(jiao)大(da)的(de)波(bo)長(chang)偏(pian)差(cha)和(he)色(se)飽(bao)和(he)度(du)偏(pian)差(cha),而(er)且(qie)該(gai)偏(pian)差(cha)範(fan)圍(wei)大(da)大(da)超(chao)過(guo)了(le)人(ren)眼(yan)對(dui)綠(lv)色(se)色(se)差(cha)鑒(jian)別(bie)的(de)閾(yu)值(zhi)因(yin)此(ci),進(jin)行(xing)色(se)度(du)均(jun)勻(yun)性(xing)校(xiao)正(zheng)是(shi)有(you)重(zhong)要(yao)意(yi)義(yi)的(de)。
在CIE1931色度圖中,按重力中心定律,我們發現:在G檔範圍內(□abcd)的任意一點綠色混合一定比例的紅色和藍色,都可以將混合色的色坐標調整到直線cR和直線dB的交叉點O。
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雖(sui)然(ran)可(ke)以(yi)使(shi)色(se)度(du)均(jun)勻(yun)性(xing)極(ji)大(da)地(di)改(gai)善(shan)。但(dan)是(shi),經(jing)過(guo)校(xiao)正(zheng)後(hou)的(de)色(se)飽(bao)和(he)度(du)明(ming)顯(xian)下(xia)降(jiang)。同(tong)時(shi),采(cai)用(yong)紅(hong)和(he)藍(lan)來(lai)校(xiao)正(zheng)綠(lv)色(se)色(se)度(du)均(jun)勻(yun)性(xing)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)前(qian)提(ti)是(shi)同(tong)一(yi)個(ge)象(xiang)素(su)內(nei)紅(hong)綠(lv)藍(lan)三(san)種(zhong)LED盡可能采用集中分布使得紅綠藍的混色距離盡可能的近,才能取得較好的效果。而目前業內通常采用的是LED均勻分布方法將會給色度均勻性校正帶來混亂。另外,數以萬計的紅綠藍LED色坐標的測量工作如何展開也是一個極為棘手的難題。對此我們給了提示。
4色彩還原處理
純藍、純綠LED的誕生,使全彩色LED顯示屏以其色域範圍寬、亮度高受到業內的追捧。但是,由於紅綠藍LED的色品坐標與PAL製電視紅綠藍的色品坐標有較大的偏差(見表1),使得LEDquancaipingdesecaihaiyuandujiaocha。youqizaibiaoxianrendefuseshi,shijiaoshangcunzaijiaoweimingxiandepiancha。youci,secaihaiyuanchulijishuyingyunersheng。zaicibizhetuijianliangzhongsecaihaiyuanchulidefangfa:
其一:對紅綠藍三基色LED進行色坐標空間變換,使LED與PAL製電視兩者之間的三基色色坐標盡可能靠近,從而大大提高LED顯示屏的色彩還原度。但是,該方法大幅度縮減了LED顯示屏的色域範圍,使畫麵的色飽和度大幅下降。
其二:隻對人眼最敏感的膚色色域進行適當校正;而對其它人眼不夠敏感的色域盡可能少降低原有的色飽和度。如此處理,可在色彩還原度和色彩飽和度之間得到平衡。
5 3+2多基色色度處理方法
春天萬物複蘇,在藍天的輝映下,綠草青青;秋天麥浪滾滾;在陽光的普照下,一片金黃。五彩繽紛的大自然是那麼的美好,遺憾的是現有的LED顯示屏無法完全再現這美好的景色。LED雖然屬於單色光,但是各色LED仍然有30~50nm左右的半波寬,因此其色飽和度是有限的。從圖3中可以看出:在大自然界色彩極為豐富的黃色和青色區域LED全彩屏的色飽和度是嚴重不足的。
近年來,在平板顯示領域熱衷於討論3+3多基色顯示(紅、綠、藍加黃、青、紫),以擴大色域,再現更為豐富的自然界色彩。那麼,LED顯示屏可否實現3+3多基色顯示?
我們知道在可見光範圍內,黃、青為單色光,我們已擁有高飽和度的黃色、青色LED。而紫色為複色光,單芯片紫色LED則是不存在的。雖然我們無法實現紅、綠、藍加黃、青、紫3+3多基色LED顯示屏。但是,研究紅、綠、藍加黃、青3+2多基色LED顯示屏卻是可行的。由於自然界存在大量高飽和度的黃色和青色;因此,該項研究是有一定價值的。
在現行的各種電視標準中,視頻源隻有紅綠藍三基色,而沒有黃、青二色。那麼,顯示終端黃、青二基色如何驅動?其實,在確定黃、青二基色驅動強度時;我們因遵循以下三點原則:
(1)增加黃、青二基色的目的是為了擴大色域,從而提高色飽和度。而總體亮度值不能改變;
(2)在提高色飽和度的同時,不得改變色調;
(3)以D65為中心;以RYGCB色域邊界為端點,在色域範圍內各點作線性擴張。
在上述三原則的指導下;按重力中心定律,我們可以找到3+2多基色色度處理方法。但是,要想真正實現3+2多基色全彩屏,我們還要克服黃、青色LED亮度不足;成本上升較大等困難,目前僅限於理論探討。
綜上所述,我們主要討論了三個方麵的問題:
(1)如何提高LED顯示屏色度均勻性;
(2)如何提高LED顯示屏的色彩還原度;
(3)如何擴大色域,還原更多自然界色彩。
上述各項色度處理技術在具體實施時,都是相互關聯的,某些方麵甚至是魚和熊掌不可兼得的。綜合LED顯示屏還須進行亮度均勻性校正、灰度非線性變換、降噪處理、圖像增強處理、動dong態tai象xiang素su處chu理li等deng,整zheng個ge信xin號hao處chu理li流liu程cheng非fei常chang複fu雜za。因yin此ci,我wo們men必bi須xu從cong係xi統tong的de角jiao度du對dui各ge項xiang性xing能neng進jin行xing綜zong合he權quan衡heng,把ba握wo好hao各ge項xiang處chu理li的de次ci序xu,並bing加jia大da信xin號hao處chu理li的de深shen度du,才cai能neng使shiLED全彩色顯示屏展現一個五彩繽紛、絢麗多姿的精彩世界。
- 如何提高LED顯示屏色度均勻性;
- 如何提高LED顯示屏的色彩還原度;
- 如何擴大色域,還原更多自然界色彩
- 增加黃、青二基色的目的是為了擴大色域,從而提高色飽和度。而總體亮度值不能改變
- 在提高色飽和度的同時,不得改變色調
- 以D65為中心;以RYGCB色域邊界為端點,在色域範圍內各點作線性擴張
LED顯示屏技術從二十世紀80年代初的單色顯示屏,到80年代末的雙基色顯示屏,再到90年代中期的三基色(全彩色)顯示屏,直到今天我們在平板顯示領域廣泛討論的多基色(大於三基色)處理技術。LED顯示屏的色度處理技術從最基本的基色波長選擇、到白場色溫的調配、再到為提高色彩還原度而進行的色彩空間變換處理和為改善畫質的色度均勻性處理、直到今天我們為了擴大色域再現更多的自然界色彩而采取的多基色(大於三基色)處理。各種色度處理技術貫穿著LED顯示屏的發展史,成為LED顯示屏這門綜合性學科中最核心的技術之一。
各類色度處理技術
1基色波長的選擇
LED顯示屏在各行各業有著非常廣泛的應用,而在不同的應用場所對LED的基色波長有著不同的要求,對於LED基色波長的選擇有些是為了取得良好的視覺效果,有些是為了符合人們的習慣,而有些更是行業標準、國家標準甚至國際標準的規定。比如,對全彩色LED顯示屏中綠管基色波長的選擇;早期大家普遍選用波長為570nm黃綠色LED,雖然
成本較低,但顯示屏的色域較小、色彩還原度差、亮度低。而在選擇了波長為525nm的de純chun綠lv管guan之zhi後hou,顯xian示shi屏ping色se域yu擴kuo大da了le近jin一yi倍bei,且qie色se彩cai還hai原yuan度du大da幅fu提ti高gao,極ji大da地di提ti高gao了le顯xian示shi屏ping的de視shi覺jiao效xiao果guo。再zai比bi如ru,證zheng券quan行xing情qing顯xian示shi屏ping,人ren們men通tong常chang習xi慣guan於yu用yong紅hong色se表biao示shi股gu價jia上shang漲zhang、用綠色表示股價下跌、而用黃色表示平盤。而在交通行業則是由國家標準嚴格規定了藍綠波段表示通行、紅色波段為禁行。因而,基色波長的選擇是LED顯示屏重要環節之一。
2白場色坐標的調配
白場色坐標調配是全彩色LED顯示屏最基本的技術之一。但是在二十世紀90年代中期,由於缺乏行業標準和基本的測試手段,通常隻是靠人眼、憑ping感gan覺jiao確que定ding白bai場chang色se坐zuo標biao,從cong而er造zao成cheng嚴yan重zhong偏pian色se和he白bai場chang色se溫wen的de隨sui意yi性xing。隨sui著zhe行xing業ye標biao準zhun的de頒ban布bu和he測ce試shi手shou段duan的de完wan備bei,許xu多duo製zhi造zao商shang開kai始shi規gui範fan全quan彩cai屏ping配pei色se工gong藝yi。但dan是shi仍reng然ran有you部bu分fen製zhi造zao商shang由you於yu缺que乏fa配pei色se的de理li論lun指zhi導dao,常chang常chang以yi犧xi牲sheng某mou些xie基ji色se的de灰hui度du等deng級ji來lai調tiao配pei百bai場chang色se坐zuo標biao,綜zong合he性xing能neng得de不bu到dao提ti高gao。
3色度均勻性處理.
LED顯示屏色度均勻性問題一直以來是困擾業內人士的一大難題,一般認為LED的亮度不均勻可以進行單點校正,來改善亮度均勻性。而色度不均勻是無法進行校正的,隻能通過對LED色坐標進行細分和篩選來改善。
隨著人們對LED顯示屏的要求越來越高,隻對LED色坐標進行細分和篩選已無法滿足人們挑剔的目光,對顯示屏進行綜合校正處理,使色度均勻性得到改善是可實現的。
我們發現即使是國際第一品牌同一檔LED也(ye)存(cun)在(zai)較(jiao)大(da)的(de)波(bo)長(chang)偏(pian)差(cha)和(he)色(se)飽(bao)和(he)度(du)偏(pian)差(cha),而(er)且(qie)該(gai)偏(pian)差(cha)範(fan)圍(wei)大(da)大(da)超(chao)過(guo)了(le)人(ren)眼(yan)對(dui)綠(lv)色(se)色(se)差(cha)鑒(jian)別(bie)的(de)閾(yu)值(zhi)因(yin)此(ci),進(jin)行(xing)色(se)度(du)均(jun)勻(yun)性(xing)校(xiao)正(zheng)是(shi)有(you)重(zhong)要(yao)意(yi)義(yi)的(de)。
在CIE1931色度圖中,按重力中心定律,我們發現:在G檔範圍內(□abcd)的任意一點綠色混合一定比例的紅色和藍色,都可以將混合色的色坐標調整到直線cR和直線dB的交叉點O。
[page]
雖(sui)然(ran)可(ke)以(yi)使(shi)色(se)度(du)均(jun)勻(yun)性(xing)極(ji)大(da)地(di)改(gai)善(shan)。但(dan)是(shi),經(jing)過(guo)校(xiao)正(zheng)後(hou)的(de)色(se)飽(bao)和(he)度(du)明(ming)顯(xian)下(xia)降(jiang)。同(tong)時(shi),采(cai)用(yong)紅(hong)和(he)藍(lan)來(lai)校(xiao)正(zheng)綠(lv)色(se)色(se)度(du)均(jun)勻(yun)性(xing)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)前(qian)提(ti)是(shi)同(tong)一(yi)個(ge)象(xiang)素(su)內(nei)紅(hong)綠(lv)藍(lan)三(san)種(zhong)LED盡可能采用集中分布使得紅綠藍的混色距離盡可能的近,才能取得較好的效果。而目前業內通常采用的是LED均勻分布方法將會給色度均勻性校正帶來混亂。另外,數以萬計的紅綠藍LED色坐標的測量工作如何展開也是一個極為棘手的難題。對此我們給了提示。
4色彩還原處理
純藍、純綠LED的誕生,使全彩色LED顯示屏以其色域範圍寬、亮度高受到業內的追捧。但是,由於紅綠藍LED的色品坐標與PAL製電視紅綠藍的色品坐標有較大的偏差(見表1),使得LEDquancaipingdesecaihaiyuandujiaocha。youqizaibiaoxianrendefuseshi,shijiaoshangcunzaijiaoweimingxiandepiancha。youci,secaihaiyuanchulijishuyingyunersheng。zaicibizhetuijianliangzhongsecaihaiyuanchulidefangfa:
其一:對紅綠藍三基色LED進行色坐標空間變換,使LED與PAL製電視兩者之間的三基色色坐標盡可能靠近,從而大大提高LED顯示屏的色彩還原度。但是,該方法大幅度縮減了LED顯示屏的色域範圍,使畫麵的色飽和度大幅下降。
其二:隻對人眼最敏感的膚色色域進行適當校正;而對其它人眼不夠敏感的色域盡可能少降低原有的色飽和度。如此處理,可在色彩還原度和色彩飽和度之間得到平衡。
5 3+2多基色色度處理方法
春天萬物複蘇,在藍天的輝映下,綠草青青;秋天麥浪滾滾;在陽光的普照下,一片金黃。五彩繽紛的大自然是那麼的美好,遺憾的是現有的LED顯示屏無法完全再現這美好的景色。LED雖然屬於單色光,但是各色LED仍然有30~50nm左右的半波寬,因此其色飽和度是有限的。從圖3中可以看出:在大自然界色彩極為豐富的黃色和青色區域LED全彩屏的色飽和度是嚴重不足的。
近年來,在平板顯示領域熱衷於討論3+3多基色顯示(紅、綠、藍加黃、青、紫),以擴大色域,再現更為豐富的自然界色彩。那麼,LED顯示屏可否實現3+3多基色顯示?
我們知道在可見光範圍內,黃、青為單色光,我們已擁有高飽和度的黃色、青色LED。而紫色為複色光,單芯片紫色LED則是不存在的。雖然我們無法實現紅、綠、藍加黃、青、紫3+3多基色LED顯示屏。但是,研究紅、綠、藍加黃、青3+2多基色LED顯示屏卻是可行的。由於自然界存在大量高飽和度的黃色和青色;因此,該項研究是有一定價值的。
在現行的各種電視標準中,視頻源隻有紅綠藍三基色,而沒有黃、青二色。那麼,顯示終端黃、青二基色如何驅動?其實,在確定黃、青二基色驅動強度時;我們因遵循以下三點原則:
(1)增加黃、青二基色的目的是為了擴大色域,從而提高色飽和度。而總體亮度值不能改變;
(2)在提高色飽和度的同時,不得改變色調;
(3)以D65為中心;以RYGCB色域邊界為端點,在色域範圍內各點作線性擴張。
在上述三原則的指導下;按重力中心定律,我們可以找到3+2多基色色度處理方法。但是,要想真正實現3+2多基色全彩屏,我們還要克服黃、青色LED亮度不足;成本上升較大等困難,目前僅限於理論探討。
綜上所述,我們主要討論了三個方麵的問題:
(1)如何提高LED顯示屏色度均勻性;
(2)如何提高LED顯示屏的色彩還原度;
(3)如何擴大色域,還原更多自然界色彩。
上述各項色度處理技術在具體實施時,都是相互關聯的,某些方麵甚至是魚和熊掌不可兼得的。綜合LED顯示屏還須進行亮度均勻性校正、灰度非線性變換、降噪處理、圖像增強處理、動dong態tai象xiang素su處chu理li等deng,整zheng個ge信xin號hao處chu理li流liu程cheng非fei常chang複fu雜za。因yin此ci,我wo們men必bi須xu從cong係xi統tong的de角jiao度du對dui各ge項xiang性xing能neng進jin行xing綜zong合he權quan衡heng,把ba握wo好hao各ge項xiang處chu理li的de次ci序xu,並bing加jia大da信xin號hao處chu理li的de深shen度du,才cai能neng使shiLED全彩色顯示屏展現一個五彩繽紛、絢麗多姿的精彩世界。
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