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    絕對福利!LED顯示屏各類顏色處理技術詳細分析

    發布時間:2014-01-11 責任編輯:mikeliu

    【導讀】LED顯示技術已經普及千萬家,從單色到雙色,再到三基色全彩。而如今我們的各種智能設備,手機平板。到處都是充滿了LED色彩。那么如何處理越來越多的色彩呢?請看本文分解。
      
    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(大于三基色)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(大于三基色)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

    絕對福利!LED顯示屏各類顏色處理技術詳細分析

    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,對于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的純綠管之后,顯示屏色域擴大了近一倍,且色彩還原度大幅提高,極大地提高了顯示屏的視覺效果。再比如,證券行情顯示屏,人們通常習 慣于用紅色表示股價上漲、用綠色表示股價下跌、而用$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,由于缺乏行業 標準和基本的測試手段,通常只是靠人眼、憑感覺確定白場色坐標,從而造成嚴重偏色和白場色溫的隨意性。隨著行業標準的頒布和測試手段的完備,許多制造商開 始規范全彩屏配色工藝。但是仍然有部分制造商由于缺乏配色的理論指導,常常以犧牲某些基色的灰度等級來調配百場色坐標,綜合性能得不到提高。

    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,只能通過對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,只對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也存在較大的波長偏差和色飽和度偏差,而且該偏差范圍大大超過了人眼對綠色色差鑒別的閾值因此,進行色度均勻性校正是有重要意義的。

    在CIE1931色度圖中,按重力中心定律,我們發現:在G檔范圍內(&Square;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.

    雖然可以使色度均勻性極大地改善。但是,經過校正后的色飽和度明顯下降。同時,采用紅和藍來校正綠 色色度均勻性的另一個前提是同一個象素內紅綠藍三種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。
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    4、色彩還原處理

    純藍、純綠LED的誕生,使全彩色LED顯示屏以其色域范圍寬、亮度高受到業內的追捧。但是,由于 紅綠藍LED的色品坐標與PAL制電視紅綠藍的色品坐標有較大的偏差(見表1),使得LED全彩屏的色彩還原度較差。尤其在表現人的膚色時,視覺上存在較 為明顯的偏差。由此,色彩還原處理技術應運而生。在此筆者推薦兩種色彩還原處理的方法

    其一:對紅綠藍三基色LED進行色坐標空間變換,使LED與PAL制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顯示屏的色域范圍,使畫面的色飽和度大幅下降。

    其二:只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

    春天萬物復蘇,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 自然是那么的美好,遺憾的是現有的LED顯示屏無法完全再現這美好的景色。LED雖然屬于單色光,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$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于討論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。那么,LED顯示屏可否實現3+3多基色顯示?

    我們知道在可見光范圍內,黃、青為單色光,我們已擁有高飽和度的$、青色LED.而紫色為復色光, 單芯片紫色LED則是不存在的。雖然我們無法實現紅、綠、藍加黃、青、紫3+3多基色LED顯示屏。但是,研究紅、綠、藍加黃、青3+2多基色LED顯示 屏卻是可行的。由于自然界存在大量高飽和度的$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,視頻源只有紅綠藍三基色,而沒有黃、青二色。那么,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,在色域范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,目前僅限于理論探討。

    綜上所述,我們主要討論了三個方面的問題:

    (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。

    小編的話:正所謂魚和魚掌不可兼得,各項色度處理技術在具體實施時候都是要相互關聯的,有些時候不可過分要求。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、動態象素處理等,整個信號處理流程非常復雜。只有從系統的角度對各性能綜合權衡,把握好處理的次序和加大信號處理的深度,才能讓LED呈現給我們一個更加繽紛多彩的世界!

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