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解讀LED顯示屏各類色度處理技術(shù)

2010-11-29
來源:互聯(lián)網(wǎng)

關(guān)鍵字:LED顯示屏色度處理技術(shù)

  LED顯示屏技術(shù)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(lǐng)域廣泛討論的多基色(大于三基色)處理技術(shù)。LED顯示屏的色度處理技術(shù)從最基本的基色波長選擇,、到白場色溫的調(diào)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(zhì)的色度均勻性處理,、直到今天我們?yōu)榱藬U大色域再現(xiàn)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(shù)貫穿著LED顯示屏的發(fā)展史,成為LED顯示屏這門綜合性學科中最核心的技術(shù)之一,。

  各類色度處理技術(shù)

  1,、基色波長的選擇

  LED顯示屏在各行各業(yè)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(yè)標準,、國家標準甚至國際標準的規(guī)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(yè)則是由國家標準嚴格規(guī)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(huán)節(jié)之一,。

  2,、白場色坐標的調(diào)配

  白場色坐標調(diào)配是全彩色LED顯示屏最基本的技術(shù)之一。但是在二十世紀90年代中期,,由于缺乏行業(yè)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(yè)標準的頒布和測試手段的完備,許多制造商開始規(guī)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(diào)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(yè)內(nèi)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(xiàn)的。

  我們發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn):在G檔范圍內(nèi)(□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(diào)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(jīng)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(nèi)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(yè)內(nèi)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(shù)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顯示屏以其色域范圍寬,、亮度高受到業(yè)內(nèi)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(xiàn)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(shù)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(xiàn)有的LED顯示屏無法完全再現(xiàn)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(qū)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(lǐng)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(xiàn)更為豐富的自然界色彩,。那么,,LED顯示屏可否實現(xiàn)3+3多基色顯示?

  我們知道在可見光范圍內(nèi),,黃,、青為單色光,我們已擁有高飽和度的$,、青色LED.而紫色為復色光,,單芯片紫色LED則是不存在的。雖然我們無法實現(xiàn)紅,、綠,、藍加黃、青,、紫3+3多基色LED顯示屏,。但是,研究紅,、綠,、藍加黃、青3+2多基色LED顯示屏卻是可行的,。由于自然界存在大量高飽和度的$和青色,;因此,該項研究是有一定價值的,。

  在現(xiàn)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(qū)動,?其實,,在確定黃、青二基色驅(qū)動強度時,;我們因遵循以下三點原則:

 ?。?)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(diào);

 ?。?)以D65為中心,;以RYGCB色域邊界為端點,在色域范圍內(nèi)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(xiàn)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,;

 ?。?)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。

  上述各項色度處理技術(shù)在具體實施時,,都是相互關(guān)聯(lián)的,,某些方面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、動態(tài)象素處理等,,整個信號處理流程非常復雜,。因此,我們必須從系統(tǒng)的角度對各項性能進行綜合權(quán)衡,,把握好各項處理的次序,,并加大信號處理的深度,才能使LED全彩色顯示屏展現(xiàn)一個五彩繽紛,、絢麗多姿的精彩世界,。

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