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改善LCD色彩表现的广色域技术
2010/8/29 19:13:14    

一直以来,人们延续了CRT时代的思维,试图通过电子电路技术来改进LCD显示效果。例如,通过提高驱动电压来加快液晶分子偏转速度,来达到更快的响应速度(Over Drive,过驱动技术);通过更新信号处理电路来实现更多的颜色数目等。结果表明,这些针对滤色膜之前部分的“电路式”改进方法确实有价值,但是效果不明显,特别是针对色域改进的动静很小,这也造成了“LCD色彩表现能力差”的印象。

于是,业者渐渐将重点转向了面板技术的改进上,这才是解决问题的根本。目前,新一代显示器不仅外形平面纤细,影像视野广阔,而且色彩更加逼真,甚至可以“以假乱真”。


1、LCD的色域


“色域”就是在颜色系统中可以显示或打印的颜色范围,而这种颜色系统也被人们称为“色彩空间”。我们知道,“光”是一种电磁波,正常人眼睛可以感知的光波波长从420nm(紫色)到700nm(红色),这其中包含了我们能够感知的全部颜色,理论上有无数多种。

遗憾的是,目前无论是印刷还是彩色显示还没有办法100%再现CIE(国际发光照明委员会)中的颜色。也就是说,CIE标准是一个大而全的标准,在实际使用中对人们工作的直接指导意义不是很大。在此基础上又诞生了若干个不同领域、不同行业的色彩空间,其中最具影响力的有三个——NTSC、sRGB以及CMYK。


(1)NTSC色域

“NTSC”是美国国家电视系统委员会的缩写,1952年该组织制定了彩色电视广播标准。除了对彩色电视的各种规范做出规定之外,这个标准还规定了显示设备需要达到什么样的饱和度、如何显示各种颜色等等,这就是NTSC色彩空间。随着彩色电视机的普及,NTSC色彩空间也对各行各业产生了深远影响。不过遗憾的是,由于技术的限制,长期以来各种显示设备都不能显示100%的NTSC色域,能达到60-70%就很不错了,直到近些年才有了质的突破。


(2)sRGB色域

随着计算机业的发展,尤其是PC彩色显示器技术的进步,1998年由IEC(国际电气标准会议)牵头制定了一个新的标准色彩空间,他们规定将700nm(波长)的红(光)、546.1nm的绿以及435.8nm的蓝作为基础三原色,取名“standardRGB”(简写sRGB)。目前几乎所有的数字影像输入、输出设备都支持此标准,sRGB在PC以及数码类产品上已经非常普及。也正因如此,很多产品为了突出特点闭口不谈sRGB,转而宣传支持xx%的的NTSC色域,sRGB的色域范围正好是NTSC的72%。


(3)后起之秀:Adobe RGB与xvYCC

随着摄影技术的进步,CCD和CMOS感光器件能够采集到的色域已经远远超过了sRGB的范围;而且很多高端显示器也能够突破sRGB的限制,达到更宽的色域范围。在这种前提下,Adobe RGB色彩空间标准慢慢在专业领域被广泛应用。

Adobe RGB的色域空间包含了sRGB与CMYK的色域空间,这样对于影像的采集、显示、打印输出、印刷等都很有帮助。近来,针对现在大屏幕电视机以及HDTV节目的普及,传统的sRGB标准已经开始制肘产业的发展,因此日本很多企业向JEITA(日本电子情报产业协会) 建议讨论新一代的色域标准,并最终提交IEC投票通过成为新的国际标准,这就是xvYCC色彩空间。xvYCC空间相对sRGB来说同时增加了红、绿、蓝三种颜色的覆盖范围,已经接近人眼能够识别的极限。


2、广色域技术的应用


进入2008年,各液晶厂家的宣传资料上出现了一个新名词——广色域,有时被称为立体色域显色技术。例如,台湾工研院发表的立体色域技术,运用紫光LED(400nm),激发其RGB三色荧光粉,并搭配工研院之前研发的窄频宽绿色荧光粉,使得红色光频宽能量充足,色域更宽广,色彩饱和度可超越97.4% NTSC色域。该紫光LED背光模组只需一组光源,搭配简单的驱动电路即能进行量产。由于发光效率好,该方法还可以减少显示器中的LED使用数量,大幅降低生产成本。

在色域校准方面,过去一般常见的平面色域校准局限在二维空间内,对于三维空间的色彩与光影明暗的解析及对应能力相当有限,台湾奇美(CHIMEI)与台湾工研院合作的“立体色域”显色技术加入了“光”的概念,结合了工研院量测中心的光学精密仪器及长期以来累积的快速色域量测技术,让液晶产品的“色彩调整提升达到更高的境界及精准度”,甚至有别于一般业者多在系统制造后端整合时才做调校,进一步从前端面板制造一开始就进行调校,来确保产品能达到最佳国际质量。

目前采用这些技术的CHIMEI LED液晶电视,其色彩调校已从XY平面转换成720度三维LCH(Lightness Chroma Hue)色度空间,能呈现最完美的Blu-ray蓝光和Hi HD高画质影像,更加逼近真实世界中肉眼看到的自然光彩与真实感。

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