浅谈LED显示屏各类色度处理(lǐ)技术

2022-09-21 11:15:08    来源：    点击：539    喜欢：0

五彩缤纷的大自然是那么的美好，遗憾的是现有(yǒu)的LED显示屏无法完全再现这美好的景色。LED虽然属于单色光，但是各色LED仍然有(yǒu)30~50nm左右的半波宽，因此其色饱和度是有(yǒu)限的。

一、3+2多(duō)基色色度处理(lǐ)方法：近年来，在平板显示领域热衷于讨论3+3多(duō)基色显示(红、绿、蓝加黄、青、紫)，以扩大色域，再现更為(wèi)丰富的自然界色彩。那么，LED显示屏可(kě)否实现3+3多(duō)基色显示?我们知道在可(kě)见光范围内，黄、青為(wèi)单色光，我们已拥有(yǒu)高饱和度的黄色、青色LED。而紫色為(wèi)复色光，单芯片紫色LED则是不存在的。虽然我们无法实现红、绿、蓝加黄、青、紫3+3多(duō)基色led显示屏。但是，研究红、绿、蓝加黄、青3+2多(duō)基色led显示屏却是可(kě)行的。由于自然界存在大量高饱和度的黄色和青色;因此，该项研究是有(yǒu)一定价值的。

在现行的各种電(diàn)视标准中，视频源只有(yǒu)红绿蓝三基色，而没有(yǒu)黄、青二色。那么，显示终端黄、青二基色如何驱动?其实，在确定黄、青二基色驱动强度时;我们因遵循以下三点原则：

1、在提高色饱和度的同时，不得改变色调;

2、增加黄、青二基色的目的是為(wèi)了扩大色域，从而提高色饱和度。而总體(tǐ)亮度值不能(néng)改变; 　　

3、以D65為(wèi)中心;以RYGCB色域边界為(wèi)端点，在色域范围内各点作線(xiàn)性扩张。

在上述三原则的指导下;按重力中心定律，我们可(kě)以找到3+2多(duō)基色色度处理(lǐ)方法。但是，要想真正实现3+2多(duō)基色全彩屏，我们还要克服黄、青色LED亮度不足;成本上升较大等困难，目前仅限于理(lǐ)论探讨。

二、色彩还原处理(lǐ)：纯蓝、纯绿LED的诞生，使全彩色LED显示屏以其色域范围宽、亮度高受到业内的追捧。但是，由于红绿蓝LED的色品坐(zuò)标与PAL制電(diàn)视红绿蓝的色品坐(zuò)标有(yǒu)较大的偏差)，使得LED全彩屏的色彩还原度较差。尤其在表现人的肤色时，视觉上存在较為(wèi)明显的偏差。由此，色彩还原处理(lǐ)技术应运而生。在此筆(bǐ)者推荐两种色彩还原处理(lǐ)的方法： 　　1、对红绿蓝三基色LED进行色坐(zuò)标空间变换，使LED与PAL制電(diàn)视两者之间的三基色色坐(zuò)标尽可(kě)能(néng)靠近，从而大大提高led显示屏的色彩还原度。但是，该方法大幅度缩减了led显示屏的色域范围，使画面的色饱和度大幅下降。2、只对人眼最敏感的肤色色域进行适当校正;而对其它人眼不够敏感的色域尽可(kě)能(néng)少降低原有(yǒu)的色饱和度。如此处理(lǐ)，可(kě)在色彩还原度和色彩饱和度之间得到平衡。

三、基色波長(cháng)的选择： led显示屏在各随着人们对led显示屏的要求越来越高，只对LED色坐(zuò)标进行细分(fēn)和筛选已无法满足人们挑剔的目光，对显示屏进行综合校正处理(lǐ)，使色度均匀性得到改善是可(kě)实现的。我们发现即使是國(guó)际第一品牌同一档LED也存在较大的波長(cháng)偏差和色饱和度偏差，而且该偏差范围大大超过了人眼对绿色色差鉴别的阈值因此，进行色度均匀性校正是有(yǒu)重要意义的。

在CIE1931色度图中，按重力中心定律，我们发现：在G档范围内(□abcd)的任意一点绿色混合一定比例的红色和蓝色，都可(kě)以将混合色的色坐(zuò)标调整到直線(xiàn)cR和直線(xiàn)dB的交叉点，虽然可(kě)以使色度均匀性极大地改善。但是，经过校正后的色饱和度明显下降。同时，采用(yòng)红和蓝来校正绿色色度均匀性的另一个前提是同一个象素内红绿蓝三种LED尽可(kě)能(néng)采用(yòng)集中分(fēn)布使得红绿蓝的混色距离尽可(kě)能(néng)的近，才能(néng)取得较好的效果。而目前业内通常采用(yòng)的是LED均匀分(fēn)布方法将会给色度均匀性校正带来混乱。另外，数以万计的红绿蓝LED色坐(zuò)标的测量工作如何展开也是一个极為(wèi)棘手的难题。对此我们给了提示。

四、色度均匀性处理(lǐ)：全彩led显示屏色度均匀性问题一直以来是困扰业内人士的一大难题，一般认為(wèi)LED的亮度不均匀可(kě)以进行单点校正，来改善亮度均匀性。而色度不均匀是无法进行校正的，只能(néng)通过对LED色坐(zuò)标进行细分(fēn)和筛选来改善。

五、白场色坐(zuò)标的调配：白场色坐(zuò)标调配是全彩色LED显示屏最基本的技术之一。但是在二十世纪90年代中期，由于缺乏行业标准和基本的测试手段，通常只是靠人眼、凭感觉确定白场色坐(zuò)标，从而造成严重偏色和白场色温的随意性。随着行业标准的颁布和测试手段的完备，许多(duō)制造商(shāng)开始规范全彩屏配色工艺。但是仍然有(yǒu)部分(fēn)制造商(shāng)由于缺乏配色的理(lǐ)论指导，常常以牺牲某些基色的灰度等级来调配百场色坐(zuò)标，综合性能(néng)得不到提高。

综上所述，我们主要讨论了三个方面的问题： 

1、如何提高led显示屏色度均匀性; 　　

2、如何扩大色域，还原更多(duō)自然界色彩; 

3、如何提高led显示屏的色彩还原度;上述各项色度处理(lǐ)技术在具體(tǐ)实施时，都是相互关联的，某些方面甚至是鱼和熊掌不可(kě)兼得的。综合led显示屏还须进行亮度均匀性校正、灰度非線(xiàn)性变换、降噪处理(lǐ)、图像增强处理(lǐ)、动态象素处理(lǐ)等，整个信号处理(lǐ)流程非常复杂。因此，我们必须从系统的角度对各项性能(néng)进行综合权衡，把握好各项处理(lǐ)的次序，并加大信号处理(lǐ)的深度，才能(néng)使LED全彩色显示屏展现一个五彩缤纷、绚丽多(duō)姿的精彩世界。

行各业有(yǒu)着非常广泛的应用(yòng)，而在不同的应用(yòng)场所对LED的基色波長(cháng)有(yǒu)着不同的要求，对于LED基色波長(cháng)的选择有(yǒu)些是為(wèi)了取得良好的视觉效果，有(yǒu)些是為(wèi)了符合人们的习惯，而有(yǒu)些更是行业标准、國(guó)家标准甚至國(guó)际标准的规定。比如，对全彩色LED显示屏中绿管基色波長(cháng)的选择;早期大家普遍选用(yòng)波長(cháng)為(wèi)570nm黄绿色LED,虽然成本较低，但显示屏的色域较小(xiǎo)、色彩还原度差、亮度低。而在选择了波長(cháng)為(wèi)525nm的纯绿管之后，显示屏色域扩大了近一倍，且色彩还原度大幅提高，极大地提高了显示屏的视觉效果。再比如，证券行情显示屏，人们通常习惯于用(yòng)红色表示股价上涨、用(yòng)绿色表示股价下跌、而用(yòng)黄色表示平盘。而在交通行业则是由國(guó)家标准严格规定了蓝绿波段表示通行、红色波段為(wèi)禁行。因而，基色波長(cháng)的选择是led显示屏重要环节之一。