如何對(duì)全彩色LED顯示屏進(jìn)行色度處理

LED高清顯示屏雖然屬于單色光，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。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。

一、白場(chǎng)色坐標(biāo)的調(diào)配：

白場(chǎng)色坐標(biāo)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(jì)90年代中期，由于缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和基本的測(cè)試手段，通常只是靠人眼、憑感覺確定白場(chǎng)色坐標(biāo)，從而造成嚴(yán)重偏色和白場(chǎng)色溫的隨意性。隨著行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的頒布和測(cè)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(dǎo)，常常以犧牲某些基色的灰度等級(jí)來調(diào)配百場(chǎng)色坐標(biāo)，綜合性能得不到提高。

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綜上所述，我們主要討論了三個(gè)方面的問題：

1、如何提高led高清顯示屏色度均勻性；

2、如何擴(kuò)大色域，還原更多自然界色彩；

3、如何提高led顯示屏的色彩還原度；

行各業(yè)有著非常廣泛的應(yīng)用，而在不同的應(yīng)用場(chǎng)所對(duì)LED的基色波長(zhǎng)有著不同的要求，對(duì)于LED基色波長(zhǎng)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(xí)慣，而有些更是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)甚至國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

上述各項(xiàng)色度處理技術(shù)在具體實(shí)施時(shí)，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(jìn)行亮度均勻性校正、灰度非線性變換、降噪處理、圖像增強(qiáng)處理、動(dòng)態(tài)象素處理等，整個(gè)信號(hào)處理流程非常復(fù)雜。因此，我們必須從系統(tǒng)的角度對(duì)各項(xiàng)性能進(jìn)行綜合權(quán)衡，把握好各項(xiàng)處理的次序，并加大信號(hào)處理的深度，才能使LED全彩色顯示屏展現(xiàn)一個(gè)五彩繽紛、絢麗多姿的精彩世界。

比如，對(duì)全彩色LED顯示屏中綠管基色波長(zhǎng)的選擇；早期大家普遍選用波長(zhǎng)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(zhǎng)為525nm的純綠管之后，顯示屏色域擴(kuò)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。

二、3+2多基色色度處理方法：

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(lán)加黃、青、紫），以擴(kuò)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(shí)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黃色、青色LED。而紫色為復(fù)色光，單芯片紫色LED則是不存在的。雖然我們無法實(shí)現(xiàn)紅、綠、藍(lán)加黃、青、紫3+3多基色led顯示屏。但是，研究紅、綠、藍(lán)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黃色和青色；因此，該項(xiàng)研究是有一定價(jià)值的。

在現(xiàn)行的各種電視標(biāo)準(zhǔn)中，視頻源只有紅綠藍(lán)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(dòng)？

其實(shí)，在確定黃、青二基色驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)；我們因遵循以下三點(diǎn)原則：

1、增加黃、青二基色的目的是為了擴(kuò)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(shí)，不得改變色調(diào)；

3、以D65為中心；以RYGCB色域邊界為端點(diǎn)，在色域范圍內(nèi)各點(diǎn)作線性擴(kuò)張。

在上述三原則的指導(dǎo)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(shí)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。

三、色度均勻性處理：

全彩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(rèn)為L(zhǎng)ED的亮度不均勻可以進(jìn)行單點(diǎn)校正，來改善亮度均勻性。而色度不均勻是無法進(jìn)行校正的，只能通過對(duì)LED色坐標(biāo)進(jìn)行細(xì)分和篩選來改善。

四、色彩還原處理：

純藍(lán)、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(lán)LED的色品坐標(biāo)與PAL制電視紅綠藍(lán)的色品坐標(biāo)有較大的偏差，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(shí)，視覺上存在較為明顯的偏差。由此，色彩還原處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。在此筆者推薦兩種色彩還原處理的方法：

1、只對(duì)人眼最敏感的膚色色域進(jìn)行適當(dāng)校正；而對(duì)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。

2、對(duì)紅綠藍(lán)三基色LED進(jìn)行色坐標(biāo)空間變換，使LED與PAL制電視兩者之間的三基色色坐標(biāo)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。

五、基色波長(zhǎng)的選擇：

led顯示屏在各隨著人們對(duì)led顯示屏的要求越來越高，只對(duì)LED色坐標(biāo)進(jìn)行細(xì)分和篩選已無法滿足人們挑剔的目光，對(duì)顯示屏進(jìn)行綜合校正處理，使色度均勻性得到改善是可實(shí)現(xiàn)的。

我們發(fā)現(xiàn)即使是國(guó)際第一品牌同一檔LED也存在較大的波長(zhǎng)偏差和色飽和度偏差，而且該偏差范圍大大超過了人眼對(duì)綠色色差鑒別的閾值因此，進(jìn)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(diǎn)綠色混合一定比例的紅色和藍(lán)色，都可以將混合色的色坐標(biāo)調(diào)整到直線cR和直線dB的交叉點(diǎn)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(shí)，采用紅和藍(lán)來校正綠色色度均勻性的另一個(gè)前提是同一個(gè)象素內(nèi)紅綠藍(lán)三種LED盡可能采用集中分布使得紅綠藍(lán)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(huì)給色度均勻性校正帶來混亂。另外，數(shù)以萬計(jì)的紅綠藍(lán)LED色坐標(biāo)的測(cè)量工作如何展開也是一個(gè)極為棘手的難題。對(duì)此我們給了提示。
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