廣色域電視,廣色域電視工作原理是什么?

前言
　　液晶顯示器憑借輕薄時尚的外觀以及健康無輻射的特點，正在走進越來越多的人的生活。不過目前傳統(tǒng)的液晶顯示器同樣存在或多或少的缺點，其中對對于LCD技術(shù)的批評最多的往往是在其色彩的表現(xiàn)上。人們總是抱怨LCD的色彩不如CRT和PDP漂亮。我們首先來看一組數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)CRT的色彩表現(xiàn)數(shù)量是無限多的，PDP等離子顯示器可以達到幾十億，而LCD的色彩表現(xiàn)數(shù)量只有可憐的16.7M，在色彩表現(xiàn)上多少有些偏差。正因為如此，廠商們正在致力于推出各種新型LCD顯示技術(shù)，一些號稱支持廣域色值的LCD產(chǎn)品已經(jīng)繼續(xù)上市，以更寬的色域徹底顛覆了LCD色彩質(zhì)量相對較低的舊形象……
解決傳統(tǒng)LCD色殘缺點，廣色域技術(shù)上陣
　　在計算機圖形處理中，色域是顏色的某個完全的子集。顏色子集最常見的應(yīng)用是用來精確地代表一種給定的情況，例如一個給定的色空間或是某個輸出裝置的呈色范圍。1931年，國際照明委員會CIE制定了CIE1931RGB系統(tǒng)，規(guī)定將700nm的紅、546.1nm的綠和435.8nm的藍作為三原色，后來CIE1931-xy色度圖成為描述色彩范圍最為常用的圖表。色域就是在這張圖上所覆蓋的范圍，而這個范圍就是由RGB三種純色的坐標所圍成的三角形或者多邊形(增加補色)的面積。
　　一般在PC監(jiān)視器應(yīng)用方面， 多以sRGB為標準的色域定義，sRGB是微軟作業(yè)系統(tǒng)所提供的標準定義，而在AV應(yīng)用方面，采用的多是NTSC定義，在顏色涵蓋度方面要比sRGB來得廣。但是色域并不是越廣就越好，即使監(jiān)視器本身能夠達到超高色域，但是這些多出來的顏色不一定能為人眼所辨識， NTSC算是普偏公認的色域定義標準， 而在部分特殊應(yīng)用上(如印刷或印前作業(yè))，也有使用廠商自訂的色域規(guī)范。而顯示裝置所能提供的顏色范圍能夠涵蓋多大比例的特定色域定義，我們就可以將之稱為符合70%的NTSC色域飽和度，或者是符合90%的sRGB色域飽和度等。
　　色域的呈現(xiàn)主要在背光的選擇上，眾所周知，液晶面板本身并不發(fā)光，而是必須透過背光的光線才能夠顯示畫面。目前無論是臺式LCD，還是筆記本屏幕主要是使用CCFT(Cold Cathode Fluorescent Tube，冷陰極熒光燈)來作為背光源。傳統(tǒng)CCFL燈管在螢光材質(zhì)上的限制，紅光呈現(xiàn)能力偏弱，加上所搭配的彩色濾光片的混色效果較差，最終呈現(xiàn)的色域飽和度不佳，導(dǎo)致目前主流的LCD監(jiān)視器或電視在色域呈現(xiàn)能力上不足，色域范圍只有NTSC標準的65%～75%。當顯示器的色域范圍超過這個標準，就被稱為廣色域。(注：廣色域并不是一定很嚴謹?shù)恼f法，只是為了與普通LCD的色域標準有所區(qū)，才有廣色域這一說。)說的直觀點，色域越廣顯示的色彩就越豐富，最終可以獲得更加真實的色彩還原。
　　針對CCFL背光技術(shù)存在色域表現(xiàn)不理想的缺點，LCD廠商一直有努力改進新一代LCD在色彩顯示的效果，近期已經(jīng)有相當一部分主流LCD顯示器支持的色域達到NTSC的90%以上，甚至到了97%，這也就是我們要說的廣色域液顯顯示器。目前廠商提升液晶顯示器廣色域的方法主要有增加原色數(shù)目及改用更先進的背光技術(shù)。
　　增加原色數(shù)目，就是通過采用多原色(例如，4原色、5原色或6原色)的組合設(shè)計方式，增大欲復(fù)制的色域范圍，常見的就是采用多色彩色濾光片。比如，同樣是使用CCFL作為背光燈源的模塊基礎(chǔ)下，奇美電子就開發(fā)出了采用4色以上多色濾光片來作為色彩表現(xiàn)，分別是在原有的R(紅色)、G(綠色)和B(藍色)3色上，增加了追加了Y(黃色)和C(青色)的5色濾光片的面板，這樣可以擴大液晶色彩表現(xiàn)范圍，以增加Y(黃色)和C(青色)，及增加Y(黃色)的面板為例，其色彩表現(xiàn)范圍與NTSC范圍相較，分別為115%和109%。而增加白色的彩色濾光片的目的僅為提高面板整體的亮度。這種方法亦不失為一種有效的廣色域顯示設(shè)計方法，不過這并不能根本上解決問題，影響色域呈現(xiàn)能力主要還是在背光模組技術(shù)方面。因此廠商在CCFL基礎(chǔ)上又推出了W-CCFL背光技術(shù)來提升LCD的色域值。W-CCFL只是在屏光材質(zhì)進行改良，在CCFL基礎(chǔ)上采用了特殊的涂層就能將色域飽和度從原本的72%NTSC提升到92% NTSC的程度，相對于多色濾光片方案來說幾乎不會增加成本，因此目前大多數(shù)主流廣色域液LCD顯示器都是采用此此種背光技術(shù)。只要是色域范圍在 NTSC90%左右者，幾乎都是此類燈管。當然，這是在CCFL光源的基礎(chǔ)下，利用以上技術(shù)可以來達到提升色域的目的，但是終究由于先天的限制，無法大幅度的讓色彩表現(xiàn)范圍擴大。這時廠商們將目光放到了LED背光技術(shù)之上。
　　LED 英文全稱為Light-Emitting-Diode，中文叫發(fā)光二極管，是一種將電流順向通到半導(dǎo)體PN結(jié)處而發(fā)光的器件。LED最顯著的優(yōu)點是擁有更好的色域，色彩表現(xiàn)力強于冷陰極熒光燈背光，可對顯示色彩數(shù)量不足的液晶技術(shù)起到很好的彌補作用。目前LED背光源的色域范圍甚至超過最高等級的 Adobe RGB和NTSC色彩標準，令LCD顯示器可擁有極為出色的色彩表現(xiàn)(與NTSC規(guī)格相比，采用LED背光的LCD顯示器色域范圍一般可以達到它的 105%。
　　不過，LED背光源系統(tǒng)的成本要遠高于冷陰極熒光管。目前LED背光模組零組件的價格平約為CCFT的5倍左右，屏幕尺寸越大，采用LED背光技術(shù)的成本就越高。這也是為什么目前采用LED背光技術(shù)的廣色域液晶的售價高居不下的原因。
色域Color Gamut和色彩空間Color Space
　　首先，我們需要搞清楚色域到底是個什么概念。色域 Color Gamut，就是指某種設(shè)備所能表達的顏色數(shù)量所構(gòu)成的范圍區(qū)域，即各種屏幕顯示設(shè)備、打印機或印刷設(shè)備所能表現(xiàn)的顏色范圍。在現(xiàn)實世界中，自然界中可見光譜的顏色組成了最大的色域空間，該色域空間中包含了人眼所能見到的所有顏色。
　　伴隨“色域”這一詞匯，我們還常常能看見“色彩空間color space”這一名詞。色彩空間的是指某種顯示設(shè)備能表現(xiàn)的各種色彩數(shù)量的集合，色彩空間越廣闊、能顯示的色彩種類就越多，色域范圍也就越大。
　　為了能夠直觀的表示色域這一概念，CIE國際照明協(xié)會制定了一個用于描述色域的方法：CIE-xy色度圖。在這個坐標系中，各種顯示設(shè)備能表現(xiàn)的色域范圍用RGB三點連線組成的三角形區(qū)域來表示，三角形的面積越大，就表示這種顯示設(shè)備的色域范圍越大。
　　目前在不同的設(shè)備領(lǐng)域，還有一些不同的色域標準，而在廣播電視領(lǐng)域，我們最常用到的則是NTSC色域標準。
　　NTSC色域標準的是NTSC電視制式的一部分，由于使用的比較廣泛，因此已經(jīng)成為目前衡量各種顯示設(shè)備，特別是電視機色域表現(xiàn)能力的標尺。但是， NTSC色域的范圍仍然是一種局限性比較大的標準，其空間相對較小，因此也受到了其他色域標準的競爭壓力，例如prophoto RGB、xvYCC色域等廣色域標準。
　　色深
　　另一個容易和色域混淆的概念是就是電視面板的色深。目前主流的液晶面板都采用的是每種原色8bit的色深，而SONY又推出了10bit液晶面板驅(qū)動技術(shù)，因此總有人會認為高色深帶來了更寬廣的色域，而這恰恰是一個誤區(qū)。采用高bit帶來的好處是色彩的精度會大大增加，而并不會提升顯示設(shè)備的色域范圍。
　　由于現(xiàn)在的平板電視內(nèi)部都是數(shù)字處理電路，所以每種色彩的都會用各種二進制數(shù)值來表示。以8bit為例，一個8位的2進制數(shù)可以表示從0-255共256 個數(shù)值，即某種色彩只有256級差別，而采用10bit后，則表示的數(shù)值范圍會擴展到從0-1023，可以描述出1024個色彩級別。所以對于同樣的原始信號而言，用高色深相當于用更加精確的數(shù)量級來描述原始信號，而不會改變原始信號本身。所以，高色深只能讓顯示設(shè)備表現(xiàn)的色彩更加精確，色彩之間的過渡更加平滑，而對色域并沒有什么提升作用。
什么是廣色域電視
　　在了解了色域的概念和表示方法后，我們再探討一下廣色域的問題。廣色域電視這一名詞的由來是相對于現(xiàn)在主流平板電視而言。目前市面上最常見的液晶電視，它們能表現(xiàn)的色域范圍一般都不大，普遍在NTSC色域的70%范圍左右，因此并不能提供很好的色彩效果，為了提升電視機的畫質(zhì)，實現(xiàn)高質(zhì)量的色彩效果，電視廠商們則開發(fā)了各種新的技術(shù)，能提高電視機表現(xiàn)的色域范圍，實現(xiàn)比正常NTSC70%高的多的色彩范圍。
　　要提到廣色域，就不得不說現(xiàn)在比較熱門的一個標準，那就是xvYCC色域標準。xvYCC是ExtendedVideo YCC的簡稱，用于表示擴展影像的色彩范圍。自2005年日本電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(JEITA)把xvYCC規(guī)范提交給CIE國際照明協(xié)會后，就被采納并成為新一代顯示設(shè)備的色彩規(guī)范，因此現(xiàn)在在一些比較新的電視上，都能看到對xvYCC色域的支持，例如索尼今年推出的X系列、W系列BRAVIA液晶電視等。
　　當然，廣色域電視現(xiàn)在還是一個比較籠統(tǒng)的稱謂，一般來說，只要是色域范圍能超過80%NTSC標準的電視機，我們都可以把他稱之為廣色域電視機。相比于普通的液晶電視，廣色域電視的優(yōu)勢主要體現(xiàn)所能呈現(xiàn)出來的色彩更加豐富、更加鮮艷，能大幅度提升用戶的視覺感受。因此，在實現(xiàn)了全高清分辨率之后，廣色域成了廣大電視廠商所追求的熱點。
實現(xiàn)廣色域顯示的途徑
　　目前業(yè)界的共識就是采用LED背光才是提高液晶顯示器色域范圍的最佳辦法。所謂的LED(Light Emitting Diode)，即發(fā)光二極管，是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件，它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合引起光子發(fā)射而產(chǎn)生光。LED可以直接發(fā)出紅、黃、藍、綠、青、橙、紫、白色的光。這類LED背光技術(shù)在筆記本電腦屏幕、液晶電視上已經(jīng)早有應(yīng)用，但是桌面液晶顯示器上還未有太多的實踐。
　　在前面已經(jīng)講到，液晶顯示器的液晶本身是不會發(fā)光的，而是靠透過背光的光線來顯示圖像，因此LCD的背光模板對色域具有決定性的作用。目前主流的CCFL (冷陰極背光燈)由于受到發(fā)光范圍限制，無法讓液晶顯示器達到寬廣的色域顯示范圍，因此目前主流的液晶顯示器的色域范圍都只有NTSC 70%左右，即使采用改善的設(shè)計令其擁有更大一些的色域范圍，但效果并不是非常理想，同時還有可能帶來降低燈管壽命的后果。
　　針對CCFL(冷陰極背光燈)的缺點，LED發(fā)光二極管就被寄與了厚望。與CCLF冷陰極熒光燈相比，LED發(fā)光二極管具有寬色域、白點可調(diào)、高調(diào)光率及長壽命等優(yōu)點，目前主要有反饋型LED背光源、結(jié)合型LED背光源兩種。
　　在大家最為關(guān)注的色彩方面，由于LED背光源可以經(jīng)過一個light guide分散以后通過反射鏡進行反射后達到一個統(tǒng)一的亮度，另外，隨機攜帶的軟件可以對色彩的背光進行全部控制，也就是說再也不需要對燈管的缺點進行補償，就可以達到一個真正完全的白色光源的效果。另外，在內(nèi)置傳感器以及電路物幫助下，用戶還可以根據(jù)自己的需要在SpectraView中對背光進行調(diào)節(jié)，也就是說色彩更加豐富，能夠提供普通LCD不能呈現(xiàn)出來的色彩范圍。目前采用LED背光的LCD的色域范圍都可以達到110%以上。

?廣色域電視這一名詞的由來是相對于現(xiàn)在主流平板電視而言。目前市面上最常見的液晶電視，它們能表現(xiàn)的色域范圍一般都不大，普遍在NTSC色域的70%范圍左右，因此并不能提供很好的色彩效果，為了提升電視機的畫質(zhì)，實現(xiàn)高質(zhì)量的色彩效果，電視廠商們則開發(fā)了各種新的技術(shù)，能提高電視機表現(xiàn)的色域范圍，實現(xiàn)比正常NTSC70%高的多的色彩范圍。