广色域电视,广色域电视工作原理是什么?

广色域电视,广色域电视工作原理是什么?

前言
　　液晶显示器凭借轻薄时尚的外观以及健康无辐射的特点，正在走进越来越多的人的生活。不过目前传统的液晶显示器同样存在或多或少的缺点，其中对对于LCD技术的批评最多的往往是在其色彩的表现上。人们总是抱怨LCD的色彩不如CRT和PDP漂亮。我们首先来看一组数据。传统CRT的色彩表现数量是无限多的，PDP等离子显示器可以达到几十亿，而LCD的色彩表现数量只有可怜的16.7M，在色彩表现上多少有些偏差。正因为如此，厂商们正在致力于推出各种新型LCD显示技术，一些号称支持广域色值的LCD产品已经继续上市，以更宽的色域彻底颠覆了LCD色彩质量相对较低的旧形象……
解决传统LCD色残缺点，广色域技术上阵
　　在计算机图形处理中，色域是颜色的某个完全的子集。颜色子集最常见的应用是用来精确地代表一种给定的情况，例如一个给定的色空间或是某个输出装置的呈色范围。1931年，国际照明委员会CIE制定了CIE1931RGB系统，规定将700nm的红、546.1nm的绿和435.8nm的蓝作为三原色，后来CIE1931-xy色度图成为描述色彩范围最为常用的图表。色域就是在这张图上所覆盖的范围，而这个范围就是由RGB三种纯色的坐标所围成的三角形或者多边形(增加补色)的面积。
　　一般在PC监视器应用方面， 多以sRGB为标准的色域定义，sRGB是微软作业系统所提供的标准定义，而在AV应用方面，采用的多是NTSC定义，在颜色涵盖度方面要比sRGB来得广。但是色域并不是越广就越好，即使监视器本身能够达到超高色域，但是这些多出来的颜色不一定能为人眼所辨识， NTSC算是普偏公认的色域定义标准， 而在部分特殊应用上(如印刷或印前作业)，也有使用厂商自订的色域规范。而显示装置所能提供的颜色范围能够涵盖多大比例的特定色域定义，我们就可以将之称为符合70%的NTSC色域饱和度，或者是符合90%的sRGB色域饱和度等。
　　色域的呈现主要在背光的选择上，众所周知，液晶面板本身并不发光，而是必须透过背光的光线才能够显示画面。目前无论是台式LCD，还是笔记本屏幕主要是使用CCFT(Cold Cathode Fluorescent Tube，冷阴极荧光灯)来作为背光源。传统CCFL灯管在萤光材质上的限制，红光呈现能力偏弱，加上所搭配的彩色滤光片的混色效果较差，最终呈现的色域饱和度不佳，导致目前主流的LCD监视器或电视在色域呈现能力上不足，色域范围只有NTSC标准的65%～75%。当显示器的色域范围超过这个标准，就被称为广色域。(注：广色域并不是一定很严谨的说法，只是为了与普通LCD的色域标准有所区，才有广色域这一说。)说的直观点，色域越广显示的色彩就越丰富，最终可以获得更加真实的色彩还原。
　　针对CCFL背光技术存在色域表现不理想的缺点，LCD厂商一直有努力改进新一代LCD在色彩显示的效果，近期已经有相当一部分主流LCD显示器支持的色域达到NTSC的90%以上，甚至到了97%，这也就是我们要说的广色域液显显示器。目前厂商提升液晶显示器广色域的方法主要有增加原色数目及改用更先进的背光技术。
　　增加原色数目，就是通过采用多原色(例如，4原色、5原色或6原色)的组合设计方式，增大欲复制的色域范围，常见的就是采用多色彩色滤光片。比如，同样是使用CCFL作为背光灯源的模块基础下，奇美电子就开发出了采用4色以上多色滤光片来作为色彩表现，分别是在原有的R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)3色上，增加了追加了Y(黄色)和C(青色)的5色滤光片的面板，这样可以扩大液晶色彩表现范围，以增加Y(黄色)和C(青色)，及增加Y(黄色)的面板为例，其色彩表现范围与NTSC范围相较，分别为115%和109%。而增加白色的彩色滤光片的目的仅为提高面板整体的亮度。这种方法亦不失为一种有效的广色域显示设计方法，不过这并不能根本上解决问题，影响色域呈现能力主要还是在背光模组技术方面。因此厂商在CCFL基础上又推出了W-CCFL背光技术来提升LCD的色域值。W-CCFL只是在屏光材质进行改良，在CCFL基础上采用了特殊的涂层就能将色域饱和度从原本的72%NTSC提升到92% NTSC的程度，相对于多色滤光片方案来说几乎不会增加成本，因此目前大多数主流广色域液LCD显示器都是采用此此种背光技术。只要是色域范围在 NTSC90%左右者，几乎都是此类灯管。当然，这是在CCFL光源的基础下，利用以上技术可以来达到提升色域的目的，但是终究由于先天的限制，无法大幅度的让色彩表现范围扩大。这时厂商们将目光放到了LED背光技术之上。
　　LED 英文全称为Light-Emitting-Diode，中文叫发光二极管，是一种将电流顺向通到半导体PN结处而发光的器件。LED最显著的优点是拥有更好的色域，色彩表现力强于冷阴极荧光灯背光，可对显示色彩数量不足的液晶技术起到很好的弥补作用。目前LED背光源的色域范围甚至超过最高等级的 Adobe RGB和NTSC色彩标准，令LCD显示器可拥有极为出色的色彩表现(与NTSC规格相比，采用LED背光的LCD显示器色域范围一般可以达到它的 105%。
　　不过，LED背光源系统的成本要远高于冷阴极荧光管。目前LED背光模组零组件的价格平约为CCFT的5倍左右，屏幕尺寸越大，采用LED背光技术的成本就越高。这也是为什么目前采用LED背光技术的广色域液晶的售价高居不下的原因。
色域Color Gamut和色彩空间Color Space
　　首先，我们需要搞清楚色域到底是个什么概念。色域 Color Gamut，就是指某种设备所能表达的颜色数量所构成的范围区域，即各种屏幕显示设备、打印机或印刷设备所能表现的颜色范围。在现实世界中，自然界中可见光谱的颜色组成了最大的色域空间，该色域空间中包含了人眼所能见到的所有颜色。
　　伴随“色域”这一词汇，我们还常常能看见“色彩空间color space”这一名词。色彩空间的是指某种显示设备能表现的各种色彩数量的集合，色彩空间越广阔、能显示的色彩种类就越多，色域范围也就越大。
　　为了能够直观的表示色域这一概念，CIE国际照明协会制定了一个用于描述色域的方法：CIE-xy色度图。在这个坐标系中，各种显示设备能表现的色域范围用RGB三点连线组成的三角形区域来表示，三角形的面积越大，就表示这种显示设备的色域范围越大。
　　目前在不同的设备领域，还有一些不同的色域标准，而在广播电视领域，我们最常用到的则是NTSC色域标准。
　　NTSC色域标准的是NTSC电视制式的一部分，由于使用的比较广泛，因此已经成为目前衡量各种显示设备，特别是电视机色域表现能力的标尺。但是， NTSC色域的范围仍然是一种局限性比较大的标准，其空间相对较小，因此也受到了其他色域标准的竞争压力，例如prophoto RGB、xvYCC色域等广色域标准。
　　色深
　　另一个容易和色域混淆的概念是就是电视面板的色深。目前主流的液晶面板都采用的是每种原色8bit的色深，而SONY又推出了10bit液晶面板驱动技术，因此总有人会认为高色深带来了更宽广的色域，而这恰恰是一个误区。采用高bit带来的好处是色彩的精度会大大增加，而并不会提升显示设备的色域范围。
　　由于现在的平板电视内部都是数字处理电路，所以每种色彩的都会用各种二进制数值来表示。以8bit为例，一个8位的2进制数可以表示从0-255共256 个数值，即某种色彩只有256级差别，而采用10bit后，则表示的数值范围会扩展到从0-1023，可以描述出1024个色彩级别。所以对于同样的原始信号而言，用高色深相当于用更加精确的数量级来描述原始信号，而不会改变原始信号本身。所以，高色深只能让显示设备表现的色彩更加精确，色彩之间的过渡更加平滑，而对色域并没有什么提升作用。
什么是广色域电视
　　在了解了色域的概念和表示方法后，我们再探讨一下广色域的问题。广色域电视这一名词的由来是相对于现在主流平板电视而言。目前市面上最常见的液晶电视，它们能表现的色域范围一般都不大，普遍在NTSC色域的70%范围左右，因此并不能提供很好的色彩效果，为了提升电视机的画质，实现高质量的色彩效果，电视厂商们则开发了各种新的技术，能提高电视机表现的色域范围，实现比正常NTSC70%高的多的色彩范围。
　　要提到广色域，就不得不说现在比较热门的一个标准，那就是xvYCC色域标准。xvYCC是ExtendedVideo YCC的简称，用于表示扩展影像的色彩范围。自2005年日本电子信息技术产业协会(JEITA)把xvYCC规范提交给CIE国际照明协会后，就被采纳并成为新一代显示设备的色彩规范，因此现在在一些比较新的电视上，都能看到对xvYCC色域的支持，例如索尼今年推出的X系列、W系列BRAVIA液晶电视等。
　　当然，广色域电视现在还是一个比较笼统的称谓，一般来说，只要是色域范围能超过80%NTSC标准的电视机，我们都可以把他称之为广色域电视机。相比于普通的液晶电视，广色域电视的优势主要体现所能呈现出来的色彩更加丰富、更加鲜艳，能大幅度提升用户的视觉感受。因此，在实现了全高清分辨率之后，广色域成了广大电视厂商所追求的热点。
实现广色域显示的途径
　　目前业界的共识就是采用LED背光才是提高液晶显示器色域范围的最佳办法。所谓的LED(Light Emitting Diode)，即发光二极管，是一种半导体固体发光器件，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合引起光子发射而产生光。LED可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。这类LED背光技术在笔记本电脑屏幕、液晶电视上已经早有应用，但是桌面液晶显示器上还未有太多的实践。
　　在前面已经讲到，液晶显示器的液晶本身是不会发光的，而是靠透过背光的光线来显示图像，因此LCD的背光模板对色域具有决定性的作用。目前主流的CCFL (冷阴极背光灯)由于受到发光范围限制，无法让液晶显示器达到宽广的色域显示范围，因此目前主流的液晶显示器的色域范围都只有NTSC 70%左右，即使采用改善的设计令其拥有更大一些的色域范围，但效果并不是非常理想，同时还有可能带来降低灯管寿命的后果。
　　针对CCFL(冷阴极背光灯)的缺点，LED发光二极管就被寄与了厚望。与CCLF冷阴极荧光灯相比，LED发光二极管具有宽色域、白点可调、高调光率及长寿命等优点，目前主要有反馈型LED背光源、结合型LED背光源两种。
　　在大家最为关注的色彩方面，由于LED背光源可以经过一个light guide分散以后通过反射镜进行反射后达到一个统一的亮度，另外，随机携带的软件可以对色彩的背光进行全部控制，也就是说再也不需要对灯管的缺点进行补偿，就可以达到一个真正完全的白色光源的效果。另外，在内置传感器以及电路物帮助下，用户还可以根据自己的需要在SpectraView中对背光进行调节，也就是说色彩更加丰富，能够提供普通LCD不能呈现出来的色彩范围。目前采用LED背光的LCD的色域范围都可以达到110%以上。

 广色域电视这一名词的由来是相对于现在主流平板电视而言。目前市面上最常见的液晶电视，它们能表现的色域范围一般都不大，普遍在NTSC色域的70%范围左右，因此并不能提供很好的色彩效果，为了提升电视机的画质，实现高质量的色彩效果，电视厂商们则开发了各种新的技术，能提高电视机表现的色域范围，实现比正常NTSC70%高的多的色彩范围。