显示色彩之RGB混色简介及应用

BOE知识酷 2021-06-02 11:50

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第1042篇推文


今天跟大家分享显示色彩最小单元知识—RGB,作为一个在显示屏行业高频出现的专业名词,其不仅是生活中运用最广的颜色系统之一,且它的颜色标准也广泛的应用在我们的显示屏行业,下面我将从RGB混色原理及应用两方面来做个简单介绍。

、RGB简介
基于“三色理论”的三基色成像,通常指红绿蓝(RGB)三基色,它们相互独立,其中任一色均不能由其它二色混合产生。它们又是完备的,即自然界几乎所有其它颜色都可以由三基色按不同的比例组合而得到。


色彩生成模式有两种基色系统,一种是加色系统,其基色是红、绿、蓝;另一种是减色系统,其三基色是黄、青、紫(或品红),这个常用于美术,印刷等等。


我们显示屏系统使用的是RGB作为三基色:它们混合比例决定了混合色的色调和色饱和度;混合色的亮度等于参与混合的各个基色亮度之和。

不同比例的RGB三基色光相加得到彩色称为相加混色,其规律为:红+绿=黄 ;红+蓝=紫  ;蓝+绿=青 ;红+蓝+绿=白  ;如下图所示:

       
实现相加混色的方法有:

(1)投射相加混色法
根据格拉斯曼颜色混合定律,外貌相同的颜色可以相互替代,把两个颜色调节到视觉上相同或者相等的方法叫做颜色匹配。
颜色光的颜色匹配实验:投射一个白光或者其他颜色的光到白屏幕的一侧,在相邻的投射红、绿、蓝三种颜色的灯光,调节红绿蓝三原色灯光的强度则可得到白屏一侧的灯光的颜色。如下图所示:

背投电视机就是采用此法。


(2)空间混色法
将三种基色分别投射到同一表面上相邻的三点,只要这些点足够的近,由于人眼分辨力的有限性,不能分辨出这三种基色,而只能感觉到它们的混合色。空间混色法是同时制彩色电视的基础。
一般人眼明视距离对空间的分辨距离约为0.1mm,而像素三原色间距小于0.1mm,故可以看到三原色的混色。


(3)时间混色法
将三种不同的基色以足够快的速度轮流投射到某一平面,因为人眼的视觉惰性,分辨不出三种基色,而只能看到它们的混合色。时间混色法是顺序制彩色电视的基础。
三基色按顺序轮流快速出现,利用人类眼睛暂留的特点,在时域实现混色。

了解了这些,大家说说你们常见的显示屏采用的什么混色原理呢?可以给我们后台留言哦

三基色混色的颜色,若以(C)代表被匹配的颜色﹐(R)﹑(G)﹑(B)代表三原色﹐而以C﹑R﹑G﹑B分别代表它们的数量﹐则颜色匹配可用颜色方程表示﹕
当三原色之一(例如B)必须加在被匹配的颜色上时﹐颜色方程可表示为﹕
 C (C) + B (B) = R (R)+ G (G)
这一方程在色度学中可表达成﹕
C (C)= R (R)+ G (G)- B (B)


在色度学中,我们不直接用三原色数量来表示颜色,而是用三原色各自在R+G+B总量中的相对比例来表示颜色,即色度坐标,计算公式如下:
其中r+g+b=1,所以只用r和g两个坐标即可表示一个颜色。
某一个特定颜色C*的一个单位(C)表示如下式:(C)≡ r (R) +g (G) + b (B)


标定一个颜色,还可以在色度图上用色度坐标定出他的位置,麦克斯韦首先提出用一个三角形色度图表示颜色,即麦克斯韦三角形,三角形的三个角分别代表(R),(G), (B)三原色各一个单位,色度坐标r,g,b分别代表R和G在R+G+B总量中的相对比例。

对于如何选定三原色、如何量化、如何确定刺激值等问题,国际上有一套标准——CIE标准色度学系统。(这部分后面再系统解说)

二、RGB的应用
RGB色彩模式何时应用于显示技术领域
1939年纽约第一台商用黑白电视机问世,到1950年美国的研制出三枪三束荫罩式彩色显像管,1953年完成实用化.这时RGB色彩模式开始应用于显示技术领域,CRT(阴极射线管)→LCD(液晶显示屏)→OLED和LED,色彩模式的选择一直是RGB这3种颜色的发光体作为基本的发光单元。
    液晶显示屏基本的发光单元


显示屏的全彩色如何实现,就应该说说十六进制颜色码:
通常规定,RGB三原色强度分别最低为 0,最高为255,并都以16进制数值表示,那么255对应于十六进制就是FF,并把三个数值依次并列起来 ,以#开头。
三个数值的范围都是从0到255,用十六进制表示就是十六进制颜色码。按照计算,256R×256G×256B=16777216,256级的RGB色彩总共能组合出约1678万种色彩,被简称为1600万色或千万色,也称为24位色(2的24次方)。

怎么去定义好这个256阶的三原色亮度?
这个有个概念叫Gamma,简单来说就是颜色和亮度之间的关系。合适的Gamma值会有更好的画面细节和更真实的画面色彩,常用的Gamma曲线为 2.2±0.2。


显示器的颜色显示效果的应用,我们经常关注的参数如下:
(1)亮度
所有的发光源,它的发光程度都不一样,显示界统一的标记单位为 nit 对于显示器一般要求亮度是越高越好,因为亮度是可调的,但是不同的亮度应用也会带来功耗较大的差异。

(2)对比度
有了亮度,就还会有个暗态,也就是最低灰阶的亮度,评估暗态最主要考虑的指标就是对比度。对比度是屏幕上同一点最亮时(白色)与最暗时(黑色)的亮度的比值。对比度越大,图像就会越清晰,色彩也会越鲜明艳丽,这也是OLED显示的一大优势。


(3)色域
色域(色彩标准)是指屏幕所能呈现的色彩范围。显示器覆盖的色域越广,能呈现的色彩越丰富。常见的色彩空间有:Adobe RGB、sRGB、DCI-P3、Display P3和Rec.709。一般来说,色彩的覆盖范围Adobe RGB>P3>sRGB >Rec.709。

(4)色深
色深(灰阶)反映屏幕上每个点前后两个色彩过渡是否流畅,是描述显示器颜色过渡的一个数值,单位为 bit,此数值越大,颜色的过渡越自然流畅无断层有层次感。专业的显示器色深会达到10-bit,最大展现10.7亿种色。
(5)色准
△E值是衡量色彩是否准确的指标,用△E 值表示,数值越小,颜色准确度越高。一般 ∆E<3 人眼就几乎分辨不出色彩差异,但对于高要求的专业客户会要求 ∆E<2 。
(6)色温
色温(Color Temperature)是绝对黑体加以不同温度所产生不同的颜色,单位K。色温越高,屏幕整体颜色越偏蓝(冷),相反,色温越低,屏幕整体颜色偏黄偏红(暖)。

显示器中常见的色温有5000K、6500K、9300K等。亮度一定的情况下,色温为6500K正常,低于6500K则偏暖,而高于6500K则偏冷。


(7)亮度/色度均一性
均一性是测试显示屏不同区块内的亮度和色度坐标的最大差异值。尤其对于大尺寸,更是有此要求。


基于RGB三原色混色实现全彩的显示屏,主要考虑以上这些指标。显示器观感不同很大原因是由于面板特性、厂家调试不同造成的偏色,但是通过后期校色能大幅弥补缺点。无论如何,色彩在显示屏的视觉效果中占据着非常重要的地位,同时也是我们在选购的时候判别产品质量好坏的标准之一,小伙伴们一定要重视哦~


文章来源:屏芯视界
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