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技術的批評最多的往往是在其色彩的表現上。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據。傳統CRT的色彩表現數量是無限多的，PDP等離子顯示器可以達到幾十億，而LCD的色彩表現數量只有可憐的16.7M，在色彩表現上多少有些偏差。正因為如此，廠商們正在致力于推出各種新型LCD顯示技術，一些號稱支持廣域色值的LCD產品已經繼續上市，以更寬的色域徹底顛覆了LCD色彩質量相對較低的舊形象……
解決傳統LCD色殘缺點，廣色域技術上陣
　　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，規定將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監視器應用方面， 多以sRGB為標準的色域定義，sRGB是微軟作業系統所提供的標準定義，而在AV應用方面，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， 而在部分特殊應用上(如印刷或印前作業)，也有使用廠商自訂的色域規范。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。
　　色域的呈現主要在背光的選擇上，眾所周知，液晶面板本身并不發光，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CCFL燈管在螢光材質上的限制，紅光呈現能力偏弱，加上所搭配的彩色濾光片的混色效果較差，最終呈現的色域飽和度不佳，導致目前主流的LCD監視器或電視在色域呈現能力上不足，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的說法，只是為了與普通LCD的色域標準有所區，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背光技術存在色域表現不理想的缺點，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目及改用更先進的背光技術。
　　增加原色數目，就是通過采用多原色(例如，4原色、5原色或6原色)的組合設計方式，增大欲復制的色域范圍，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下，奇美電子就開發出了采用4色以上多色濾光片來作為色彩表現，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計方法，不過這并不能根本上解決問題，影響色域呈現能力主要還是在背光模組技術方面。因此廠商在CCFL基礎上又推出了W-CCFL背光技術來提升LCD的色域值。W-CCFL只是在屏光材質進行改良，在CCFL基礎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，因此目前大多數主流廣色域液LCD顯示器都是采用此此種背光技術。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光源的基礎下，利用以上技術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范圍擴大。這時廠商們將目光放到了LED背光技術之上。
　　LED 英文全稱為Light-Emitting-Diode，中文叫發光二極管，是一種將電流順向通到半導體PN結處而發光的器件。LED最顯著的優點是擁有更好的色域，色彩表現力強于冷陰極熒光燈背光，可對顯示色彩數量不足的液晶技術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(與NTSC規格相比，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背光技術的成本就越高。這也是為什么目前采用LED背光技術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，就是指某種設備所能表達的顏色數量所構成的范圍區域，即各種屏幕顯示設備、打印機或印刷設備所能表現的顏色范圍。在現實世界中，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備能表現的各種色彩數量的集合，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，各種顯示設備能表現的色域范圍用RGB三點連線組成的三角形區域來表示，三角形的面積越大，就表示這種顯示設備的色域范圍越大。
　　目前在不同的設備領域，還有一些不同的色域標準，而在廣播電視領域，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，因此已經成為目前衡量各種顯示設備，特別是電視機色域表現能力的標尺。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液晶面板驅動技術，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。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備的色域范圍。
　　由于現在的平板電視內部都是數字處理電路，所以每種色彩的都會用各種二進制數值來表示。以8bit為例，一個8位的2進制數可以表示從0-255共256 個數值，即某種色彩只有256級差別，而采用10bit后，則表示的數值范圍會擴展到從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備表現的色彩更加精確，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，實現高質量的色彩效果，電視廠商們則開發了各種新的技術，能提高電視機表現的色域范圍，實現比正常NTSC70%高的多的色彩范圍。
　　要提到廣色域，就不得不說現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產業協會(JEITA)把xvYCC規范提交給CIE國際照明協會后，就被采納并成為新一代顯示設備的色彩規范，因此現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，廣色域電視現在還是一個比較籠統的稱謂，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，廣色域電視的優勢主要體現所能呈現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。
實現廣色域顯示的途徑
　　目前業界的共識就是采用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)，即發光二極管，是一種半導體固體發光器件，它是利用固體半導體芯片作為發光材料，當兩端加上正向電壓，半導體中的載流子發生復合引起光子發射而產生光。LED可以直接發出紅、黃、藍、綠、青、橙、紫、白色的光。這類LED背光技術在筆記本電腦屏幕、液晶電視上已經早有應用，但是桌面液晶顯示器上還未有太多的實踐。
　　在前面已經講到，液晶顯示器的液晶本身是不會發光的，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發光二極管就被寄與了厚望。與CCLF冷陰極熒光燈相比，LED發光二極管具有寬色域、白點可調、高調光率及長壽命等優點，目前主要有反饋型LED背光源、結合型LED背光源兩種。
　　在大家最為關注的色彩方面，由于LED背光源可以經過一個light guide分散以后通過反射鏡進行反射后達到一個統一的亮度，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，在內置傳感器以及電路物幫助下，用戶還可以根據自己的需要在SpectraView中對背光進行調節，也就是說色彩更加豐富，能夠提供普通LCD不能呈現出來的色彩范圍。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，實現高質量的色彩效果，電視廠商們則開發了各種新的技術，能提高電視機表現的色域范圍，實現比正常NTSC70%高的多的色彩范圍。