中心議題：

• LED顯示屏色度校正基礎概念
• LED顯示屏色度校正應用領域
• LED顯示屏色度校正原理與技巧

解決方案：

• 目標色域空間設定
• 滿足顯示屏和控製係統的要求
• 采用分光光度計原理的儀器測量顯示屏色坐標數據

隨著逐點校正的技術進步，客戶對LED屏的顯示質量要求也越來越高，從僅僅追求亮度與白平衡指標，漸漸提升到了對顯示均勻度和色保真度的要求。利(li)用(yong)逐(zhu)點(dian)校(xiao)正(zheng)技(ji)術(shu)大(da)幅(fu)提(ti)升(sheng)顯(xian)示(shi)屏(ping)的(de)均(jun)勻(yun)度(du)，當(dang)前(qian)正(zheng)處(chu)於(yu)快(kuai)速(su)的(de)普(pu)及(ji)應(ying)用(yong)進(jin)程(cheng)中(zhong)

，而(er)色(se)度(du)校(xiao)正(zheng)的(de)需(xu)求(qiu)也(ye)漸(jian)漸(jian)浮(fu)出(chu)水(shui)麵(mian)，越(yue)來(lai)越(yue)為(wei)業(ye)內(nei)所(suo)關(guan)注(zhu)。本(ben)文(wen)將(jiang)簡(jian)要(yao)介(jie)紹(shao)LED顯示屏色度校正的原理、應用、實現方法與技巧。

1、色度校正基礎概念

led顯示屏的色度測量與計算需使用CIE XYZ 1931標準色度係統。為了後麵引入色度校正的計算公式
，首先對色度校正相關的基本概念做一簡單梳理：

1.1 三刺激值
根據格拉斯曼顏色匹配原理，選擇三種原色
，三原色中任何一種顏色不能由其他兩種原色相加混合得到，如RGB三(san)原(yuan)色(se)，通(tong)過(guo)選(xuan)一(yi)特(te)定(ding)白(bai)光(guang)做(zuo)為(wei)標(biao)準(zhun)，定(ding)出(chu)三(san)原(yuan)色(se)的(de)相(xiang)對(dui)亮(liang)度(du)單(dan)位(wei)
，則(ze)其(qi)他(ta)顏(yan)色(se)的(de)光(guang)可(ke)以(yi)看(kan)成(cheng)是(shi)由(you)不(bu)同(tong)數(shu)量(liang)的(de)三(san)原(yuan)色(se)光(guang)混(hun)合(he)而(er)成(cheng)
，所(suo)需(xu)的(de)三(san)原(yuan)色(se)各(ge)自(zi)的(de)數(shu)量(liang)就(jiu)是(shi)三(san)刺(ci)激(ji)值(zhi)。

CIE XYZ 1931色度係統，使用了三個假想的原色，[X],[Y],[Z]替代RGB三原色
，通過匹配等能白光定出三種原色的單位。在定量表達某種光源的亮度與色度時，色度學方程可表達如下：

C[C]=X[X]+Y[Y]+Z[Z]   （式1）
式中的X,Y,Z即三刺激值
，而混合色的三刺激值為各組成色的三刺激值之和。

注意，三原色中隻有[Y] 原色既代表色品又代表亮度
，[X],[Z] 隻代表色品。

1.2 色坐標
CIE XYZ 1931色度係統中的色坐標x, y, z與三刺激值XYZ之間的關係式如下：

可以看到，x, y, z並不獨立，x+y+z=1，因此一般隻用x,y兩個色坐標即可唯一地表達色品。

有了三刺激值，就可以計算得到色坐標x,y。反之
，有了色坐標x,y
，和Y，也可以計算出三刺激值XYZ，如下式所示：

三刺激值XYZ是混色疊加計算的基礎，而混色疊加計算正是色度校正的理論基礎。
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1.3 色域空間
色域就是指某種表色模式所能表達的顏色數量所構成的範圍區域
，也指具體介質如屏幕顯示、數碼輸出及印刷複製所能表現的顏色範圍。

說明：圖中的藍色與白色大三角形為假定的兩塊LED屏的原始色域空間，內部的黑色小三角形為設定的目標標準色域空間SRGB
，該色域三角形被兩個原始色域三角形完全包含，因此是兩塊顯示屏都可以通過校正實現的色域空間。

對於LED顯示屏來說
，對應到CIE 1931色品圖（參見圖1）上

，就是三原色色坐標連線構成的色域三角形和設定的白點。三原色色域三角形決定了該LEDxianshipingnengbiaoxiandesecai。erbaidiandingyilesuoxuyaodesanyuansepeibi
，yejiushidanweiliang。yizhangxianshipingshengchanwancheng
，qiseyusanjiaoxingjiuquedingle，ertiaozhengbaipinghengketongguotiaodianzudengfangfagaibianRGB的配比來實現。

三原色色域三角形內部的顏色為顯示屏通過三原色的混色可實現的全部顏色。

因此，一張LED顯示屏的原始色域空間定義應包含以下參數：
（Rx，Ry）；（Gx，Gy）；（Bx，By）；（Wx，Wy）
；

以上四組色坐標分別為顯示屏顯示為（R255，G0，B0）
、（R0，G255,，B0）、（R0，G0，B255）以及（R255，G255，B255）等紅綠藍白四色時的色坐標。

白色由RGB三原色混色而成，因此，如給出RGB三色的亮度值RY，GY，BY，就可以計算出RGB三色各自的三刺激值。

而白色的色坐標Wx，Wy以及白色亮度值WY都可以通過RGB三色的XYZ三刺激值的疊加計算得到：

反之，給出白色的色坐標和亮度值，也可以計算得到所需的RGB三原色亮度值。
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2、 色度校正應用領域

2.1 提高色保真度
LEDpingseduxiaozhengzuibenyuandeyingyongfuwuyutigaoxianshidesebaozhendu，shixianshidetuxiangyuyuantuxiangdeyanseyizhi，gengzhenshidihaiyuanziransecai。tongsuyidianshuo
，jiushirangxianshidesecaigeng“正”。

LED屏上的顯示內容一般來自電視攝像機、相機，或計算機。而電視與計算機監視器的色域空間與LED屏的色域空間不一致，就造成了顯示色彩失真的現象。如常見的電視的色域空間標準PAL、NTSC
，電腦監視器的色域空間標準SRGB等，都與LED顯示屏固有的色域空間不一致。LED色域空間較大
，色彩表現通常過飽和，視覺感受是更豔麗、誇張

，因而失真。

色度校正的目標之一，就是將顯示屏的色域空間校正到視頻或圖像源的色域空間上，或盡可能接近，以改善顯示的色保真度。

2.2 不同批次箱體混用
租賃屏主經常會遇到這種情況：分(fen)時(shi)段(duan)采(cai)購(gou)的(de)批(pi)量(liang)箱(xiang)體(ti)，希(xi)望(wang)能(neng)一(yi)起(qi)混(hun)用(yong)，方(fang)便(bian)承(cheng)接(jie)更(geng)大(da)的(de)演(yan)出(chu)項(xiang)目(mu)。工(gong)程(cheng)商(shang)有(you)時(shi)也(ye)會(hui)遭(zao)遇(yu)客(ke)戶(hu)的(de)要(yao)求(qiu)，希(xi)望(wang)將(jiang)一(yi)塊(kuai)原(yuan)有(you)的(de)顯(xian)示(shi)屏(ping)擴(kuo)大(da)麵(mian)積(ji)
，新(xin)製(zhi)作(zuo)一(yi)部(bu)分(fen)箱(xiang)體(ti)和(he)老(lao)屏(ping)拚(pin)接(jie)成(cheng)一(yi)塊(kuai)大(da)屏(ping)。

然而，不同批次的箱體因為原始亮度與原始色域空間的差異，各自為政，格格不入。

此(ci)時(shi)，色(se)度(du)校(xiao)正(zheng)可(ke)以(yi)將(jiang)不(bu)同(tong)批(pi)次(ci)的(de)箱(xiang)體(ti)的(de)原(yuan)始(shi)色(se)域(yu)空(kong)間(jian)校(xiao)正(zheng)到(dao)一(yi)個(ge)重(zhong)合(he)的(de)目(mu)標(biao)色(se)域(yu)空(kong)間(jian)上(shang)
，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)不(bu)同(tong)批(pi)次(ci)箱(xiang)體(ti)混(hun)用(yong)和(he)新(xin)老(lao)屏(ping)的(de)拚(pin)接(jie)。

2.3 色度均勻性校正
色度均勻性校正目的是改善顯示屏的像素間色差。此時，每一個像素點，一組RGB燈的組合，都可視為一個色域空間，色度校正要完成的任務是將顯示屏上所有像素數量的色域空間校正到同一個色域空間上。

當前分光分色機的分色精度和有效的混燈技術
，使得色度均勻性的應用場合非常有限。因為人眼對像素級的色差分辨力約為4nm，而分光分色機的分色精度普遍可達到±1nm。除非將非常多批次且少量的庫存LED燈用於同一張屏，色度均勻性校正才是必要的。

3、色度校正原理

在清晰了色度概念和色度校正的應用領域後，讓我們來看看LED顯示屏色度校正的原理和具體實現方法。

色度校正的原理就是色域空間變換。將LED屏(ping)固(gu)有(you)的(de)寬(kuan)色(se)域(yu)空(kong)間(jian)變(bian)換(huan)到(dao)一(yi)個(ge)用(yong)戶(hu)設(she)定(ding)的(de)目(mu)標(biao)色(se)域(yu)空(kong)間(jian)上(shang)
，該(gai)目(mu)標(biao)色(se)域(yu)空(kong)間(jian)可(ke)以(yi)是(shi)標(biao)準(zhun)色(se)域(yu)空(kong)間(jian)，也(ye)可(ke)以(yi)是(shi)用(yong)戶(hu)自(zi)定(ding)義(yi)的(de)一(yi)個(ge)色(se)域(yu)空(kong)間(jian)。

對於LED屏ping來lai說shuo
，要yao保bao證zheng顯xian示shi質zhi量liang，必bi須xu在zai色se度du校xiao正zheng的de同tong時shi，保bao證zheng亮liang度du的de均jun勻yun度du。因yin此ci亮liang色se校xiao正zheng一yi定ding是shi同tong步bu完wan成cheng的de。因yin此ci應ying同tong時shi給gei出chu校xiao正zheng的de目mu標biao亮liang度du值zhi。

3.1 色域空間轉換係數矩陣的計算
色域空間轉換首先需要確定原始色域空間三刺激值矩陣[XYZ_original]和目標色域空間三刺激值矩陣[XYZ_target],，從而計算出轉換係數矩陣[conversion_coefficient]。

令

據色域空間變換的需要，有：

[conversion_coefficient] *[XYZ_original]= [XYZ_target]    （式9）

由上式可得到：

[conversion_coefficient]= [XYZ_target]* [XYZ_original]-1      （式10）

式8的轉換係數矩陣中，
RR為顯示源信號為紅色時
，紅燈的亮度係數；
RG為顯示源信號為紅色時，綠燈的亮度係數；
RB為顯示源信號為紅色時
，藍燈的亮度係數；
GR為顯示源信號為綠色時，紅燈的亮度係數；
GG為顯示源信號為綠色時，綠燈的亮度係數；
GB為顯示源信號為綠色時，藍燈的亮度係數；
BR為顯示源信號為藍色時，紅燈的亮度係數；
BG為顯示源信號為藍色時
，綠燈的亮度係數；
BB為顯示源信號為藍色時
，藍燈的亮度係數；
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3.2 色域空間轉換係數矩陣的應用
得de到dao逐zhu像xiang素su的de色se域yu空kong間jian轉zhuan換huan係xi數shu矩ju陣zhen後hou，控kong製zhi係xi統tong將jiang顯xian示shi源yuan信xin號hao進jin行xing逐zhu像xiang素su的de實shi時shi運yun算suan，就jiu可ke以yi將jiang顯xian示shi屏ping的de色se域yu空kong間jian調tiao整zheng至zhi目mu標biao色se域yu空kong間jian了le。

假設某像素的轉換係數矩陣如下：

當顯示信號為（R255，G128
，B64）時
，該像素的三顆燈的實際點亮情況如下：

即源信號（R255,G128,B64）
，在該像素上實際顯示為（R238
，G128


，B71）。

需要注意的是

，以上運算基於線性亮度，實際應用時，應在伽瑪校正後再進行係數的應用與線性運算。

4、LED屏色度校正技巧

計算方法和應用方法都十分清晰明了
，然而在LED屏的校正實踐中
，還是有著一些需注意的事項和技巧。

4.1 目標色域空間設定
目標色域空間的合理設定十分重要
，否則，或者不能實現
，或者白平衡無法達到
，或者亮度均勻度將受損。

1）目(mu)標(biao)色(se)域(yu)空(kong)間(jian)的(de)三(san)原(yuan)色(se)坐(zuo)標(biao)，必(bi)須(xu)全(quan)部(bu)位(wei)於(yu)原(yuan)始(shi)色(se)域(yu)三(san)角(jiao)形(xing)之(zhi)內(nei)。原(yuan)始(shi)色(se)域(yu)三(san)角(jiao)形(xing)之(zhi)外(wai)的(de)色(se)彩(cai)是(shi)這(zhe)塊(kuai)顯(xian)示(shi)屏(ping)無(wu)法(fa)通(tong)過(guo)混(hun)色(se)實(shi)現(xian)的(de)。中(zhong)科(ke)維(wei)優(you)的(de)SV-1校正係統中，提供CIE1931色品圖
，程序會繪出原始色域三角形與目標色域三角形
，並給出目標三原色已均位於原始色域三角形之內的圖解提示
，避免設定錯誤。

2）  yinweixianshipingsanyuansedezuigaoliangduyouxian，ruguomubiaoseyukongjiandebaidianzuobiaoheliangduzhishedingbuheli，jiangshidexianshipingshangdaliangxiangsuwufadadaoyudingmubiaozhi，SV-1校正係統中，會根據目標色域空間的設定參數

，計算出顯示屏上無法達到目標值的像素點個數、比例與位置，通過模擬圖顯示出來
，幫助用戶合理設定目標白點和亮度。

4.2 對顯示屏和控製係統的要求
從3.2中的示例色度校正數據可以看出
，轉換校正係數中的補色係數數值較小，變化較大，有時隻有千分之一
，有時甚至需要達到1/3。因此，轉換校正係數的應用，對顯示屏和控製係統提出了更高的要求。

1）  顯示屏必須真正能夠實現12位以上的灰階；
2）  控製係統應能夠讀入至少12位以上精度的轉換校正9係數數據並進行實時運算
；

滿足以上2個條件


，顯示屏才可能保證色度校正的準確度和校正後的亮度均勻度。

4.3 絕大多數色度校正的應用是色域空間的校正
色域空間的校正需要的原始三原色色坐標值
，可以使用常規的彩色亮度計測量區域平均色坐標而得到。但因為每個像素中的RGB 亮(liang)度(du)配(pei)比(bi)不(bu)一(yi)致(zhi)，要(yao)保(bao)證(zheng)校(xiao)正(zheng)後(hou)的(de)顯(xian)示(shi)均(jun)勻(yun)度(du)，色(se)域(yu)空(kong)間(jian)校(xiao)正(zheng)仍(reng)必(bi)須(xu)結(jie)合(he)逐(zhu)燈(deng)點(dian)的(de)亮(liang)度(du)測(ce)量(liang)值(zhi)，來(lai)計(ji)算(suan)得(de)出(chu)逐(zhu)點(dian)的(de)轉(zhuan)換(huan)校(xiao)正(zheng)係(xi)數(shu)矩(ju)陣(zhen)
，提(ti)供(gong)給(gei)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)。

4.4 顯示屏色坐標數據的測量，應采用分光光度計原理的儀器
如美能達CS200級ji別bie以yi上shang的de分fen光guang式shi彩cai色se亮liang度du計ji。色se坐zuo標biao的de測ce量liang準zhun確que度du與yu精jing度du，將jiang對dui色se度du校xiao正zheng的de結jie果guo產chan生sheng關guan鍵jian性xing的de影ying響xiang。三san刺ci激ji值zhi的de測ce量liang原yuan理li和he顏yan色se匹pi配pei濾lv光guang鏡jing的de製zhi造zao水shui平ping現xian狀zhuang
，使shi得de三san刺ci激ji值zhi彩cai色se亮liang度du計ji難nan以yi成cheng為wei可ke靠kao的de色se坐zuo標biao數shu據ju源yuan。