LED風暴襲來:如何控製LED燈具的顏色及混色達成
發布時間:2015-03-26 責任編輯:echolady
【導讀】由於LED照明設備的普及和發展,工程師在嚐試解析LED顏色技術的複雜性及控製方式。本文就燈具的顏色及混色達成的問題進行了全方位的講解。希望讀者能夠受益匪淺,學以致用。
關於加法混色
LEDdengjucaiyongduogeguangyuanhuodegezhongseguangheqiangdu。duiyuyanyidengjuxingye,jiafahunseyishilaoshengchangtanle。duonianlai,congyezhecaiyongdailvsepiandedengjulaitoushetianmushangdetongyiquyu,zhezhongfangshikongzhiqilaibingburongyi。bizheshiyongdeshoutaizhinengxingdengjushiyitaicaiyong3個MR16光源的聚光燈,它們分別帶有紅色、綠色和藍色濾色片。早期,這類燈具隻有3個DMX512控製通道,沒有獨立的強度控製通道。所以很難在調光過程中保持顏色不變。通常,電腦燈程序員還會設置一個“滅光換色”,以便輕易地熄滅燈具。當然,還有更好的方法,此處不再一一列舉。
顏色的控製與定義
如果使用者不用純粹的DMX值來控製智能型燈具,而用某種抽象的控製方式,就可以采用一個虛擬的強度值。即使製造廠家規定燈具使用3個DMX通道,抽象的控製方式也可分配4個手柄來控製:強度值和3個顏色參數。
此處筆者寫的是“3個顏色參數”,而非紅色、綠色和藍色,因為RGB隻是描述顏色的一種方式。另一種描述方式是色調(hue)、飽和度(saturation)與亮度(luminance)-HSL(有人稱它為強度(intensity)或明度(lightness),而非亮度)。另一種描述是色調(hue)、飽和度(saturation)與明度(value)-HSV。Value(明度)也常被稱為brightness(亮度),它與Iumlnance(亮度)相似。然而,HSL和HSV對於飽和度的定義差別很大。為簡單起見,筆者在本文中把色調定義為顏色,把飽和度定義為顏色的量。如果“L”被設為100%,那就是白色,0%是黑色,那麼,50%的L則是飽和度為l00%的純色。對於“V”,O%是黑色,l00%是純色,此時飽和度值必須彌補其差別。
另一種有效的描述方式是CMY,它們是三原色,采用減法混色。如果起先發出白光,那麼,可以利用2張濾色片來得到紅色:品紅色和黃色;它們分別移除白光中的綠色和藍色成分。通常,LED變色燈具不采用減法混色,但是這依然是一種描述顏色的有效方式。
從理論上講,當控製LED時,應該可以調節強度和RGB、CMY.HSL或HSV中的一個(它們之間存在一些差異)。
關於LED混色
人眼可以察覺波長為390nm-700nm的光。最初的LED燈具僅采用紅色(約630nm)、綠色(約540nm)和藍色(約470nm)的LED。這3種顏色無法混合出人眼所能看到的每一種顏色。圖l是基於整個可見光譜之上提出的RGB模型的假定區域。
三角形的3個頂點分別落在高飽和度的紅色、綠色和藍色區域內。通過改變每個LED芯片發出的功率,可以得到色域內的任一顏色,但這僅僅是理論,其實,混色效果受到許多因素的影響。例如紅色、綠色和藍色的確切波長因燈而異,它們之間可能存在巨大差異。
色域不僅能描述色調,還能描述強度與飽和度。如果通過穀歌快速搜索“colorgamut”(色域),則會看到圓、圓環、立方體、圓錐體,甚至水果形,所有這些圖形都試圖展示HSL的三維關係。
添加更多的顏色
隨著LED的技術革新、價jia格ge下xia降jiang等deng變bian化hua,越yue來lai越yue多duo的de廠chang家jia進jin入ru了le這zhe個ge市shi場chang。燈deng光guang設she計ji師shi對dui這zhe種zhong新xin光guang源yuan的de期qi待dai越yue來lai越yue強qiang,由you此ci對dui於yu燈deng具ju的de亮liang度du和he控kong製zhi顏yan色se一yi致zhi性xing的de要yao求qiu也ye隨sui之zhi提ti高gao。白bai色se、琥珀色、青色和紫羅蘭等新的LED顏色問世。起初,最流行的組合方式是RGBA,即添加了琥珀色芯片。這使色域的形狀更像矩形,而非三角形。
另一變種是RGBW,它帶有寬光譜的白色LED。更有新的燈具在RGB基礎上添加了白色和琥珀色(RGBAW)。
隨著LED技術的不斷進步,芯片製造廠家還成功生產出了深紅色、青色和品藍色LED。這些顏色已應用於7色體係(深紅色、紅色、琥珀色、綠色、青色、藍色和品藍色),從而擴大了色域,可為設計師提供更多的顏色。
控製這麼多的芯片可能很費力;每片芯片功率的多種組合方式都可獲得顏色空間中的同一色點。
如何控製這些LED
由於LED技(ji)術(shu)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)發(fa)展(zhan),控(kong)製(zhi)也(ye)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)複(fu)雜(za)了(le)。可(ke)喜(xi)的(de)是(shi),一(yi)些(xie)現(xian)代(dai)化(hua)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)能(neng)以(yi)非(fei)常(chang)簡(jian)單(dan)的(de)方(fang)式(shi)驅(qu)動(dong)任(ren)一(yi)類(lei)型(xing)的(de)顏(yan)色(se)體(ti)係(xi)。除(chu)強(qiang)度(du)外(wai),使(shi)用(yong)者(zhe)會(hui)得(de)到(dao)不(bu)同(tong)的(de)顏(yan)色(se)參(can)數(shu):RGB、CMY.HSL和HSV。
筆者通過一個現實中的例子考察這些可能性。比方說,設計師做一部音樂劇,正采用混色燈具給天幕染色。
舞台上需要營造一個日落場景,設計師想從琥珀色變化到粉紅色。采用RGB顏色空間,cuel為琥珀色(R=lOO%、G=60%、B=O%),cue2為粉紅色(R=100%、G=0%、B=60%)。
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