Co to jest gama kolorów?

Rozwój ekranów LCD przeszedł kilka etapów, obejmujących modernizację podświetlenia z CCFL na paski świetlne LED, transformację obudowy z ciężkiej na cienką, rozszerzenie gamy kolorów ze zwykłej na wysoką gamę kolorów oraz dalszy rozwój w kierunku kwantowej technologii punktowej, od nieściemnialnej do przyciemnianej regionalnie. Jest stale udoskonalany, aby zapewnić lepsze efekty wizualne.

Dla użytkowników takich jak projektanci, którzy mają wysokie wymagania dotyczące kolorów, parametry gamy kolorów wyświetlacza mają kluczowe znaczenie. Dlatego przy wyborze wyświetlacza parametry gamy kolorów są bardzo ważnym czynnikiem.

W tym artykule będą systematycznie wprowadzane definicje i standardy gamy kolorów wyświetlaczy, omawiane będą różne popularne metody ulepszania szerokiej gamy kolorów poprzez technologię podświetlenia, a także przewidywane będą przyszłe perspektywy technologii wyświetlaczy o dużej gamie kolorów.

1. Definicja gamy barw

Gama kolorów to przestrzeń kolorów, kolor odnosi się do koloru, a gama odnosi się do zakresu, który jest sumą całego światła widzialnego. Istnieją dwa sposoby przedstawienia tego w przestrzeni dwuwymiarowej: 1) przy użyciu układu współrzędnych x, y (niejednorodna przestrzeń chromatyczności CIE 1931); 2) przy użyciu układu współrzędnych u', v' (jednolita przestrzeń chromatyczności CIE1976). Pozycja oznaczona kolorem na diagramie przestrzeni chromatyczności to obszar barwy światła widzialnego, który ma kształt podkowy.

Czym zatem jest diagram chromatyczności gamy kolorów? Wszyscy wiemy, że czerwony, zielony i niebieski to trzy kolory podstawowe, a każdy kolor, który możemy rozpoznać, jest kombinacją trzech różnych widm barw.

W 1931 roku Międzynarodowe Stowarzyszenie Iluminacji CIE zaproponowało diagram chromatyczności gamy kolorów CIE-XYZ, będący specyfikacją kolorów powszechnie stosowaną w branży.

Diagram chromatyczności gamy kolorów CIE-XYZ pokazuje zakres wszystkich kolorów, które ludzkie oko może dostrzec. Współrzędne poziome i pionowe reprezentują wartość bodźca, a gama kolorów składa się z linii prostej i krzywej. Długość fali światła zaznaczona na krzywej jest podana w nm.

Diagram chromatyczności gamy kolorów CIE-1931

Na powyższym rysunku obszar w kształcie odwróconej litery „U” otoczony liniami przerywanymi reprezentuje zakres kolorów widoczny gołym okiem. Trójkąty otoczone trzema pozostałymi liniami kolorów reprezentują zakres kolorów, który może zostać przywrócony przez każdy standard.

W rzeczywistości najbardziej zaawansowana technologia wyświetlania wciąż nie jest w stanie w pełni odwzorować wszystkich kolorów CIE-1931, więc w zależności od zastosowania w fotografii, wideografii, poligrafii i innych dziedzinach różne branże sformułowały odpowiednie standardy kolorów i wybrały określone obszary na diagramie chromatyczności gamy kolorów CIE-1931 jako skale definiujące różne standardy gamy kolorów.

2. 4 wspólne standardy gamy kolorów

Obecnie na rynku dostępne są cztery najpopularniejsze standardy gamy kolorów ekranów monitorów komputerowych, a mianowicie sRGB, NTSC, Adobe RGB i DCI-P3. Różnica polega przede wszystkim na szerokości gamy kolorystycznej.

Gama kolorów NTSC została dostosowana przez Narodowy Komitet ds. Standardów Telewizyjnych Stanów Zjednoczonych w 1953 roku. Celem było dostosowanie zestawu standardów kolorów dla kolorowego telewizora CRT, który właśnie pojawił się w tamtym czasie. Wprowadzony przez nich standard NTSC TV to zestaw protokołów transmisji radiowej i telewizyjnej, które są używane w systemach radiowych i telewizyjnych Stanów Zjednoczonych, Japonii i innych krajów. Oczywiście oznacza to również, że przestrzeń kolorów NTSC jest częściej wykorzystywana w branży telewizyjnej.

Przestrzeń kolorów sRGB to przestrzeń kolorów opracowana wspólnie przez Microsoft i HP w 1996 roku. Ze względu na dużą bazę użytkowników systemu Windows prawie wszystkie popularne urządzenia, od komputerów PC i Mac po aparaty fotograficzne, skanery, drukarki, projektory itp., obsługują sRGB. Przestrzeń kolorów większości treści w Internecie, w tym tekstu, zdjęć i filmów, również jest oparta na sRGB.

Adobe RGB to przestrzeń kolorów wprowadzona na rynek przez producenta profesjonalnego oprogramowania Adobe w 1998 roku. Pierwotnym zamierzeniem było uwzględnienie zarówno sRGB (przestrzeni kolorów powszechnie używanej w komputerach), jak i CMYK (przestrzeni kolorów powszechnie używanej w druku), tak aby wykonane zdjęcia cyfrowe mogły nie tylko można je normalnie wyświetlać i edytować na komputerach, ale także drukować z bezstratnymi i prawidłowymi kolorami. Adobe RGB obejmuje szerszą gamę kolorów niż sRGB i jest preferowany przez projektantów, dlatego jest szeroko stosowany w profesjonalnej fotografii i postprodukcji.

DCI-P3 to przestrzeń kolorów używana w kinach cyfrowych, dlatego często jest promowana jako „filmowa przestrzeń kolorów”. Jest to standard gamy kolorów zdominowany przez ludzkie wrażenia wizualne, który odpowiada pełnej gamie kolorów, którą można w jak największym stopniu wyświetlić w scenach filmowych, i obejmuje szerszą gamę systemów czerwieni/zielonego. Jest on obecnie szeroko stosowany w produktach Apple, więc jeśli korzystasz z MAC, staraj się wybrać monitor z dużym pokryciem kolorów DCI-P3, aby uzyskać dobre rezultaty.

Rekomendacja 2020 to standard szerokiej gamy kolorów odpowiedni dla telewizorów HD i przyszłych telewizorów 4K.

3. Jak wybrać ekran według gamy kolorów?

Adobe RGB to standard gamy kolorów wprowadzony przez firmę Adobe. Użytkownicy zajmujący się edycją zdjęć, korekcją kolorów, edycją wideo, poligrafią i wydawnictwami oraz użytkownicy o wysokich wymaganiach dotyczących kolorów mogą zwrócić większą uwagę na wyświetlanie gamy kolorów wartości Adobe RGB.

Standard gamy kolorów sRGB to definicja zaproponowana dla zewnętrznych urządzeń komputerowych. Do zwykłego przeglądania biura i Internetu wystarczy kupić urządzenie obsługujące gamę kolorów sRGB.

NTSC, jako standard telewizyjny, ma także najszerszą gamę kolorów spośród wszystkich trzech. Zatem praktycy branży radiowej, telewizyjnej i filmowo-telewizyjnej wśród użytkowników monitorów mogą głównie odwoływać się do jego walorów. W branży wyświetlaczy ciekłokrystalicznych LCD zwykle porównuje się go ze standardem gamy kolorów NTSC.

Gama kolorów DCI-P3 jest odpowiednia dla osób zajmujących się filmem i telewizją.

Po czwarte, czynniki wpływające na wielkość gamy kolorów

Dwa bezpośrednie czynniki wpływające na wielkość gamy kolorów: filtr kolorów (CF) zastosowany w szkle LCD; projekt podświetlenia.

Został zremiksowany przez R/G/B po transmitancji CF. Różne modele OC wykorzystują różne filtry kolorów, co wymaga użycia różnych obszarów koloru białego światła LED w celu dostosowania współrzędnych koloru punktu bieli wyświetlacza LCD.

Konstrukcja podświetlenia wymaga, aby szczyt widma białego światła LED RGB był zbliżony do szczytu filtra RGB CF, a jednocześnie szerokość półfali trzech kolorów RGB była tak wąska, jak to możliwe, aby zmniejszyć efekt krzyżowy RGB, aby uzyskać wyższą wartość gamy kolorów.

Pięć typowych metod ulepszania gamy kolorów

Po potwierdzeniu szkła LCD, CF jest również naprawiany. Kluczowym czynnikiem poprawiającym gamę kolorów wyświetlacza LCD jest podświetlenie. W projekcie podświetlenia istnieją dwa sposoby poprawy gamy kolorów:

Sam ciekły kryształ LCD nie wyświetla obrazów. Powodem, dla którego obrazy mogą być widoczne, jest to, że do ciekłego kryształu należy dodać sygnały elektryczne i wymagane jest podświetlenie. W strukturze szkła ciekłokrystalicznego na gamę kolorów wpływa filtr kolorów (Color Filter, w skrócie CF), który składa się z trzech filtrów: czerwonego, zielonego i niebieskiego. Przez filtr mogą przechodzić wyłącznie źródła światła o widmie zbliżonym do filtra. Po przejściu białego światła LED przez CF uzyskuje się nowe, mieszane światło białe.

1. Użyj diody LED o dużej gamie kolorów, aby poprawić gamę kolorów

Białe światło LED o zwykłej gamie kolorów składa się z niebieskiego chipa świetlnego + proszku Yag, a gama kolorów NTSC wynosi około 72%. Istnieje wiele sposobów wykorzystania diod LED o dużej gamie kolorów. Poniżej znajduje się porównanie poszczególnych rozwiązań, patrz rysunek poniżej.

Chip + zielony proszek + nowe rozwiązanie w postaci czerwonego proszku, kluczem do uzyskania wysokiej gamy kolorów LED jest dobór parametrów, takich jak wartość szczytowa i szerokość półfali kolorowego proszku. Widmo proszku kolorowego dobiera się tak, aby pasowało do widma filtra koloru, a szerokość półfali widma emisji jest wąska, aby skutecznie poprawić gamę kolorów LED.

Tutaj skupiamy się na nowym czerwonym proszku KSF. Wszystkie KSF, KGF i KTF to luminofory fluorkowe, z których KSF to kryształ sześcienny, a KGF i KTF to kryształy sześciokątne. Nowy czerwony proszek (KSF) to fluorokrzemian potasu wzbudzany czterowartościowym manganem, który jest szeroko stosowany w diodach LED o szerokiej gamie kolorów. Fosfory KSF są higroskopijne i łatwo ulegają utlenieniu.

W wysokich temperaturach łatwo ulegają odwracalnym reakcjom chemicznym z wodą, a kolor łupiny zmienia się z pomarańczowego na brązowy. Jasność luminoforów fluorkowych znacznie spadnie w warunkach wysokiej temperatury i może powrócić do normy po powrocie do normalnej temperatury. Ze względu na właściwości luminoforów fluorkowych warunki ich przechowywania są bardzo rygorystyczne i należy unikać uszkodzenia proszku pod wpływem temperatury i wilgotności; w procesie aplikacji wymagane są materiały charakteryzujące się dobrą szczelnością i odprowadzaniem ciepła, dlatego wspornik LED i klej muszą być dobrane w sposób celowy.

2. Użyj kropek kwantowych, aby poprawić gamę kolorów

Kropki kwantowe to nanokryształy półprzewodnikowe, a ich głównymi składnikami są: atomy cynku, kadmu, selenu i siarki. Kwant ogranicza obszar elektronów i dziur, nadając kropkom kwantowym dyskretną strukturę poziomów energii. Kropki kwantowe emitują kolorowe światło, gdy są stymulowane światłem lub elektrycznością. Różne rozmiary kropek kwantowych spowodują, że widmo kropek kwantowych będzie wzbudzane w różnych pasmach. Rozmiar lub różne składowe kropek kwantowych można dostosować do potrzeb, tak aby kropki kwantowe emitowały jedno i symetryczne widmo.

Główne cechy kropek kwantowych to: nanokryształy o wielkości cząstek od 1 do 10 nm; reakcje chemiczne z wodą i tlenem spowodują awarię; mogą emitować światło o określonej częstotliwości pod wpływem prądu lub światła, a nieorganiczne materiały luminescencyjne są bardziej stabilne niż organiczne materiały luminescencyjne i mają wyższą skuteczność świetlną; kolor luminescencyjny jest pojedynczy i czysty, a szerokość półfali jest bardzo wąska (mniejsza lub równa 35 nm); praktyczne zastosowanie jest bardzo praktyczne, a różne kolory światła można emitować, po prostu zmieniając rozmiar kropek kwantowych.

Z punktu widzenia ochrony środowiska kropki kwantowe dzielą się na dwa typy: kropki kwantowe kadmowe i kropki kwantowe bezkadmowe. Obecnie kropki kwantowe kadmu przewyższają kropki kwantowe niezawierające kadmu pod względem gamy kolorów i wydajności świetlnej, a koszt kropek kwantowych zawierających kadm jest stosunkowo niski, jeśli chodzi o koszty projektowania podświetlenia o dużej gamie kolorów. Zawartość kadmu w składnikach kropek kwantowych jest stosunkowo niska i mieści się w zakresie przepisów ochrony środowiska, dlatego kropki kwantowe zawierające kadm znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle; kropki kwantowe wolne od kadmu są nieszkodliwe i przyjazne dla środowiska, a ich przełomem będzie kolejny kierunek rozwoju kropek kwantowych.

W dziedzinie technologii wyświetlania główne zastosowania kropek kwantowych obejmują dwa aspekty: w oparciu o właściwości elektroluminescencyjne kropek kwantowych opracowanie technologii wyświetlania diod elektroluminescencyjnych z kropkami kwantowymi, a mianowicie QLED; w oparciu o właściwości fotoluminescencyjne kropek kwantowych, przekształcają kropki kwantowe w błony kwantowe lub płytki dyfuzyjne kropek kwantowych i wykorzystują je w technologii podświetlenia o dużej gamie kolorów. Kiedy w opakowaniach LED stosowane są kropki kwantowe, problemy związane z rozpraszaniem ciepła oraz barierą dla wody i tlenu są trudne do rozwiązania. Po nałożeniu na membrany i płyty dyfuzyjne efekt wyświetlania jest lepszy, a niezawodność większa.

Po szóste, perspektywy technologii podświetlenia o dużej gamie kolorów

Rozdzielczość i gama kolorów to najbardziej intuicyjne odczucia użytkowników dotyczące urządzenia wyświetlającego. Obecnie rozdzielczość 4K/8K w pewnym stopniu zaspokaja potrzeby użytkowników w zakresie przejrzystości, a gama kolorów będzie najważniejszym punktem, po który użytkownicy będą się zwracać w następnej kolejności.

Ulepszenie gamy kolorów pozwala użytkownikom bardziej intuicyjnie zrozumieć możliwości wyświetlania kolorów w urządzeniu, co znacznie poprawia wrażenia zmysłowe użytkownika. Wraz z rozwojem społeczeństwa i poprawą poziomu materiałów, dążenie użytkowników do produktów elektronicznych również stale się poprawia. W ciągu najbliższych kilku lat odsetek wyświetlaczy o dużej gamie kolorów będzie nadal rósł i może rozpocząć się era wyświetlaczy o dużej gamie kolorów.

发送反馈