色彩數(shù)色彩表現(xiàn)力與顏色數(shù)之原理

這是兩個(gè)經(jīng)常被混淆的概念，需要從彩色原理和色度圖來進(jìn)行說明。

人眼是一架不很精確的光學(xué)鑒別器，它常常將不同光譜成分的色光看成同一種顏色。例如肉眼分不出哪一種白光是由太陽光連續(xù)光譜組成的，哪一種是由紅、綠、藍(lán)三種色光組成的，這叫同色異譜現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)證明，任取三種互不能由其他兩種混合而成的色光，都可以組成人眼能分辨的任意色光。這就是三原色現(xiàn)象，也是我們?nèi)斯?shí)現(xiàn)彩色的基礎(chǔ)。通常的彩色顯示系統(tǒng)都選用紅、綠、藍(lán)作為三原色。

選三原色紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）。r=R/（R G B），g=G/（R G B），b=B/（R G B）。由于r g b=1，所以只用給出r和g的值，就能唯一地確定一種顏色。這就是通常所說的色度圖，為了使坐標(biāo)值能直接表示亮度大小，國(guó)際照明協(xié)會(huì)規(guī)定采用另一種色度坐標(biāo)X、Y、Z，與R、G、B間存在線性換算關(guān)系。若以x、y作為平面坐標(biāo)系，將自然界中的各種彩色按比色實(shí)驗(yàn)法測(cè)出其x、y數(shù)值，并繪在該坐標(biāo)平面內(nèi)，便可得到色度圖。該色度圖邊沿舌形曲線上的任一點(diǎn)都代表某一波長(zhǎng)光的色調(diào)，而曲線內(nèi)的任一點(diǎn)均表示人眼能看到的某一種混合光的顏色。

某種顯示器件的彩色表現(xiàn)范圍是由其紅、綠、藍(lán)三色材料在色度圖中的坐標(biāo)所圍成的三角形內(nèi)的面積表示的，三角形是NTSC制CRT彩電的彩色表現(xiàn)范圍，其紅、綠、藍(lán)三色熒光粉的色度坐標(biāo)分別為（67，0.33），（0.21，0.71），（0.14，0.08）[1]。而顯示器件所能表示的顏色數(shù)是數(shù)字信號(hào)處理的概念，代表的是顯示器與圖像處理單元的接口處紅、綠、藍(lán)三色信號(hào)的位數(shù)，如常見的紅、綠、藍(lán)各8位的系統(tǒng)可表示的顏色數(shù)為2的（3x8）次方=16.7百萬色。從理論上來看，色度圖內(nèi)很小的一塊三角形都可以表示無窮多種的顏色，但這只不過是數(shù)字游戲，真正的彩色表現(xiàn)力是由色度圖中的三角形面積大小來決定的。彩色電視系統(tǒng)中只要紅、綠、藍(lán)信號(hào)各達(dá)到8位就可稱為真彩色了，再多的位數(shù)普通人的眼睛已不容易分辨出來。

首先，我們要弄清兩個(gè)完全不同的概念，一個(gè)是液晶面板可表現(xiàn)的色彩數(shù)，一個(gè)則是內(nèi)部電路可處理的色彩數(shù)，這兩者都關(guān)系到液晶電視可以顯示出來的色彩層次的細(xì)膩程度。

色彩數(shù)液晶面板可表現(xiàn)的色彩數(shù)

液晶面板可表現(xiàn)的色彩數(shù)是由面板的先天物理特性決定的。根據(jù)液晶顯示成像的基本原理，液晶分子受附加在上下兩玻璃基板間的電壓驅(qū)動(dòng)發(fā)生相應(yīng)角度的偏轉(zhuǎn)，光線在通過液晶層的時(shí)候會(huì)根據(jù)液晶偏轉(zhuǎn)的角度大小獲得不同程度的透過率，由此體現(xiàn)出來的就是面板擁有不同的灰階對(duì)比層次。當(dāng)光線穿過液晶層后還需要透過濾光片，濾光片上對(duì)應(yīng)每個(gè)像素又劃分成紅、綠、藍(lán)的小方格，原本的白光從這些小方格出來后被過濾分離出來，整塊面板便可以呈現(xiàn)出各種色彩，這就是面板可以顯示出五顏六色畫面的簡(jiǎn)單原理。

色彩數(shù)液晶驅(qū)動(dòng)原理

完整的液晶面板色彩成像過程

從上面的描述中可以看出，面板可以表現(xiàn)出來的色彩數(shù)與液晶受驅(qū)動(dòng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)角的靈敏程度有關(guān)。假設(shè)電壓變化和液晶偏轉(zhuǎn)角度劃分成256階，那么當(dāng)電壓產(chǎn)生1階的變化，液晶隨之偏轉(zhuǎn)1階的角度，那么面板色彩就可以表現(xiàn)出1階的變化；然而若電壓產(chǎn)生1階變化的時(shí)候液晶分子并沒有產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的1階角度偏轉(zhuǎn)，那么面板就表現(xiàn)不出1階的色彩變化。

所以說，液晶面板存在一個(gè)可表現(xiàn)色彩數(shù)的概念，這是由面板先天物理特性決定的。正如在顯示器中人們往往會(huì)在意究竟是TN面板還是Vc面板，很大程度上就是因?yàn)門N面板可表現(xiàn)出來的色彩數(shù)不如VA面板的豐富，呈現(xiàn)的畫面層次不及VA面板的細(xì)膩鮮艷。當(dāng)然，上面的描述是理想化的假設(shè)，筆者在此只是希望可以表達(dá)得更加直觀簡(jiǎn)單一些以說明問題。

色彩數(shù)內(nèi)部電路可處理的色彩數(shù)

下面再來談?wù)剝?nèi)部電路可處理的色彩數(shù)。當(dāng)圖像信號(hào)輸入產(chǎn)品內(nèi)部的時(shí)候，電路便會(huì)對(duì)這些傳輸模式的信號(hào)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換成屏幕顯示的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換的過程需要通過芯片高速運(yùn)算來完成，芯片的處理能力決定了運(yùn)算結(jié)果的精確性，這就是內(nèi)部電路可處理的色彩數(shù)。

當(dāng)我們說內(nèi)部電路可以處理16位色彩的時(shí)候，也就是經(jīng)過芯片處理后可以提供16位即64K的色彩顯示信號(hào)，每個(gè)色彩顯示信號(hào)對(duì)應(yīng)著附加在液晶上下兩基板間的不同電壓大小，隨著每個(gè)新的信號(hào)到達(dá)電壓就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，繼而影響液晶分子的偏轉(zhuǎn)角度，在面板上顯示出不同的色彩。

從上面的描述來看，內(nèi)部電路越強(qiáng)大，芯片處理能力越高，我們便可以獲得更高畫質(zhì)的顯示信號(hào)，當(dāng)顯示信號(hào)從16位提升到32位，也就意味著驅(qū)動(dòng)液晶分子的電壓在變化的時(shí)候被細(xì)分成更為豐富的梯階。

色彩數(shù)影響液晶電視色彩層次的關(guān)鍵

分清了前面所說的液晶面板可表現(xiàn)色彩數(shù)和內(nèi)部電路可處理色彩數(shù)的兩個(gè)概念后，我們?cè)俳Y(jié)合起來看看兩者怎么影響液晶電視最終顯示的色彩層次。當(dāng)兩者能夠一一對(duì)應(yīng)的時(shí)候我們可以認(rèn)為面板和電路的匹配是完美的，也就是電路提供的所有顯示信號(hào)可以完整地從面板上反映出來相應(yīng)的細(xì)節(jié)。然而，當(dāng)兩者不能夠一一對(duì)應(yīng)的時(shí)候，能力弱的一項(xiàng)就會(huì)成為制約液晶電視顯示色彩的瓶頸環(huán)節(jié)。一種情況是面板可表現(xiàn)的色彩數(shù)足夠豐富，但是因?yàn)閮?nèi)部電路處理能力不足，無法提供更精確的顯示信號(hào)，所以面板被浪費(fèi)了；另一種情況是內(nèi)部電路足夠強(qiáng)大，可以提供相當(dāng)精確細(xì)微的顯示信號(hào)，但是面板表現(xiàn)能力有限，無法反映出相應(yīng)的細(xì)節(jié)層次。因此，液晶電視向用戶呈現(xiàn)的畫面就不如理想中那么完美了。

如果讀者對(duì)上面的敘述還是不夠明白的話，那么筆者再打個(gè)更加通俗的比方好了。面板好而且電路強(qiáng)，就等于在彩色電視機(jī)上看彩色電影，畫面是理想效果；面板好電路弱，就好比在彩色電視機(jī)上看黑白電影，畫面是黑白的；面板差電路強(qiáng)，也相當(dāng)于在黑白電視機(jī)上看彩色電影，畫面同樣是黑白的。

液晶顯示器常見的顏色種類有兩種，一種是24位色，也叫24位真彩。這24位真彩是由紅綠藍(lán)三原色每種顏色8位色彩組成，所以這種液晶板也叫8bit液晶板。每種顏色8位，紅綠藍(lán)三原色組合起來就是24位真彩，這種液晶顯示器的顏色一般標(biāo)稱為16.7M或者16.77M。另一種液晶顯示器三原色每種只有6bit，也叫6bit液晶板，這種液晶板通過“抖動(dòng)”的技術(shù)，通過局部快速切換相近顏色，利用人眼的殘留效應(yīng)獲得缺失色彩。這種抖動(dòng)的技術(shù)不能獲得完整的8bit（256色）效果，通常是253種顏色，那么三個(gè)253相乘就基本是16.2M色。也就是說我們通常用16.7M表示真正的24位真彩（8bit板），而用16.2M表示6bit板。兩者實(shí)際視覺效果差別不算太大，高端液晶顯示器以16.7M色占主流。

等離子電視的彩色實(shí)現(xiàn)與CRT電視是一樣的，都是通過紅、綠、藍(lán)三色熒光粉受激發(fā)光來實(shí)現(xiàn)，所以其彩色表現(xiàn)力可以達(dá)到NTSC制CRT彩電（簡(jiǎn)稱NTSC）的水平，如常用的PDP紅、綠、藍(lán)三色熒光粉的色度坐標(biāo)分別為（0.641，0.356），（0.182，0.732），（0.147，0.067）。

液晶電視的彩色是由白色背光通過紅、綠、藍(lán)三色濾光片實(shí)現(xiàn)的，采用的CCFL（冷陰極熒光燈）背光燈的光譜特性并不好，所能達(dá)到的最好彩色表現(xiàn)范圍是75%的NTSC，所以當(dāng)把LCD與PDP和CRT彩電放在一起時(shí)，可以明顯地感覺到液晶電視的顏色鮮艷度較差。

將下列液晶顯示屏的彩色坐標(biāo)進(jìn)行比較，紅（0.640，0.341）、綠（0.287，0.610）、藍(lán)（0.146，0.069）。液晶界已認(rèn)識(shí)到這一問題，正在研究別的背光源，比如有數(shù)據(jù)表明若采用LED（發(fā)光二極管）或FED（場(chǎng)致發(fā)射顯示）做背光燈，則液晶電視可以達(dá)到甚至超過NTSC的水平，當(dāng)然實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還需要一些時(shí)間。

功耗過高一直是PDP受人詬病的地方，PDP業(yè)界也在這方面進(jìn)行著不懈的努力，通過多年來在放電室結(jié)構(gòu)、氣體配方配比、電極形狀以及驅(qū)動(dòng)電路等方面的改進(jìn)，PDP的發(fā)光效率已從早期的1.2lm/W上升到前兩年的1.8lm/W，進(jìn)而到2.5lm/W，使得42"para" label-module="para">

反觀液晶電視，熒光燈管的發(fā)光效率高達(dá)30~100 lm/W，大屏幕液晶電視的CCFL背光燈管的發(fā)光效率可做到50~60 lm/W，是PDP的20多倍，但組裝成顯示屏后，總的背光利用率大約只有5%，遠(yuǎn)沒有想象中的省電。有意思的是，當(dāng)市場(chǎng)上還僅有20"para" label-module="para">

PDP的發(fā)明者之一的Larry Weber教授更是在SID 2004上做了如下表述：“耗電量方面，雖然最高輝度顯示的情況下PDP電視比液晶電視差，但是播放普通電視圖像時(shí)，盡管不明顯，PDP電視的耗電量卻更低。這是因?yàn)椴シ胚@種圖像時(shí)，自身發(fā)光的PDP電視的耗電量大約僅相當(dāng)于最高輝度顯示時(shí)的20%，而液晶電視的耗電量與圖像無關(guān)、必須打開背照燈，因此耗電量一直很大?！?

液晶屏和背光模塊制造商也在對(duì)構(gòu)成背光源模塊的四個(gè)部件技術(shù)進(jìn)行持續(xù)的革新，即燈管、逆變器、反射板、擴(kuò)散板，同時(shí)也在改善液晶電視的控制電路，根據(jù)外部環(huán)境光強(qiáng)或圖像內(nèi)容的明暗，改變背光強(qiáng)度，以減少耗電量，而且功耗更低的新型背光源（如LED、FED等）也在研發(fā)當(dāng)中。2100433B

1.二階以上的導(dǎo)數(shù)習(xí)慣上稱之為高階導(dǎo)數(shù)。2.一個(gè)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，其中A為三階導(dǎo)數(shù)，B為四階導(dǎo)數(shù)，則可以說B是A的高階導(dǎo)數(shù)。2100433B

模數(shù)的應(yīng)用自古希臘起就存在于建筑設(shè)計(jì)及建造過程中，至近代，其在建筑行為中的重要性更為突出，成為工業(yè)化建筑發(fā)展的基本技術(shù)手段之一。模數(shù)的存在價(jià)值除了建筑模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化所帶來的經(jīng)濟(jì)意義與社會(huì)意義，還在于模數(shù)手段對(duì)建筑形式感的可操作性，而后者往往被人們所忽略，甚至被誤解為限制了建筑的形式美?？茖W(xué)的模數(shù)協(xié)調(diào)體系，可以提升模數(shù)對(duì)于新型工業(yè)化建筑的價(jià)值與意義?！?/p>