LED显示屏校正工作原理与计算公式老师傅告诉你!

发布于 2022-12-10 19:45 阅读（）

随着逐点校准技术的进步，客户对LED屏幕的显示质量要求越来越高，只从追求亮白平衡指标，逐渐提高了对显示均匀度和颜色保真度的要求。通过逐行修正技术大幅提高显示器的均匀性，虽然迅速普及，但色度修正的需求也浮出水面，越来越受到关注。这里，对LED显示画面的色度修正的原理、应用、安装方法和技术进行简单说明。

CIE xyz1931标准色度系统用于led显示屏幕的色度测量和计算。为了以后引入测色校正的计算公式，首先对测色校正的基本概念进行简单梳理。

根据格拉斯曼的颜色匹配原理，不能选择三原色，将三原色的任意一种颜色加上其他两种原色进行混合。例如，如果像RGB的三原色那样，通过选择特定的白色光来确定三原色的相对亮度的单位，则其他颜色的光可以看作是不同数量的三原色的光混合而成的。需要的三原色的数量是三刺激值。

CIE xyz1931色度系统虚拟地使用[X]、[Y]、[Z]这3种原色代替RGB的3原色，通过匹配等能够用白色光确定3原色的单位。在定量表示某光源的亮度和色度的情况下，色度学方程式如下表示。

式中的X、Y、Z为3刺激值，混合色的3刺激值为各品质的3刺激值之和。

另外，三原色中，只有[Y]表示色品及亮度，[X]、[Z]仅表示色品。

CIE xyz1931色度系中的色坐标x、y、z与三刺激值XYZ的关系式如下。

这样，由于x、y、z不独立，x+y+z=1，所以一般仅通过x、y这两个色坐标就能够唯一地表现色品。如果有三刺激值，则可以求出色坐标x、y。相反，如果有三刺激值，则可以求出色坐标x、y。相反，也可以使用色坐标x、y、y，如下式那样计算三刺激值XYZ。

三刺激值XYZ是作为色度校正理论基础的混色叠加计算的基础。

色域是指由能够用某种颜色图案表现的颜色数构成的范围区域，也是能够用画面显示、数字输出、印刷复印等具体介质表现的颜色范围。

说明：图中蓝白大三角形为假设的两块LED屏原始色域空间，内部黑色小三角形为设定的目标标准色域空间SRGB。由于该色域三角形完全包含在两个原来的色域三角形中，所以两个显示器都是能够通过校正实现的色域空间。

在LED显示器的情况下，与CIE1931色品图（参照图1、对应的是设定为用线连接三原色坐标的色域三角形的白点。三原色域三角形决定了可以用这个LED显示器表现的颜色。白点定义了所需的三原色比例，即单位量。如果完成一张显示器，则决定色域的三角形，但白平衡的调整可以通过调整电阻等改变RGB的比率来实现。

三原色域三角形内部的颜色是显示画面能够通过三原色的混色实现的全色。

因此，一个LED显示屏的原始色域空间定义应包括以下参数。

以上的4个色坐标是显示画面为（R255、G0、B0）、（R0、G255、B0）、（R0、G0、B255、以及（R255、G255、B255、的红绿蓝白的4种颜色时的色坐标。

由于RGB的三原色与白色混色，所以当给出RGB 3色的亮度值RY、GY、BY时，能够计算出RGB 3色各自的3个刺激值。

白色的色坐标Wx、Wy和白色亮度值Wy可以通过重叠RGB的XYZ三刺激值来计算。

相反，也可以提供白色的色坐标和亮度值，计算所需的RGB三原色的亮度值。

校正的最原始应用有助于提高显示的色保真度，使显示的图像与源图像的颜色一致，忠实地复原更自然的颜色。简单地说，就是把显示的颜色加成“正”。

LED屏幕上的显示内容通常来自电视摄像机、摄像机或计算机。由于电视和计算机监视器的色域空间与LED屏幕的色域空间不一致，造成了显示颜色失真的现象。常见的电视色域空间标准PAL、NTSC、个人电脑监视器的色域空间标准SRGB等与LED显示器固有的色域空间不一致。LED具有较大的色域空间，颜色表现通常过饱和，视觉感觉更华丽、夸张且因此失真。

色度校正的目标之一是在视频或图像源的色域空间上或尽可能接近地校正显示屏幕的色域空间以改善显示的色保真度。

出租屏幕主经常会遇到这样的情况：分时间采购的批量箱，希望能一起混用，方便承担更大的演出项目。施工的业者有时会接受委托，希望扩大传统显示器的面积，将新机箱的一部分和传统显示器连接起来做成大显示器。

但是，每个批次的框体由于原来的亮度和原来的色域的空间的不同而变得零散。

此时，色度校正可以将不同批次的框的原始色域空间校正为一个重叠目标的色域空间，从而实现不同批次的框混用和新旧网屏的拼接。

色度均匀性修正的目的是改善显示画面的像素间色差。此时，各像素点、RGB灯的组合可以看作是一个色域空间，色度修正的任务是将显示画面上的所有像素数的色域空间修正到相同的色域空间上。

由于目前分光分色机的分色精度和有效的混灯技术，色度均匀性的应用场合非常有限。对于像素级，人眼的颜色分离力约为4nm，分光分离机的精度达到±1nm。除了在同一屏幕上使用非常多批次的少量库存外，色度均匀校正是必要的。

在色度的概念和色度校正的应用领域已经明确的地方，我们来看一下LED显示器色度校正的原理和具体实现方法。

色度校正的原理是色域空间转换。将LED屏幕固有的宽色域空间变换为用户设定的一个目标色域空间，该目标色域空间既可以是标准色域空间，也可以是用户定制的色域空间。

对于LED屏幕，为了保证显示质量，在色度校正的同时，必须保证亮度均匀度。因此，明亮的颜色校正必须同步进行。因此，也应同时提供校正目标亮度值。

在色域空间变换中，首先求出原始色域空间的3刺激值矩阵[XYZ_original]和目标色域空间的3刺激值矩阵[XYZ_tget]，计算变换系数矩阵[conversion_coefficient]。

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

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