一款基于液晶電視GAMMA校正及色溫自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)

一、對(duì)灰階的影響

從圖1所示的GAMMA曲線，可見顯示器機(jī)暗場(chǎng)的灰階變化太慢，亮場(chǎng)亮度變化也不夠快，暗場(chǎng)亮度和最大亮度均不夠。第2灰階相對(duì)于第1灰階，亮度只變化了0.1cd/m2，不能反映顏色的變化。最大亮度和最小亮度之比只有108。從圖2所示的GAMMA曲線，可見顯示器機(jī)暗場(chǎng)的灰階變化比較有層次，亮場(chǎng)亮度變化比較快。這一曲線比較符合人眼的視覺特性。最大亮度和最小亮度之比達(dá)到152。從圖3所示的GAMMA曲線，可見顯示器機(jī)暗場(chǎng)的灰階亮度變化太快，亮場(chǎng)的亮度變化不夠明顯，亮暗場(chǎng)太過明亮。亮場(chǎng)最后二個(gè)灰階的亮度基本一樣。最后一個(gè)灰階的亮度只比前一灰階的亮度增加了0.66％。

二、 GAMMA曲線對(duì)白平衡的影響

圖2所示的GAMMA曲線可以清楚地看出各個(gè)灰階的色坐標(biāo)誤差不大。從第二個(gè)灰階起，Δxmax=0.013， Δymax=0.016。相鄰的兩個(gè)灰階，Δxmax=0.005，Δymax=0.011。如果紅綠藍(lán)三色GAMMA曲線變化趨勢(shì)不一致，如在某個(gè)灰階，三色中某一顏色的變化規(guī)律突然發(fā)生較大的變化，GAMMA曲線發(fā)生偏折，偏離其他顏色的GAMMA曲線，將使灰階的顏色發(fā)生變化，出現(xiàn)了白平衡誤差。圖4和圖5是另一組測(cè)量數(shù)據(jù)。紅綠藍(lán)三色GAMMA曲線不一致，沒有進(jìn)行嚴(yán)格的GAMMA校正。不同的灰階上，顏色變化比較明顯。即使在比較亮的情況下，從第11個(gè)灰階到最后一個(gè)灰階，顏色變化仍非常明顯，色坐標(biāo)變化很大，Δx=0.019，Δy=0.034。這同CRT彩電明顯不同。CRT彩電在亮場(chǎng)顏色變化不大。而且，當(dāng)亮度對(duì)比度改變時(shí)，紅綠藍(lán)三色GAMMA曲線變化不一致，灰階顏色隨著發(fā)生變化。比較相同的亮度，不同的亮度對(duì)比度控鍵下的顏色，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象。比較圖4和圖5，亮度在120 cd/m2左右，同一亮度的灰階顏色的誤差，Δx=0.016， Δy=0.020。而圖1～圖3所示的GAMMA曲線，亮度在120 cd/m2左右，同一亮度灰階顏色的誤差很小，Δx=0.002，Δy=0.003。

三、GAMMA校正及系統(tǒng)框架

如圖6所示，系統(tǒng)組成：工控電腦一臺(tái)配自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)軟件，視頻信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)，液晶電視一臺(tái)，色彩分析儀一臺(tái)，I2C總線數(shù)據(jù)調(diào)整接口板一塊。

系統(tǒng)工作原理：視頻信號(hào)發(fā)生器發(fā)出AV、VGA、HDMI等多種模式的黑白信號(hào)，電視機(jī)根據(jù)當(dāng)前的工作模式顯示相應(yīng)模式的信號(hào)。非接觸式的色彩分析儀采集當(dāng)前信號(hào)的色度和亮度數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)傳送給工控電腦，工控電腦把當(dāng)前采集到的色度和亮度數(shù)據(jù)及機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)色度和亮度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較判斷并自動(dòng)調(diào)整，直到滿足所設(shè)定的誤差要求后停止調(diào)整，顯示合格，并通過選定的通訊方式把當(dāng)前數(shù)據(jù)寫到電視機(jī)的E2PROM中。

液晶顯示器GAMMA校正及色溫自動(dòng)測(cè)試調(diào)整系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)：

（1）測(cè)試功能：亮度Y，色品坐標(biāo)x、y，色溫Tc（K）

同時(shí)模擬顯示ΔR／G、ΔB／G、ΔG。

（2）色坐標(biāo)測(cè)量精度： x，y≤±0.002（定標(biāo)后）。

（3）亮度測(cè)量范圍：低亮1～12 cd/m2，高亮51～5000cd/m2。

（4）亮度測(cè)量誤差：Y精度 ±2%±1位數(shù)值(經(jīng)校正LCD 9300K)。

（5）色度精度：Y>10nit 時(shí) ≤ ± 0.002，Y≤ 10nit 時(shí) ≤ ±0.005（標(biāo)準(zhǔn)光源標(biāo)定后）。

（6）GAMMA曲線的測(cè)量及校正：可分別測(cè)量和校正VGA、AV等信號(hào)下的紅綠藍(lán)三色GAMMA曲線。

（7）白平衡自動(dòng)調(diào)整：支持VGA、AV等信號(hào)下多種色溫的白平衡自動(dòng)連續(xù)調(diào)整。調(diào)整速度，每種色溫不超過15秒。

（8）測(cè)量距離:0至140mm.可進(jìn)行接觸式測(cè)量，避免外界光線的干擾。

（9）測(cè)量通道：100個(gè)。可任意修正和儲(chǔ)存。

（作者單位：廣東省河源市技工學(xué)校）