LCD Gamma_和色介绍

液晶电视中Gamma 和色和色温温的应用介绍

【摘要摘要

摘要】本文首先介绍了Gamma 和色温的基本概念, 然后详细介绍了在液晶电视应用中Gamma 和色温校正的实现手段、调整方法及注意事项。

【关键词关键词

关键词】伽玛；色温；伽玛校正；液晶电视

The The Introduction of Gamma and Color T Introduction of Gamma and Color T Introduction of Gamma and Color Temperature for LCD Television emperature for LCD Television emperature for LCD Television

【Abstract Abstract

Abstract】This document introduces the basic concepts of gamma and color temperature. In addition, it describes the realization scheme, adjustment methods and possible artifacts of Gamma and color temperature correction in the application of LCD television.

【Key words Key words

Key words】Gamma；Color temperature；Gamma correction；LCD television

随着液晶电视价格的不断走低和性能的提高，液晶电视已经越来越受到普通消费者的欢迎，成为一是否购买的主要因素。接下来，本文将介绍对液晶电视的亮度和色彩有较大影响的Gamma(伽玛) 和色

一、什么是 Gamma?

Gamma 是用来表征显示器件亮度响应特性的一个参数。通常显示器件上显示的亮度与输入电平的关系接近一条指数曲线，如图1所示。

图1 显示屏的亮度响应曲线图2 归一化响应曲线及参考指数曲线

在图1 中，水平方向表示输入电平，垂直方向表示显示的亮度。对图 1进行归一化处理后，得到如图2所示的蓝色曲线。可以看出，该响应曲线与红色的指数函数曲线y=x^2.2非常接近。因此，显示屏的亮

度响应曲线可以用指数函数表示为：

y = x^r，其中的 r 就是我们所说的Gamma，它实际上就是指数函数的幂。

？

校正？

二、为什么需要Gamma校正

传统CRT 显示器的Gamma 是 2.2, 因为这样的显示特性比较适合人的视觉特性。如果Gamma偏大，则整体图像会感觉偏暗，图像暗场景中的细节容易丢失；如果Gamma偏小，则整体图像会感觉偏亮，图像变得朦胧，层次感变差。在图3 中给出了一些具有不同 Gamma的响应曲线及16灰阶图像的

图 3 不同Gamma 值的亮度响应示意图

上图中，r=1.8 的图象整体偏亮，层次感变差；而r=2.6的图象整体偏暗，最左边的两个暗阶已无法分辨。

由于发光原理不同，液晶显示器件的亮度响应特性与 CRT 不同，其典型的响应特性是一条 S 形曲线，具有较高的Gamma值，如图4 所示。

图4 液晶显示屏的S形亮度响应曲线

因此，为了达到理想的接近CRT 特性的亮度响应曲线，必须要对液晶电视进行Gamma校正。

三、什么是色温

？

什么是色温？

色温是用来表征光源色品的参数。其定义为，如果一个光源发射光的颜色（即光色，又称色品）与光源发射光的颜色和黑体的光色不同，但是与某一温度下的黑体的光色最接近时，就把该黑体的绝对温度值叫做该光源的相关色温。自然界中，每一种光源的色品都可以在CIE（国际照明委员会）色品图中找到对应的点。下图为CIE 1931色品图，图中x坐标是红原色的比例，y坐标是绿原色的比例，代表蓝原色的坐标z可由x＋y＋z＝1推出。

图5 CIE1931 色品图

在CIE 1931 色品图中，由不同温度下的理想黑体的色品连成的曲线称为普朗克轨迹。在色品图的中间，普朗克轨迹的附近有一个区域，为白色光区域。色品在此区域内的光源发出的光呈现为白色。

从色品图中可以看出，尽管一些光源发出的都是白光，但是不同色温（或者说色坐标）的白光还是有差异的。色温偏低的白光看起来偏红一些，色温偏高的白光看起来偏蓝一些。

在彩色电视接受机中，白场的色温是评价电视系统色彩再现性能的一个重要指标，直接影响人们对图像色彩的喜好程度。CIE 推荐的标准白光为 6500K，对应的色度坐标为x＝0.3127，y＝0.3290。通常在液晶电视中使用的色温介于 6500K到12000K 之间。因为较高的色温会使电视图像看起来更亮丽，所以实际使用的色温多数在 10000K 左右。

在电视系统中，最终在显示屏上呈现的色温实际上受到三部分的影响：接收信号的原始色温，信号在主芯片中受到的处理，及液晶屏的显示特性。因为电视所采用的主芯片和液晶屏有多种选择，所以同样的电视信号在不同的电视机上呈现出来的色彩和色温也是各种各样的，这样必然会降低电视机还原色彩的性能。正因为如此，为了获得最佳的色彩感觉，并保持批量产品性能的一致性，必须要对电视机的色温进行校正，使得出厂的所有电视机保持在预先确定的最佳的色温上。

四、Gamma Gamma 和色温的校正和色温的校正和色温的校正原理原理原理及方法及方法及方法

通常在液晶电视中，输入的模拟信号需经过前端的ADC，将其转换为数字信号，然后对数字信号进行SCALER（缩放）和一些增强处理，最后通过LVDS 或TTL 信号送到液晶屏上显示。图6 是一个简化的液晶电视的系统框图。

图 6 液晶电视系统框图

我们看到在上图中，信号在经过SCALER 和增强处理之后，需要经过一个数据变换模块（图6 中的紫色模块），这就是RGB 映射表（又叫 Gamma Look-Up Table，缩写为LUT）。通过LUT 的数据转换，可以补偿LCD Panel 的 Gamma 和非线性响应。实际上，LUT 就是三组可编程序的SRAM，按照输入的R/G/B 值寻址，得到对应的12 bit 的 R/G/B，然后再经过Dither(抖动处理), 转换成LCD Panel 需要的bit 数。图 7 是Gamma LUT 的框图。

图7 Gamma LUT 框图

Gamma的校正原理，就是利用Gamma LUT，将输入的数据进行逐点变换，使得在LCD Panel上呈现的亮度响应曲线符合给定的指数曲线。图8 给出了Gamma 校正的示意图。

图 8 Gamma 校正示意图

上图中，蓝色曲线是液晶屏的原始亮度响应曲线，红色曲线是我们期望得到的 Gamma=2.2 的响应

曲线。对于输入电平为 512 的点，测得的原始亮度为 84.26 nit，而需要的亮度应该是 98.15 nit . 计

算方法如下：

Y = (512 / 1023)^2.2 x 450 = 98.15

这就是说，该点的亮度偏低。因此，需要提高该点的亮度响应来满足期望的Gamma曲线。提高亮度响应的办法就是增加对应的输出R、G、B的值。该点经过校正后，输出的 R、G、B 值应该在 550 左

右。对 0 到1023 范围内的所有输入进行逐点校正，就能得到一张 R/G/B 映射表，如下图所示：

In R out G out B out

0 0 0 0

1 6 6 5