LCD图像显示基础知识
LCD图像显⽰基础知识
RGB三⾊原理
通过棱镜的试验可以发现，⽩光通过棱镜后被分解成多种颜⾊逐渐过渡的⾊谱，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，即可见光谱。⼈眼对红、绿、蓝最为敏感，⼈眼像⼀个三⾊接收器的体系，⼤多数的颜⾊可以通过红、绿、蓝三⾊按照不同的⽐例合成产⽣。同样绝⼤多数单⾊光也可以分解成红绿蓝三种⾊光。这是⾊度学的最基本原理，即三基⾊原理
红绿蓝三基⾊按照不同的⽐例相加合成混⾊称为相加混⾊:
  红⾊+绿⾊=黄⾊
  绿⾊+蓝⾊=青⾊
  红⾊+蓝⾊=品红
  红⾊+绿⾊+蓝⾊=⽩⾊
  黄⾊、青⾊、品红都是由两种及⾊相混合⽽成，所以它们⼜称相加⼆次⾊。另外：
  红⾊+青⾊=⽩⾊
  绿⾊+品红=⽩⾊
  蓝⾊+黄⾊=⽩⾊
  所以青⾊、黄⾊、品红分别⼜是红⾊、蓝⾊、绿⾊的补⾊。由于每个⼈的眼睛对于相同的单⾊的感受有不同，所以，如果我们⽤相同强度的三基⾊混合时，假设得到⽩光的强度为100%，这时候⼈的主观感受是，绿光最亮，红光次之，蓝光最弱。
  除了相加混⾊法之外还有相减混⾊法。在⽩光照射下，青⾊颜料能吸收红⾊⽽反射青⾊，黄⾊颜料吸收蓝⾊⽽反射黄⾊，品红颜料吸收绿⾊⽽反射品红。也就是：
  ⽩⾊-红⾊=青⾊
花儿与少年第二季嘉宾  ⽩⾊-绿⾊=品红
  ⽩⾊-蓝⾊=黄⾊
  ⽤以上的相加混⾊三基⾊所表⽰的颜⾊模式称为RGB模式,⽽⽤相减混⾊三基⾊原理所表⽰的颜⾊模式称为CMYK模式。
国家专项计划LCD的⼀些常见名词
(1) ⽆源阵列显⽰屏(STN)和有源阵列显⽰屏(TFT)的显⽰:
TFT每⼀个像素都配备了⼀颗单独的晶体管来作为控制源，可以保证每⼀个像素在完成后保持不变，直到下⼀帧到来
STN是⽆控制源的显⽰屏，没有对单独的像素进⾏实时控制。(具体的分析可见第三部分)
(2) 调⾊板
常见的颜⾊有 8位 16位 24位 32位⾊，其中24位及以上称为真彩。显然位数越多，由RGB三⾊组成的颜⾊种类越多。
伍德苏铁
2019经典语录8位⾊(256⾊模式)： B: 2 bits; G: 3 bits; R: 3 bits
16位⾊(High color)：  B: 5 bits, G: 6 bits, R: 5 bits
24位⾊(True color)：  ⼀般24bit就是8bit/通道，真彩⾊。
32位⾊中的24位⽤来保存颜⾊信息(R8G8B8)，另外的8位⽤来保存ALPHA信息，ALPHA属性就是透明度。(透明度实现的是3D效果，增加图像层次感效果)
(3)  控制时钟
像素时钟（Pixel Clock）
⼀个时钟周期刷新屏幕上⼏个像素点，频率越⾼，⾏分辨率越⾼
⾏时钟（Line Clock）
表⽰屏幕上⼀⾏像素刷新完毕的时钟信号
(4) LCD控制器拥有以下⼏点特性
⽀持单向刷新或双向刷新；
⽀持外部RAM调⾊板，256⼊⼝16位宽数据（能够在每帧开始时⾃动加载）；
具有双DMA通道（⼀个通道⽤来传输⾊彩描述板和单向刷新的数据，另⼀个通道⽤来在双向刷新模式中传输下半屏幕刷新的数据）
(5) RGB分析——实例分析
R138 ，G125， B27这是什么颜⾊？解析过程如下：
1、  分解数据（横向分解）
⽰例颜⾊，最终分解情况如下：
B27 = B27
G125=  G27 + G98
R138=  R27+ R98 + R13
其中：
（1）R27+B27+G27得到27个量的灰度，这个灰度是评价⾊彩饱和度指标，值越⼩，⾊彩饱和度越⾼，当值为0时，该⾊彩饱和度为100%；(所谓的饱和度，指的其实是⾊彩的纯度，纯度越⾼，表现越鲜明，纯度较低，表现则较黯淡)，本⽰例只有27量的灰度，表⽰饱和度⽐较⾼；
（2）R98+G98= 98的黄⾊，这个量的值是评价⾊相的指标；表⽰最终⾊彩偏⾊的⽅向，这个颜⾊偏黄。
（3）R13，这个量的值也是评价⾊相的指标，表⽰这个颜⾊的主题⾊的⽅向，值越⼤，表⽰越接近三原⾊；表⽰颜⾊为红⾊，但由于量太少，远远⼩于98量的黄⾊，因此主要表现为黄⾊，
（4）R138，三原⾊中的最⼤值，是评价⾊彩明暗度的指标，最⼤值最接近255，表⽰⾊彩越亮，最⼤值最接近0，表⽰⾊彩越暗。
R138，视觉上稍暗。
LCD⼯作原理
液晶显⽰器(Liquid Crystal Display，简称 LCD)就是使⽤了“液晶”(Liquid Crystal)作为材料的显⽰器。液晶是⼀种介于固态和液态之间的物质，当被加热时，它会呈现透明的液态,⽽冷却的时候⼜会结晶成混乱的固态，液晶是具有规则性分⼦排列的有机化合物。⽽且，当向液晶通电时，液晶体分⼦排列得
井然有序，可以使光线容易通过;⽽不通电时，液晶分⼦排列混乱, 阻⽌光线通过。通电与不通电就可以让液晶像闸门般地阻隔或让光线穿过。这种可以控制光线的两种状态是液晶显⽰器形成图像的前提条件。
TN(扭曲向列型)单⾊液晶显⽰器的液晶⾯板由两⽚特殊玻璃中间夹着⼀层液晶组成，结构就好像⼀块“三明治”。液晶并不是简单地灌⼊其中,⽽是灌⼊两个内部有沟槽的夹层，这两个有沟槽的夹层主要是让液晶分⼦可以整齐地排列好。为了达到整齐排列的效 果，这些槽制作得⾮常精细，液晶分⼦会顺着槽排列，槽⾮常平⾏，所以各分⼦也是完全平⾏的。 两个夹层我们通常称为上下夹层，上下夹层中都是排列整齐的液晶分⼦，上下沟槽呈⼗字交错(垂直 90 度)，即上层的液晶分⼦的排列是横向的，下层的液晶分⼦排列是纵向的，这样就造成了位于上下夹层之间的液晶分⼦接近上层的就呈横向排列，接近下层的则呈纵 向排列。
夹层中还有⼀个关键的设备，叫做极化滤光⽚，这两块滤光⽚的排列和透光⾓度与上下夹层的沟槽排列相同，假设在正常情况下光线从上向下照射时，通只有⼀个⾓度的光线能够穿透下来，通过上滤光⽚导⼊上部夹层的沟槽中，再通过液晶分⼦扭转排列的通路从下滤光⽚穿出，形成⼀个完整的光线穿透途径。⽽⼀旦通过电极给这些液晶分⼦加电之后，由于受到外界电压的影响 液晶分⼦不再按照正常的⽅式排列，样光线就⽆法通过，结果在显⽰屏上出现⿊⾊。这样会形成透光时(即不加电时)为⽩、不透光时(加电时)为⿊，字符就可以显⽰在屏幕上了，这便是最简单的显⽰原理。
液晶显⽰器是如何⼯作的
1. 普通液晶显⽰器⼯作原理
因为液晶材料本⾝并不发光，所以在显⽰屏两边都设有作为光源的灯管，同时在液晶显⽰屏背⾯有⼀块背光板和反光膜，其作⽤主要是提供均匀的背景光源。在这⾥，背光板发出的光线在穿过滤光⽚后进⼊液晶层，液晶层中的⽔晶液滴都被包含在细⼩的单元格结构中,⼀个或多个单元格构成屏幕上的⼀个像素,⽽这些像素可以是亮的，也可以是不亮的,⼤量排列整齐的像素中亮与不亮便形成了单⾊的图像。
那怎样可以控制好这⼤量像素中的点是亮还是不亮呢?这主要是由控制电路来控制，在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为⾏和列，在⾏与列的交叉点上，通过改变电压⽽改变液晶体的是否通光状态。在液晶材料周边还有控制电路部分和驱动电路部分，这样就可以⽤信号来控制单⾊图像的⽣成了。
2. TFT液晶显⽰器原理
新型的 TFT 液晶显⽰器的⼯作原理也是建⽴在 TN 液晶显⽰器原理的基础上的。两者的结构亦基本上相同，同样采⽤两夹层间填充液晶分⼦的设计，只不过把 TN 上部夹层的电极改为 FET 晶体管,⽽下
层改为共同电极。在光源设计上,TFT 的显⽰采⽤“背透式”照射⽅式，在液晶的背部设置类似⽇光灯的光管(LED灯)。光源照射时先通过下偏光板向上透出。在 FET 电极导通时，液晶分⼦的表现如TN 液晶的排列状态⼀样会发⽣改变，也通过遮光和透光来达到显⽰的⽬的。
不同的是，由于 FET 晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分⼦会⼀直保持这种状态，直到 FET 电极下⼀次再加电改变其排列⽅式。相对⽽⾔,TN 就没有这个特性，液晶分⼦⼀旦没有施压,⽴刻就返回原始状态，这是 TFT 液晶和 TN 液晶显⽰的最⼤不同之处，也是 TFT 液晶的优越之处。
当然，因为FET 晶体管保持电位状态，在耗电上会超出TN液晶很多
彩⾊液晶显⽰器如何形成颜⾊
通常，在彩⾊ LCD ⾯板中，每⼀个像素都是由三个液晶单元格RGB构成的，其中每⼀个单元格前⾯都分别有红⾊、绿⾊或蓝⾊的过滤⽚。利⽤三原⾊的RGB原理组合出不同的⾊彩。
液晶驱动⽅式包括静态驱动、动态驱动等驱动⽅式。
(1)静态驱动
所有的段都有独⽴的驱动电路，表⽰段电极与公共电极之间连续施加电压。它适合于简单控制的 LCD。
(2)多路驱动⽅式
构成矩阵电极，公共端数为 n，按照 1/n 的时序分别依次驱动公共端，与该驱动时序相对应，对所有的段信号电极作选择驱动。这种⽅式适合于⽐较复杂控制的 LCD。在多路驱动⽅式中，像素可分为选择点、半选择点和⾮选择点。为了提⾼显⽰的对⽐度和降低串扰，应合理选择占空⽐(duty)和偏压(bias)。
对于多灰度和彩⾊显⽰的控制⽅法，通常采⽤帧频控制(FRC)和脉宽调制(PWM)⽅法。帧频控制是通过减少帧输出次数，控制输出信号的有效值，来实现多灰度和彩⾊控制。⽽脉宽调制(PWM)是通过改变段输出信号脉宽，控制输出信号的有效值，来实现多灰度和彩⾊控制。
灰度(彩⾊)的实现有两种⽅式，即 PWM(脉宽调制)和 FRC(帧率控制)。PWM 是在⼀次扫描时间内分成若⼲个时间⽚，如 16 级灰度，就分成 16 个时间⽚，如果显⽰ 5/16 灰度，那么只有 5/16 的时间内是有驱动电压的(对同⼀个点⽽⾔)，最后的等效电压就只有全⿊的 5/16
张晨光是杨幂什么人
了;FRC 跟 PWM 类似，只是每个时间⽚变成了⼀帧，如显⽰ 16级灰度，那么就要⽤ 16 帧，显⽰ 5/1
6 的灰度，在 16 帧⾥只有 5 帧有驱动电压(对同⼀个点⽽⾔)，最后的等效电压就只有全⿊的 5/16 了。如图所⽰：
部队入党申请书范文
对于脉宽调制(PWM)来说，T代表⼀个像素周期的时间，t1为⾼电平时间，占空⽐为t1/T。对于帧频控制(FRC)来说，T代表⼀帧图像传输的时间，t1为有效帧数据传输时间。t1的⾼度即为LCD驱动电压的⼤⼩。16级灰度即把T分为16份，t1为5份。⽆论是PWM(脉宽调制)还是 FRC(帧率控制)，只要T被分成的份数越多，那么灰度的分级越多，⾊彩显⽰的效果种类越丰富。
显然，对于PWM(脉宽调制)，在像素频率不变的情况下，灰度越⾼，要求时钟频率越⾼，频率越⾼,IC 的结构越复杂,⽽稳定性越差;⽽对于FRC(帧率控制)来说，灰度越⾼，⼀个周期需要的帧数越多，耗时越多，帧图像之间容易出现闪屏。⼀般对于 4 级以上的灰度，采⽤PWM+FRC 结合的⽅式。
使⽤数学⽅法也可以实现⽤低灰度输出的电路来实现⾼灰度等级的输出，如原本只能输出16级灰度，通过某些数学运算之后，可以实现
64 级灰度，这个⽅法就是“抖动”(dithering)。
抖动——有时候我们远看某个物体，看见的是⼀种颜⾊,⽽⾛近⼀看，才发现是有多种颜⾊交错的，这说明,⼈视觉看的某点的颜⾊，会受旁边点的颜⾊的影响。抖动正是利⽤了这个效应。
灰⾊代表当前的像素点，它的四周的8个点对它的影响通过数学运算获得，如此可以实现多重灰度，但是由于周围的点要做运算，要添加额外的运算电路，另外，经过运算之后，由于相邻的点相互左右，相当于部分的降低了分辨率，因⽽实际的应⽤系统中,⼀般都是 2-bit 即 4 个点的抖动。所以单独的控制器,⼀般 64 级灰度是由 16 级 FRC 加 4 个点的抖动。同样是抖动，有静态抖动和动态抖动之分。所谓静态抖动，实际上就是跟周围的点采⽤固定的运算。⽽动态抖动，是每⼀帧中，对相同的灰度，对周围的点采⽤不同的运算⽅法, 。
⾊温：
关闭PQ调试，只打开⾊温，观察整机的实际表现进⾏观察，针对实际表现，对⾊温进⾏微调。纯⽩⾊
画⾯，可以略微添加⼀点点红⾊，画⾯会看起来更加舒服。得到初步的⾊温规格，需要确定初步的标准⾊温、冷⾊温和暖⾊温规格，并保存到PQ数据表⾥⾯。
Gamma：
针对⾊坐标，做拟合曲线，曲线曲率的客观标准是2.2，偏离这个标准越多，⾊彩⼀致性越差，如果偏离超过5%，需要做Gamma校准。
DLC：
动态对⽐度调整，可以播放DLC前缀的视频⽂件，看看实际效果。
对⽐度和锐利度
调整饱和度
调整降噪：
使⽤带噪声的测试视频，如sony_test系列视频，⽤PQ⼯具测试调节降噪的强度，对画⾯噪点进⾏弱化处理。
调整⾊彩和肤⾊

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。