色彩數

色彩數就是螢幕上最多顯示多少種顏色的總數。對螢幕上的每一個像素來說，256種顏色要用8位二進制數表示，即2的8次方，因此我們也把256色圖形叫做8點陣圖；如果每個像素的顏色用16位二進制數表示，我們就叫它16點陣圖，它可以表達2的16次方即65536種顏色；還有24位彩色圖，可以表達16,777,216種顏色。等離子一般都支持24位真彩色。大多數投影機都支持24位真彩色。

基本介紹

• 中文名：色彩數

液晶顯示器顏色種類

目前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”的技術，通過局部快速切換相近顏色，利用人眼的殘留效應獲得缺失色彩。這種抖動的技術不能獲得完整的8bit（256色）效果，通常是253種顏色，那么三個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。兩者實際視覺效果差別不算太大，目前高端液晶顯示器以16.7M色占主流。

液晶電視的"色彩"

首先，我們要弄清兩個完全不同的概念，一個是液晶面板可表現的色彩數，一個則是內部電路可處理的色彩數，這兩者都關係到液晶電視可以顯示出來的色彩層次的細膩程度。

液晶面板可表現的色彩數

液晶面板可表現的色彩數是由面板的先天物理特性決定的。根據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動發生相應角度的偏轉，光線在通過液晶層的時候會根據液晶偏轉的角度大小獲得不同程度的透過率，由此體現出來的就是面板擁有不同的灰階對比層次。當光線穿過液晶層後還需要透過濾光片，濾光片上對應每個像素又劃分成紅、綠、藍的小方格，原本的白光從這些小方格出來後被過濾分離出來，整塊面板便可以呈現出各種色彩，這就是面板可以顯示出五顏六色畫面的簡單原理。

液晶驅動原理

完整的液晶面板色彩成像過程（圖2）

從上面的描述中可以看出，面板可以表現出來的色彩數與液晶受驅動發生偏轉角的靈敏程度有關。假設電壓變化和液晶偏轉角度劃分成256階，那么當電壓產生1階的變化，液晶隨之偏轉1階的角度，那么面板色彩就可以表現出1階的變化；然而若電壓產生1階變化的時候液晶分子並沒有產生對應的1階角度偏轉，那么面板就表現不出1階的色彩變化。

所以說，液晶面板存在一個可表現色彩數的概念，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在意究竟是TN面板還是Vc面板，很大程度上就是因為TN面板可表現出來的色彩數不如VA面板的豐富，呈現的畫面層次不及VA面板的細膩鮮艷。當然，上面的描述是理想化的假設，筆者在此只是希望可以表達得更加直觀簡單一些以說明問題。

內部電路可處理的色彩數

下面再來談談內部電路可處理的色彩數。當圖像信號輸入產品內部的時候，電路便會對這些傳輸模式的信號進行處理，轉換成螢幕顯示的信號，這個信號轉換的過程需要通過晶片高速運算來完成，晶片的處理能力決定了運算結果的精確性，這就是內部電路可處理的色彩數。

當我們說內部電路可以處理16位色彩的時候，也就是經過晶片處理後可以提供16位即64K的色彩顯示信號，每個色彩顯示信號對應著附加在液晶上下兩基板間的不同電壓大小，隨著每個新的信號到達電壓就會產生相應的變化，繼而影響液晶分子的偏轉角度，在面板上顯示出不同的色彩。

從上面的描述來看，內部電路越強大，晶片處理能力越高，我們便可以獲得更高畫質的顯示信號，當顯示信號從16位提升到32位，也就意味著驅動液晶分子的電壓在變化的時候被細分成更為豐富的梯階。

影響液晶電視色彩層次的關鍵

分清了前面所說的液晶面板可表現色彩數和內部電路可處理色彩數的兩個概念後，我們再結合起來看看兩者怎么影響液晶電視最終顯示的色彩層次。當兩者能夠一一對應的時候我們可以認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可以完整地從面板上反映出來相應的細節。然而，當兩者不能夠一一對應的時候，能力弱的一項就會成為制約液晶電視顯示色彩的瓶頸環節。一種情況是面板可表現的色彩數足夠豐富，但是因為內部電路處理能力不足，無法提供更精確的顯示信號，所以面板被浪費了；另一種情況是內部電路足夠強大，可以提供相當精確細微的顯示信號，但是面板表現能力有限，無法反映出相應的細節層次。因此，液晶電視向用戶呈現的畫面就不如理想中那么完美了。

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

色彩表現力與顏色數之原理

這是兩個經常被混淆的概念，需要從彩色原理和色度圖來進行說明。

人眼是一架不很精確的光學鑑別器，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光譜組成的，哪一種是由紅、綠、藍三種色光組成的，這叫同色異譜現象。實驗證明，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。這就是三原色現象，也是我們人工實現彩色的基礎。通常的彩色顯示系統都選用紅、綠、藍作為三原色。

選三原色紅（R）、綠（G）、藍（B）。r=R/（R+G+B），g=G/（R+G+B），b=B/（R+G+B）。由於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，為了使坐標值能直接表示亮度大小，國際照明協會規定採用另一種色度坐標X、Y、Z，與R、G、B間存線上性換算關係。若以x、y作為平面坐標系，將自然界中的各種彩色按比色實驗法測出其x、y數值，並繪在該坐標平面內，便可得到圖1所示的色度圖。該色度圖邊沿舌形曲線上的任一點都代表某一波長光的色調，而曲線內的任一點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範圍是由其紅、綠、藍三色材料在色度圖中的坐標所圍成的三角形內的面積表示的，如圖1中的三角形就是NTSC制CRT彩電的彩色表現範圍，其紅、綠、藍三色螢光粉的色度坐標分別為（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是數位訊號處理的概念，代表的是顯示器與圖像處理單元的接口處紅、綠、藍三色信號的位數，如常見的紅、綠、藍各8位的系統可表示的顏色數為2的（3x8）次方=16.7百萬色。從理論上來看，色度圖內很小的一塊三角形都可以表示無窮多種的顏色，但這只不過是數字遊戲，真正的彩色表現力是由色度圖中的三角形面積大小來決定的。彩色電視系統中只要紅、綠、藍信號各達到8位就可稱為真彩色了，再多的位數普通人的眼睛已不容易分辨出來。

PDP、LCD誰更“艷”

等離子電視的彩色實現與CRT電視是一樣的，都是通過紅、綠、藍三色螢光粉受激發光來實現，所以其彩色表現力可以達到NTSC制CRT彩電（簡稱NTSC）的水平，如常用的PDP紅、綠、藍三色螢光粉的色度坐標分別為（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、藍三色濾光片實現的，目前採用的CCFL（冷陰極螢光燈）背光燈的光譜特性並不好，所能達到的最好彩色表現範圍是75%的NTSC，所以當把LCD與PDP和CRT彩電放在一起時，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進行比較，紅（0.640，0.341）、綠（0.287，0.610）、藍（0.146，0.069）。液晶界已認識到這一問題，正在研究別的背光源，比如有數據表明若採用LED（發光二極體）或FED（場致發射顯示）做背光燈，則液晶電視可以達到甚至超過NTSC的水平，當然實現產業化還需要一些時間。

功耗過高一直是PDP受人詬病的地方，PDP業界也在這方面進行著不懈的努力，通過多年來在放電室結構、氣體配方配比、電極形狀以及驅動電路等方面的改進，PDP的發光效率已從早期的1.2lm/W上升到前兩年的1.8lm/W，進而到現在的2.5lm/W，使得42?PDP的功耗從400多瓦降到了200多瓦。PDP業界的目標是要把發光效率提高到5lm/W，使42?PDP的功耗降到100多瓦。

反觀液晶電視，螢光燈管的發光效率高達30~100 lm/W，大螢幕液晶電視的CCFL背光燈管的發光效率可做到50~60 lm/W，是PDP的20多倍，但組裝成顯示屏後，總的背光利用率大約只有5%，遠沒有想像中的省電。有意思的是，當市場上還僅有20?的液晶電視的時候，就有人大肆宣傳液晶電視如何省電，就像筆者在開篇所引用文章的1/3說，苦於很長時間沒有可比的產品，筆者也只好姑且聽之。不久前剛得到一份LG. Philips LCD Co., Ltd的42?液晶屏的規格書，正好拿出來與LG電子的42?PDP的功耗作一個比較。42?液晶屏LC420W02的典型功耗為208瓦，而42?PDP屏PDP42V6的典型功耗為220瓦，兩者的差別已經不大。

PDP的發明者之一的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，儘管不明顯，PDP電視的耗電量卻更低。這是因為播放這種圖像時，自身發光的PDP電視的耗電量大約僅相當於最高輝度顯示時的20%，而液晶電視的耗電量與圖像無關、必須打開背照燈，因此耗電量一直很大。”

液晶屏和背光模組製造商也在對構成背光源模組的四個部件技術進行持續的革新，即燈管、逆變器、反射板、擴散板，同時也在改善液晶電視的控制電路，根據外部環境光強或圖像內容的明暗，改變背光強度，以減少耗電量，而且功耗更低的新型背光源（如LED、FED等）也在研發當中。