调整显示状态参数的优化方法

在色彩管理应用中如何调整状态参数呢？下面针对不同类型的显示设备予以说明。

1.CRT显示器状态参数的调整

每一个CRT显示器都具有对比度和亮度的调节控制旋钮，实质上是分别调节白场亮度和黑场亮度。

在假定三个发光通道相互独立的情况下，白场的亮度可记为Yw，实际上由三个光通道的最大光强决定，如下式：

式中，Yrmax、Ygmax、Ybmax分别表示红、绿、蓝光通道的最大发光亮度。总亮度Yw可以通过同时改变三个通道数字控制电路增益的方法控制。

黑场亮度的控制，实质上是通过改变红、绿、蓝光通道数字控制电路偏置的方法实现的，只有少数高档的显示器提供了这种功能。

显示器的显示对比度是指白场与黑场亮度的差，单独改变白场亮度和同时改变白场和黑场亮度都能起到改变对比度的作用。当显示器提供了黑场调节功能时，可采用同时改变黑、白场亮度的方式，这时不仅获得了需要的对比度，而且可实现较低的黑场，即较好的阶调表现；而当只有白场亮度调节功能时，则只能改善对比度，不能同时获得较低的黑场亮度。

大多数显示器还提供控制白场颜色的功能。在CRT显示器上，这个功能有可能由一系列预设的值来控制，也可能通过分别控制红、绿、蓝光通道的光强增减，来连续地改变混合光的色温。

白场的颜色由其色光的三刺激值决定。同样，在假定三个发光通道相互独立的情况下，三刺激值具有叠加性，则白场的三刺激值Xw、Yw、Zw可表示为：

式中Ximax、Yimax、Zimax（i=r、g、b）分别为红、绿、蓝光通道最大亮度所对应的三刺激值。

通过降低三个通道中两个通道不同程度的光强量，可达到改变混合三刺激值Xw、Yw 、Zw的目的，使其Yw归一化的三刺激值满足某一标准照明体的数值。例如，调整到（Xw，Yw，Zw）=（0.9504，1，1.0889），即标准照明体D65的归一化三刺激值，便可得到6504K的白场。

早期的CRT显示器出厂时常有较高的蓝通道光强，致使其白场色温约在9300K左右。可以通过降低蓝光和绿光通道最大光强的方式，使其色温降低。现在，新型号的显示器出厂默认的白场色温都已不再这么高，而是设置到了约6500K的日光白。

白场亮度、颜色，以及黑场亮度的调节（如果黑场可以调节的话），只是改变了最大和最小输出的性能，并不能控制显示器整个控制数字范围内的输入输出阶调关系。

那么，每个色光通道的阶调关系曲线又如何调节呢？(www.xing528.com)

从原理上看，当显示器发光控制电路的特性确定后，由数字控制值决定的控制电压与发光亮度具有一定的对应关系。但是，这种对应不一定符合设计的阶调关系。通常，颜色控制值首先由称为显卡或视频卡的器件接收并进行一些处理；之后，再输出给发光控制电路。显卡中，输出的颜色控制值相对于输入值可有变化，并将这种变化关系以三个一维查找表（LUT）的数据形式存储在显卡的一个固定区域中。因此，可通过改变显卡中输入输出关系的查找表数据的方式，来改变显卡输出给发光控制电路的数据，进而改变发光亮度，达到调整显示器光通道阶调曲线γ值的目的。

事实上，对阶调曲线γ值调整，就是通过对显卡查找表中数据的修改实现的，这是目前唯一的方法。

需要注意的是，对显卡查找表数据的修改，会不可避免地引起数据的并级，从而造成输出阶调的损失。例如，当显卡数据采用8位编码时，对应有256个不同的整数数值，可给予显示器形成256个不同的亮度级输出。但当非线性地变换这个数据时，势必有些原来不同的数据变换为相同的整数，这样就形成了可输出的亮度级少于256级的现象。所以，在应用中遵循的原则是，对显卡查找表中数据的修改越小越好。可修改的程度究竟有多大，取决于所使用显示器的性能，这个性能又在一定程度上取决于显示器的类型。

这方面性能通过另外一些思路和方法得以保证，如有的显示器（EIZO ColorEdge CG18、IZO ColorEdge CG21等）采用了10位编码的查找表，以保证数据调整后仍能达到256级的亮度输出值。

白场色温也可以通过显卡查找表数据的改变来调节，但从尽量避免输出阶调的损失着想，应尽可能地首先通过旋钮调节，即改变物理器件的性能参量。

从上面的叙述看到，CRT显示器工作状态参数的调整，可有手动旋钮以及显卡查找表数值修改两种方式。色彩管理技术中对CRT显示器状态的调整，是根据该类显示器的技术特点，首先通过调节旋钮实现尽可能的目标参数，再进一步结合显卡查找表数据的修改实现其他性能（主要是阶调曲线的γ值）的调整。

2.LCD/LED显示器状态参数的调整

彩色LCD由两块玻璃基板中间灌注液晶构成。液晶上面板表面上的每一个像素都是由三个液晶单元格构成，单元格前面分别有红、绿、蓝滤色片。这样，通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜色。下面板制作若干薄膜晶体管，称为TFT矩阵板。每一个像素都由淀积在大面积玻璃衬底上的TFT控制。电压信号直接控制TFT的开关状态，信号强度进一步控制液晶的透光率，从而能够调制来自背光光源的光强。

LCD的背光源为色温近于6500K的荧光灯，而LED显示器使用红、绿、蓝发光二极管作为背光源，透光率变化的器件仍为液晶材料，与LCD的相同。

对于这类显示器，真正能够控制的只有亮度，实质上就是控制背光的亮度。有些液晶显示器，特别是那些使用模拟接口而不是数字接口的液晶显示器，需使用软件控制的方式实现类似于CRT显示器的控制功能，但这个功能实际上是调整显卡查找表的数值，而不是调整显示器本身的性能状态。由此，对于LCD显示器，唯一可以调节的就是白场亮度。

从上述LCD显示器的呈色原理看到，这种显示器的颜色是通过对背光的滤色来实现的，因此，我们通常不能改变它本身的默认白场色温。好在默认的白场色温与6500K十分接近。但对于背光为红、绿、蓝发光二极管的LED显示器而言，在理论上，可以通过调节红、绿、蓝的相对光强而改变背光源的色温，进而改变这类显示器的白场颜色。

另外，与CRT显示器不同，液晶显示器具有固定的对比度数值，它不提供保持白场亮度而单独调整黑场亮度的功能。所以，当我们调节提高白场亮度的同时，黑场亮度也随之增加，而对比度保持不变。与CRT显示器相同的是，也是通过改变显卡中的查找表数值，实现对每个光通道阶调曲线γ值的调整。