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[導讀]引言  近20 年來,手機的發(fā)展日新月異,手機的功能也越來越強大,在很大程度上,這些歸功于手機屏幕的發(fā)展。最初的手機并不具備出色的顯示效果,所以手機的功能也相對單一。隨著手機終端顯示設(shè)備的發(fā)展,一塊精彩的

引言

  近20 年來,手機的發(fā)展日新月異,手機的功能也越來越強大,在很大程度上,這些歸功于手機屏幕的發(fā)展。最初的手機并不具備出色的顯示效果,所以手機的功能也相對單一。隨著手機終端顯示設(shè)備的發(fā)展,一塊精彩的屏幕不僅讓手機具備通訊功能,還同時具備了很多以前不可想像的娛樂功能。

  人們獲取信息的方式很多,80% 以上的信息獲取來自于眼睛所見。顯示屏作為手機最重要的顯示輸出設(shè)備,已經(jīng)成為各家手機生產(chǎn)廠商爭奪市場的有力武器。手機顯示屏的尺寸由最初不到1 英寸發(fā)展到現(xiàn)在的4.3 英寸,目前仍有擴大顯示尺寸的需求。但是根據(jù)人體工學的考慮,迫于人手對于手持終端舒適性的要求,屏幕不能無限制擴大。如何提升手持式移動終端的顯示效果是各家手機生產(chǎn)商需要深入考慮的問題。

  手持式移動終端顯示器從最初的單色LCD 顯示屏幕,到STN、CSTN 顯示技術(shù),再到TFT、OLED顯示屏,甚至于三星提出的Super OLED 的概念。

  顯示技術(shù)幾乎見證了手機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程,當手機進入彩色顯示時代后,各大廠商紛紛以手機屏幕作為手機高低檔次的分水嶺。

  目前,對于手持式移動設(shè)備顯示器顏色的討論愈演愈烈,在各個手持式設(shè)備的參數(shù)說明中對于顯示顏色從最初的4,096 色到65K 色再到262K 色,甚至現(xiàn)在大部分高端手持式移動設(shè)備上出現(xiàn)的16M 顯示顏色,但對于其中的含義往往讓人摸不著頭腦。此篇文章以常用的液晶顯示器為例,將詳細解釋顯示器顏色實現(xiàn)原理,并加以實際數(shù)據(jù)測量和顯示效果的對比,來闡述不同顏色深度對手持式移動設(shè)備顯示器顯示效果的影響。

  1 理論分析

  1.1 顏色深度

  顏色深度簡單地說就是顯示器最多支持多少種顏色,一般是用“位”來描述,所以也稱為位深度。一般來說,能顯示的顏色越多越能顯示復雜的圖像,畫面的層次也越豐富。液晶顯示器每個像素點由3 個子像素組成,分別為紅色、綠色和藍色。

  通過嚴格控制和改變液晶上所施加的電壓,每種子像素呈現(xiàn)不同的灰階。在結(jié)合了這三種子像素后,可以得到一個可以顯示不同顏色的顯示屏。

  例如:

  R4*G4*B4 即2^4*2^4*2^4=4,096

  R5*G6*B5 即2^5*2^6*2^5=65K

  R6*G6*B6 即2^6*2^6*2^6=262K

  R8*G8*B8 即2^8*2^8*2^8=16M

  市面上所說的1,600 萬色即24 位(bit),26 萬色即18 位(bit),而65K 色也就是16 位(bit)。;圖1中顯示了市面上部分手機的顏色,可以看到,目前大多數(shù)手機廠商特別是手機大廠會選擇24bit,也即1,600 萬顏色。

  

  圖1 市面上常見手機的屏幕參數(shù)

 

  1.2 手機顯示屏顏色深度的實現(xiàn)

  手機顯示的圖片通過CPU 接口以12bit、16bit、18bit 或者24bit,通過液晶顯示器接口按照時序控制傳入液晶顯示器控制芯片內(nèi),一幀圖片經(jīng)過GRAM 暫存后,數(shù)據(jù)以不同電壓形式驅(qū)動液晶扭轉(zhuǎn)實現(xiàn)不同的灰階,從而實現(xiàn)豐富的色彩顯示。

  圖2 顯示了一個典型的主控端的連接方式,CS、RS、WRB、RDB 是控制型號,分別是片選信號、數(shù)據(jù)或命令、寫/ 讀信號,按照一定的時序控制,數(shù)據(jù)得以傳輸,畫面才能正常顯示。

  

  圖2 主控端連接方式

  圖3 所示為顯示屏驅(qū)動到液晶扭轉(zhuǎn)從而實現(xiàn)不同灰階的過程,圖片信息經(jīng)GRAM 后,每個像素(pixel)都分成RGB 三部分,其灰階信息也變成數(shù)字信號,經(jīng)由驅(qū)動端對應不同的驅(qū)動電壓去控制液晶的扭轉(zhuǎn),達到不同的光通過液晶面板,從而達到不同的亮度,再經(jīng)過濾光片后,從而將需要顯示的圖片呈現(xiàn)出來。

  

  圖3 顯示屏驅(qū)動到液晶扭轉(zhuǎn)實現(xiàn)不同灰階

  圖4 顯示了圖片的數(shù)據(jù)是怎樣實現(xiàn)灰階的。第一個是典型的24bit 顯示接口,數(shù)據(jù)通過GRAM 后轉(zhuǎn)換成8bit Red、8bit Green 和8bit Blue.同理,18bit 的顯示接口將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RGB 666,16bit 的顯示接口將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RGB 565,繼而混色成0到255 灰階的不同色彩。

  

  圖4 圖片數(shù)據(jù)的灰階實現(xiàn)

  2 實驗驗證

  針對不同位深的手持式移動設(shè)備液晶顯示器,從240 灰階到255 灰階,液晶顯示屏的亮度差異如圖5 所示。對于24bit 位深的液晶顯示器,能精確到1 個灰階的變化,曲線呈現(xiàn)緩慢、均勻的變化。對于16bit 位深的液晶顯示器,對于16 個均勻灰階(240~255),只能呈現(xiàn)出兩個亮度的變化,即對于跨度8 個灰階只有一次亮度變化。對于18bit位深的液晶顯示器,介于16bit 和24bit 之間,對于4 個灰階跨度有一次亮度變化。也就是說,1,600 萬色的顯示屏能體現(xiàn)出細微的色彩差異,提供給使用者更細膩和豐富的色彩感受。

  

  為了能更直觀地比較16bit、18bit 和24bit 的顯示效果差異,特地做了不同位深的手機顯示效果對比,從左到右分別為1,600 萬色、26 萬色和65,000色,如圖6 所示:在西紅柿的高光部分1,600 萬色色彩過渡平滑、自然,看不到不均勻的顯示,26 萬色的顯示效果稍遜,而65,000 色能明顯看出不均勻的顯示。

  

  圖6 16bit、18bit 和24bit 的顯示效果對比

  同樣在人物的圖片中,從胳膊的細節(jié)處也能看出差異。

  從圖片真實的顯示效果可以看出,在顯示非常多色彩的細節(jié)部分,如天空、人物面部、皮膚等方面,位深越大,顏色還原能力越好,色彩過渡越平滑、自然。

  3 結(jié)論

  顏色深度越高,手持式移動設(shè)備液晶顯示屏的圖片顯示效果越好,特別是圖片對顏色要求比較高時,較高的顏色深度能保證圖片細節(jié)部分色彩平滑過渡,最大程度地還原圖片本身的質(zhì)量。搭配較高分辨率攝像頭的手持式移動設(shè)備尤其要注意考慮拍照預覽和照片回放時,位深度對顯示效果的影響。

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