技術(shù)講解,激光投影色域與國畫(huà)色彩管理方案

　　色域的概念

　　想弄清楚色域的概念，必須先搞明白一些基本理論。

　　同色異譜現象

　　人眼看上去相同的顏色，可以由不同顏色的光混合來(lái)實(shí)現

　　不同波長(cháng)光的顏色是不同的，人的眼睛大概能感受到光波長(cháng)范圍為380nm到760nm。太陽(yáng)光下你看到物體的顏色是由這些不同波長(cháng)的光疊加產(chǎn)生，其中有的光顏色亮，有的光顏色暗。但是同樣的顏色，例如你中午吃掉的那個(gè)橙子的顏色與你在手機上看到的同一只橙子的照片都是橙色，在你看來(lái)，它們沒(méi)有兩樣——而實(shí)際上，你的手機根本無(wú)法發(fā)出對應橙色波長(cháng)的光，你看到的橙色其實(shí)是你的視網(wǎng)膜同時(shí)接收到紅綠藍三種顏色經(jīng)過(guò)精細的混合之后的“假橙色”。對于人類(lèi)，同樣的顏色感受其實(shí)是可以由不同的光譜刺激得到的，這是目前顯示行業(yè)的基礎。

　　目前顯示行業(yè)最常用的顏色還原光譜利用了最為簡(jiǎn)單的組合：紅綠藍(RGB)三原色。三原色理論可以用一句話(huà)概括的說(shuō)明：

　　任何一種你能看到的顏色都可以通過(guò)紅綠藍這三種不同顏色的光按比例混合而成

　　這種說(shuō)法不太準確，但是有助于你理解下邊的內容。背后的基礎則包括人眼視網(wǎng)膜不同感光細胞對波長(cháng)的選擇性反應。證明這一觀(guān)點(diǎn)的實(shí)驗則是色匹配實(shí)驗。

　　色匹配實(shí)驗 　　人類(lèi)色覺(jué)的分解可以用實(shí)驗的方法獲得

　　拿一張白紙，中間隔開(kāi)一分兩半。左邊用真正的橙色光照亮，右邊用紅、綠、藍三種顏色的光混合照射。假如你不厭其煩的調整右邊三種光的亮度比例，終于在某個(gè)比例的時(shí)候左右的顏色看起來(lái)是相同的，恭喜你，你獲得了左邊橙色對應的三原色值，完成了色匹配實(shí)驗。

　　有了三原色理論的支持，理論上我們不需要發(fā)出可見(jiàn)光光譜上的每一個(gè)光波長(cháng)，只要發(fā)出紅綠藍三種顏色的光然后在改變他們的比例就可以讓人誤以為他看到了某種特定的顏色，也就是對于顏色我們只需要關(guān)注這三種基本顏色的比例就好，并且規定當紅綠藍三色比例相加永遠等于1。接下來(lái)的問(wèn)題就很簡(jiǎn)單了，各種不同的顏色對應的紅綠藍比例值都是多少?

　　色域圖 　　用數學(xué)的方法來(lái)描述顏色的范圍

　　首先用來(lái)測試的顏色當然是最基本的顏色：可見(jiàn)光單一波長(cháng)所對應的顏色。由于人為的規定了RGB三色等比例相加等于1的時(shí)候為白色，我們就可以用兩個(gè)顏色R和G的比例值作為平面坐標系下的兩個(gè)方向軸，然后任意三個(gè)不同RGB比例都可以繪制在一個(gè)平面直角坐標系中。以R比例作為橫軸，G的比例作為縱軸，采用色匹配試驗的方法去獲取380-760nm的單色波長(cháng)對應的三色比例值如下圖所示：

　　這張圖有一個(gè)問(wèn)題：顏色的坐標出現了“負值”。而負值產(chǎn)生的原因是：有一些顏色是無(wú)法用RGB三色的疊加來(lái)實(shí)現的，對于這些顏色，需要將RGB中的一種顏色疊加在要匹配的顏色中去，也就是說(shuō)對于某種特定顏色C，存在這樣一種情況：顏色C+紅色 = 綠色+藍色，這里的等號是指等效。如果將紅色將從左邊移到等式右邊，便有了負號。

　　但是負號的引入對于人們的使用有著(zhù)諸多的不便，所以人為引入了虛擬的三個(gè)原色XYZ，然后通過(guò)數學(xué)變換的方法將存在負數的r-g坐標系變換成了所有坐標值都為正數的x-y坐標系，如下圖所示：

　　上圖就是常見(jiàn)的CIE1931色品圖。CIE是國際照明委員會(huì )的簡(jiǎn)稱(chēng)，這套系統是在1931年正式被接受的。

　　然而基于x-y坐標系下的CIE1931色域圖存在一個(gè)問(wèn)題：該坐標系下的色彩空間是不均勻的——從同一點(diǎn)出發(fā)，沿兩個(gè)不同的方向行進(jìn)相同的距離，色彩的變化量是不均勻的，有可能第一個(gè)方向變化了5種顏色，而另一個(gè)方向變化了將近500種。這樣就給實(shí)際的應用帶來(lái)了很大的麻煩。為此，國際照明委員會(huì )在1960年的時(shí)候通過(guò)了一種新的色坐標系統，將x-y坐標系進(jìn)行數學(xué)上的變換，新的坐標用u，v來(lái)表示，形成了1960 CIE-UCS色坐標系統，如下圖所示：

　　在這個(gè)新的色坐標系統中顏色的變化已經(jīng)比較均勻，然而隨著(zhù)時(shí)間的發(fā)展更多的研究表明該坐標系的上部所代表的顏色如黃、橙、紅等在現代的工業(yè)如食品、石油、油漆中應用廣泛，但是這部分的區域卻較為狹窄。因此，在1976年人類(lèi)又人為的將這部分空間放大，通過(guò)坐標變換的方法得到了新的坐標系u’,v’，即CIE1976 u’v’坐標系，如下圖所示：

　　關(guān)于色彩空間的研究還在繼續，但是目前CIE 1976 u’v’坐標系是一個(gè)國際通用且較為實(shí)用的色坐標系統?？赡苡捎跉v史的原因CIE 1931 xy坐標系出現的頻率更高，但是這兩種色坐標系統是不矛盾的，可以通過(guò)數學(xué)的方法進(jìn)行轉換。

　　Pointer色域 　　你在自然界看到的實(shí)際顏色范圍

　　實(shí)際生活中我們所看到的物體反射的光譜其實(shí)很雜，并不是由單一的波長(cháng)構成。有一個(gè)叫M.R. Pointer的人做了一系列的實(shí)驗，并且在1980年將結果以論文《The Gamut of Real Surface Colours (真實(shí)物體表面顏色色域)》的形式發(fā)表。從該論文摘要來(lái)看這位Pointer先生采樣了4089個(gè)真實(shí)物體的顏色樣本并獲得了它們在xy空間中的色坐標。簡(jiǎn)單的說(shuō)：你能看到的自然界絕大部分顏色都在這個(gè)范圍里了，如下圖所示：

　　接下來(lái)的事情就簡(jiǎn)單多了。既然顯示技術(shù)的目的是為了“還原物體的真實(shí)顏色”，那么我們其實(shí)不需要把可見(jiàn)光譜上的每一個(gè)顏色都實(shí)現，我們只要還原Pointer色域范圍內的顏色就可以了。也就是說(shuō)Pointer色域的實(shí)際應用意義更大。對于三原色理論來(lái)講，具體要做的事情就是選擇合適的三原色坐標，使得三個(gè)點(diǎn)所圍成的三角形盡可能的覆蓋Pointer色域的范圍。

　　ITU-R BT.709建議的色域

　　隨著(zhù)廣播電視相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，數字電視技術(shù)逐漸取代了傳統的模擬電視技術(shù)，高清晰度電視(HDTV)也開(kāi)始嶄露頭角。1989年ITU(國際電信聯(lián)盟——聯(lián)合國下屬組織，當時(shí)名為CCIR，即國際無(wú)線(xiàn)電咨詢(xún)委員會(huì ))將Pointer色域定為HDTV的目標色域。在1993年，ITU正式通過(guò)了標題為“Basic parameter values for theHDTV standard for the studio and for international programme exchange ”，編號為ITU-R BT.709-1的建議。編號中的R代表Radiocommunication(無(wú)線(xiàn)電通訊)，B代表Broadcasting(廣播)，T代表Television(電視)。從名字就可以看出該建議是針對HDTV提出的。在該建議中，規定了三原色色坐標如下：

　　將該色域圖繪制在CIE1976色坐標系統中如下圖：

　　按照這份標準最終得到的色域覆蓋了67.5%的Pointer色域。該色域的面積小于NTSC色域面積。BT. 709最后一次更新是在2002年，版本號為BT. 709-5。

　　中航國畫(huà)激光投影色彩管理方案

　　在當前投影機光源技術(shù)不斷進(jìn)化的同時(shí)，人們依然把焦點(diǎn)放在投影機的亮度和對比度指標上，色彩往往不受人們的關(guān)注，是色彩表現出來(lái)的差異總能讓人們一眼就能對當前顯示的畫(huà)面做出判定，因此色彩才成為專(zhuān)業(yè)性設備最重要的性能指標。

　　投影機由輸入到輸出，將輸入的視頻圖像信號通過(guò)光線(xiàn)呈現在熒幕上，在這個(gè)過(guò)程中我們需要做的就是將差異做到最小化，只有提供最為精準的色彩定義和色彩匹配，才能使我們所看到的、相機拍攝記錄的、投影顯現的三步統一，這也是我們當前作為顯示設備必須去完成的技術(shù)流程，并努力使投影顯現出來(lái)的畫(huà)面還原度能夠更高，更真實(shí)。

　　國畫(huà)投影機采用ELPD技術(shù)，在努力提升效率的同時(shí)，不斷提高畫(huà)面的色彩顯示效果，最新款機器搭配紅色激光不僅將單色純度提高一級，也將色域面積提升10%，一方面為了能更好的還原色彩真實(shí)度，另一方面我們也提供了多模式的顯示效果以滿(mǎn)足不同客戶(hù)的顯示需求，以使不同畫(huà)面色彩要求達到滿(mǎn)足，為此我們在光學(xué)設計、色彩配比、圖像處理以及情境模式設定等各個(gè)方面著(zhù)手以求將顯示效果達到令客戶(hù)滿(mǎn)意的狀態(tài)。

　　中航國畫(huà)4K雙色激光工程機LP50UM

　　亮度：ANSI 6000lm

　　分辨率：4K UHD (3840 x 2160)

　　紅藍雙色激光

　　ELPD激光顯示技術(shù)

　　超過(guò)20000小時(shí)(光衰不高于50%)

　　主動(dòng)式3D

　　電動(dòng)調焦/變焦，投射比：1.47 - 1.76：1

　　支持PIP/PBP

　　支持720度自由安裝

　　投影尺寸：60~300

　　HDBaseT支持網(wǎng)絡(luò )控制和視頻流

　　支持DisplayPort、DIV、HDMI、VGA

　　特點(diǎn)：

　　超高清分辨率

　　色彩飽和、真實(shí)

　　信號快速自動(dòng)搜索

　　長(cháng)壽命、高可靠性

　　密封模組設計全方位立體防塵

　　全金屬外殼，防火防塵防靜電

　　運營(yíng)安全度高

　　7*24小時(shí)全天候工作

　　5km高海拔工作

　　關(guān)于中航國畫(huà)

　　上海航空電器有限公司成立于1954年，隸屬于中國航空工業(yè)集團公司，是中航航空電子系統股份有限公司(上市公司，股票代碼：600372)全資子公司?，F有閔行、金山兩個(gè)廠(chǎng)區，總占地面積近12萬(wàn)平方米，擁有5家控股子公司，在職員工1100余人。

　　作為誕生于抗美援朝期間的新中國航空工業(yè)企業(yè)，60多年來(lái)，公司順應國防建設戰略，抓住改革開(kāi)放和航空機載行業(yè)飛速發(fā)展的歷史機遇，從最初的飛機電器零件維修起步，一路櫛風(fēng)沐雨，為國家重大裝備建設做出重大貢獻。期間，公司積極響應國家號召，向大西部輸出優(yōu)勢人才及技術(shù)設備，先后援建、包建了多家航空機載電器企業(yè)。進(jìn)入新世紀后，公司堅持聚焦戰略，對核心專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域持續進(jìn)行研發(fā)投入，以客戶(hù)需求和前沿技術(shù)驅動(dòng)創(chuàng )新，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。公司每年將銷(xiāo)售收入的10%以上投入研發(fā)，超過(guò)40%的員工從事創(chuàng )新、研究與開(kāi)發(fā)工作。公司獲得多項發(fā)明專(zhuān)利和國防科技進(jìn)步獎，擁有國家認定企業(yè)技術(shù)中心、國家認可實(shí)驗室以及配電系統、照明系統等專(zhuān)業(yè)級實(shí)驗室。