一款基于液晶電視GAMMA校正及色溫自動調整系統

一、對灰階的影響

從圖1所示的GAMMA曲線，可見顯示器機暗場的灰階變化太慢，亮場亮度變化也不夠快，暗場亮度和最大亮度均不夠。第2灰階相對于第1灰階，亮度只變化了0.1cd/m2，不能反映顏色的變化。最大亮度和最小亮度之比只有108。從圖2所示的GAMMA曲線，可見顯示器機暗場的灰階變化比較有層次，亮場亮度變化比較快。這一曲線比較符合人眼的視覺特性。最大亮度和最小亮度之比達到152。從圖3所示的GAMMA曲線，可見顯示器機暗場的灰階亮度變化太快，亮場的亮度變化不夠明顯，亮暗場太過明亮。亮場最后二個灰階的亮度基本一樣。最后一個灰階的亮度只比前一灰階的亮度增加了0.66％。

二、 GAMMA曲線對白平衡的影響

圖2所示的GAMMA曲線可以清楚地看出各個灰階的色坐標誤差不大。從第二個灰階起，Δxmax=0.013， Δymax=0.016。相鄰的兩個灰階，Δxmax=0.005，Δymax=0.011。如果紅綠藍三色GAMMA曲線變化趨勢不一致，如在某個灰階，三色中某一顏色的變化規律突然發生較大的變化，GAMMA曲線發生偏折，偏離其他顏色的GAMMA曲線，將使灰階的顏色發生變化，出現了白平衡誤差。圖4和圖5是另一組測量數據。紅綠藍三色GAMMA曲線不一致，沒有進行嚴格的GAMMA校正。不同的灰階上，顏色變化比較明顯。即使在比較亮的情況下，從第11個灰階到最后一個灰階，顏色變化仍非常明顯，色坐標變化很大，Δx=0.019，Δy=0.034。這同CRT彩電明顯不同。CRT彩電在亮場顏色變化不大。而且，當亮度對比度改變時，紅綠藍三色GAMMA曲線變化不一致，灰階顏色隨著發生變化。比較相同的亮度，不同的亮度對比度控鍵下的顏色，就會發現這一現象。比較圖4和圖5，亮度在120 cd/m2左右，同一亮度的灰階顏色的誤差，Δx=0.016， Δy=0.020。而圖1～圖3所示的GAMMA曲線，亮度在120 cd/m2左右，同一亮度灰階顏色的誤差很小，Δx=0.002，Δy=0.003。

三、GAMMA校正及系統框架

如圖6所示，系統組成：工控電腦一臺配自動調整系統軟件，視頻信號發生器一臺，液晶電視一臺，色彩分析儀一臺，I2C總線數據調整接口板一塊。

系統工作原理：視頻信號發生器發出AV、VGA、HDMI等多種模式的黑白信號，電視機根據當前的工作模式顯示相應模式的信號。非接觸式的色彩分析儀采集當前信號的色度和亮度數據，并把數據傳送給工控電腦，工控電腦把當前采集到的色度和亮度數據及機內存儲的標準色度和亮度數據進行比較判斷并自動調整，直到滿足所設定的誤差要求后停止調整，顯示合格，并通過選定的通訊方式把當前數據寫到電視機的E2PROM中。

液晶顯示器GAMMA校正及色溫自動測試調整系統的主要技術指標：

（1）測試功能：亮度Y，色品坐標x、y，色溫Tc（K）

同時模擬顯示ΔR／G、ΔB／G、ΔG。

（2）色坐標測量精度： x，y≤±0.002（定標后）。

（3）亮度測量范圍：低亮1～12 cd/m2，高亮51～5000cd/m2。

（4）亮度測量誤差：Y精度 ±2%±1位數值(經校正LCD 9300K)。

（5）色度精度：Y>10nit 時 ≤ ± 0.002，Y≤ 10nit 時 ≤ ±0.005（標準光源標定后）。

（6）GAMMA曲線的測量及校正：可分別測量和校正VGA、AV等信號下的紅綠藍三色GAMMA曲線。

（7）白平衡自動調整：支持VGA、AV等信號下多種色溫的白平衡自動連續調整。調整速度，每種色溫不超過15秒。

（8）測量距離:0至140mm.可進行接觸式測量，避免外界光線的干擾。

（9）測量通道：100個。可任意修正和儲存。

（作者單位：廣東省河源市技工學校）