四色显示技术解析

钱塘在线

众所周知，RGB三原色是现在主流所采用的色彩模式。实际上，从目前用户的需求来看，应用RGB三原色技术的显示器已经可以满足人眼对色彩的要求，无论是色彩输入端还是色彩显示端，安于RGB显示的现状已经很多年了。不过，RGB模式并不能全面还原自然界人眼所能感知的色彩，显示设备巨头也一直致力于显示器色彩表现能力的突破提升。而由日本夏普公司所主导的 四色显示技术 已经在、电视等多个领域中现身，这项被业界视为 人类视觉史上革命 的技术有何奥妙?它能为我们的 视界 带来哪些变化?
色弱，LCD的遗憾
从中学的物理教科书就可以知道，颜色是由光的波长决定的，从红光(波长635nm)到蓝光(波长435nm)，人们大约可分辨出一百多种颜色。这种单波长的色光非常鲜艳，人们称为纯色。实际我们看到的颜色大多数是由许多种波长的光组成的。在很早以前人们就发现，人眼是一架不精确的光学鉴别器，它常常将不同光谱成分的色光看成同一种颜色。例如肉眼分不出哪一种白光是由太阳光连续光谱组成的，哪一种是由红、绿、蓝三种色光组成的，这叫同色异谱现象。实验证明，任取三种互不能由其他两个混合而成的色光，都可以组成人眼能分辨的任意色光。这就是三原色现象，也是我们实现彩色的理论基础。
通常的彩色显示系统都选用红、绿、蓝作为三原色，范围是由其红、绿、蓝三色材料在色度图中的坐标所围成的三角形内的面积表示。只不过显示器所能表示的颜色数是数字信号处理的概念，代表的是与图像处理单元的接口处红、绿、蓝三色信号的位数，如常见的红、绿、蓝各8位的系统可表示的颜色数为2的(3 8)次方=16.7百万色。色域图中的三个顶点分别对应了纯绿色(上部顶端)，纯蓝色(左下角)以及纯红色(右下角)，小小的色域图中已经将所有可见颜色包括其中。从理论上来讲，色度图内很小的一块三角形都可以表示无数种颜色，但这只不过是数字游戏，真正的彩色表现力是由色度图中的三角形面积大小来决定的。
目前等离子电视、CRT电视的色彩显示都是通过红、绿、蓝三色荧光粉受激发光来实现，所以其彩色表现力可以达到NT制CRT彩电的水平，而LCD的彩色则是由白色背光通过红、绿、蓝三色滤光片实现的，在颜色效果上赶不上等离子以及CRT，所以当把LCD与PDP和CRT彩电放在一起时，可以明显地感觉到面板的颜色鲜艳度较差。因此，如何改变LCD显示设备色弱的缺点成为了当前厂商们所需要解决的难题，在这种情况下夏普在三原色的基础上推出了四色显示技术，来实现更广阔的色域。
四色，让色彩更靓丽
所谓四色技术，就是指在传统液晶面板的红、绿、蓝三原色基础上新增加了一种颜色 黄色。如果将夏普的四色液晶屏和传统的ASV液晶屏对比，在放大镜下你就会发现采用了四色技术的液晶屏具有红色、绿色、蓝色、黄色一共4种颜色的像素晶格，而在传统的面板上，它们则都只有RGB三种颜色的像素晶格。
那为什么会单单将 黄色 加入面板之中?为什么不选择红色、绿色的补色呢?其实 原色 并非一种物理概念，反倒是一种生物学的概念，基于肉眼对于光线的生理作用。人的眼球内部有椎状体，能够感受到红光、绿光与蓝光，因此人类以及其他具有这三种感光受体的生物称为 三色感光体生物 。虽然眼球中的椎状体对红绿蓝三色的感受度并非最强，但是对于这三种光线频率所能感受的带宽最大，也能够独立刺激这三种颜色的受光体，因此这三色被视为原色。
有些物种的眼球具有四种不同的 感光体 ，例如鸟类，人类的眼球其实也具有第四种感光体，除了红绿蓝之外还有黄色。这也是为什么在自然界所有现实存在而理论上可以被人眼识别的色彩中，黄色占据了相当大的成分，比如在现在的广播电视信号中，黄色信号出现的频率相当高，警示也多以黄色为主。所以在增加一个新的色彩到液晶面板上的时候，厂商毫不犹豫地选择了黄色而不是其他颜色。由于四色技术在RGB三个子像素的基础上增加了一个黄色像素单元，这就意味着和传统的液晶面板相比，它的像素密度会提升30%。以FULL HD为例，具有四色技术的面板将具有1920 1080 4共829万个子像素点，而传统的全高清面板只拥有1920 1080 3一共622万个子像素点。
在传统的RGB三色液晶面板中，LCD所能达到的色域范围是由红色、绿色、蓝色三个原色的坐标点所围成的三角形面积决定的。当黄色被引入后，原先的三角形就变成了四边形，四边形所占的面积就是夏普四色面板的色域范围。通过分解，这个新的四边形可以看成是红绿蓝三点围成的三角形和红绿黄三点围成的三角形面积之和。这也意味着四色面板的色域范围得到了非常显著的提升。当然，通过传统的方式也可以实现很高的色域覆盖。不过以前的方式都是基于RGB三原色的框架，无论R/G/B三原色的坐标点如何移动，其面积仍然都是一个三角形，所能覆盖的色彩空间，在效果上并不能和四色面板全新的四边形相提并论。通过四色技术，显示设备可以更加生动地再现 金色 、 闪耀的金属色 、 明艳的黄色 等等传统三原色技术难以表现的色彩，拉伸了蓝色的表现色域，提高了蓝色、绿色和黄色的表现力，更能够有效地使用黄色波长，实现更广阔的色域，鲜活再现海洋以及天空的颜色。