为什么不同设备上色彩显示不同?

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很常见的一种误解是:所有电子设备应该都会显示同样的色彩,尤其是同品牌同型号的设备。但其实不然。你有没有想过,到底是什么原因导致图像显示产生差异?

很常见的一种误解是:所有电子设备应该都会显示同样的色彩,尤其是同品牌同型号的设备。但其实不然。一个简单的例子就可以说明:当你把同一个图像放到并排两个监视器上,至少95%的可能性两个图像显示得不一样,很可能是图1展示的状况。其实监视器不需要同品牌同款,但为了更彻底地显示差异,图上四台都是完全相同的监视器。

同样的设备上显示出了不同的色彩。

图1:同款设备上显示出了不同的色彩

另一个能看到这种现象的地方就是在你选购电视的时候。大部分人到大型电子商城的时候都是通过看展出的产品来挑电视。然后挑一台色彩或画质(或价位)最让你满意的。视觉上很容易指出每家厂商都对显示器进行过增强处理来显示他们认为最佳的画质。监视器、投影仪、打印机和许多其他电子产品也是如此。虽然图像来自同源(可能是店里制作的广播片段或是电视机内置的展示视频),但你是否想过,到底是什么原因导致图像显示产生差异?

除了厂家和店家对色彩设置做过微调,还有另外两个主要原因导致不同设备上色彩重现有所不同。第一个原因是每种设备背后的混色原理不同,第二个原因主要是因为量产偏差。

图2:(a) 使用RGB色光混色/(B) 使用CMY色料混色

首先我们来谈谈混色原理。有两种混色方式。一种使用色光,另一种使用色料。图2a展示的就是使用红、绿、蓝光进行混色,而图2b展示的是使用青、品红、黄色料进行混色。在图2a中,当红绿蓝光加在一起时看到的是白光。红绿光相加看到黄色;而红蓝光相加看到品红色光。

而当谈到配色方案时,我们通常把青、品红、黄(图2b)作为“原色”,而红、绿、蓝(图2a)为“间色”。此时色彩是通过使用滤光介质去除白色中的反射而创造的,这方混色法称作“减色法”。相反,通过红绿蓝光相加形成白光的方式称为“加色法”。

差别在于,如果想要使用色料或墨水利用“加色法”创造色彩,必须要把色料或墨水施在一种基质上,比如画纸或画布。所以可以把图2b的白色想像成画纸或画布的白。在这些材质表面上,混合青色和品红色色料就能看到蓝色,而混合品红色和黄色色料就会看到红色。当青、品红、黄三色色料混合时,理论上会得到黑色。

图3:加色法系统

图4:减色法系统

当数字化重现图像时,比如在监视器或放映机上显示图像,通常使用的是“加色法”,如图3所示。当图像以硬拷贝重现时,比如使用打印机或打印图像时,使用的是”减色法“,如图4所示。不难看出,加色法与减色法的间色刚好相反。两个系统当中创造黑与白的理念也刚好相反。由此可见监视器与放映机所创造的色彩与印制媒介的色彩是不同的,主要由于两者混色方式不同。

不同设备上色彩差异的第二个原因是存在量产偏差。产生这些色彩的方式不同。我们看图5,以生产的普通监视器为例来解释。

图5:LCD面板主要组件

图5展示了监视器面板的主要组件。一片面板中至少有10层不同的组件。影响色彩的主要组件包括:

1.背光模块

2.偏光片

3.TFT基板

4.液晶

5.彩色滤光片阵列板

6.彩色滤光片基板

材质差异与制造流程可能会导致在量产每一层组件时存在微小偏差。为了确保生产速度与造价合理,每个组件的偏差通常约为5%。假设我们严格质控将每个使用的组件偏差收紧到2%。10层组件下来,整个面板的偏差很容易达到15%~20%。因此,当工厂不经调整或不校正就直接使用出厂面板时,每组面板的色彩一定差异很大。这对监视器、放映机、电视甚至打印机来说是很典型的情况。

总结起来,造成不同设备色彩显示存在差异有3个原因。首先,因为每家厂商都有各自的色彩平衡偏好。第二,不同媒介的基础混色原理不同。第三,量产中存在偏差。(T)

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