观海微电子---LCD的gamma校正原理

Gamma简介
 Gamma校正
 Gamma调试
 Gamma应用 

 Gamma
了解gamma，需要从两个角度去说明：
（1）灰阶
所谓灰阶，是将最暗到最亮之间的亮度变化，划分为若干个等级，也就是若干个灰阶。

 

 

（2）人眼对亮度的感知特性
人眼对亮度的感知是呈非线性的，且人眼对黑暗环境下亮度变化的敏感程度，要比在亮环境中高出许多倍。

 

 

 

人眼感知与亮度之间的变化关系曲线就叫做Gamma(γ)曲线；这条曲线的指数就是Gamma(γ) ，
数学公式：输出=输入^Gamma；γ取值不同，曲线表现形式也不同。

 

 

 根据下图可知人眼感知的中灰色，其物理亮度值大约在的20%左右。

 

为了直观表示，实际的gamma曲线常用透过率-灰阶（T-L）的关系曲线图表示。 

 

  Gamma校正
数据信号8bit的TFT LCD 显示器的亮度从0%~100%（透过率） 划分为L0~L255共256个灰阶来表示。
根据人眼感知亮度的特性，人眼所感知的中灰色（即亮度的20%白色）为51阶，那么亮区为205阶；低灰度
值采样少，降低暗区分辨率；同时高灰度采样多，人眼又不容易分辨，这种分配的不均匀造成存储浪费。

 进行gamma2.2校正，将人眼感知到的中灰色（即亮度的20%白色）的阶值提升到128阶，亮部与
暗部均匀分布；低灰阶之下有更多了更多的灰阶信息，高灰阶进行了一定程度的压缩，即节省了图像的存储，
也实现了灰阶数与人眼感知亮度的变化呈线性关系的需求，提升了图像的分辨率。

  Gamma校正原理
对液晶显示器来说，灰阶预算是有限的，又因为人眼感知亮度的特性；所以gamma校正，就是为了平
衡暗部与亮度的分布，存储更多的信息，使TFT LCD呈现出来的图像是与人眼感知的是一致的。

 

 为什么选择Gamma2.2
1996年微软与惠普在特定光照下通过人眼对显示器的感受测试中得出2.2是一个较为适合的值，定
下了这个标准；Gamma 2.2是目前设置的标准，用于平衡真实颜色与显示器，可以产生逼真的色彩。

 模拟gamma2.2
gamma2.2的调试过程如下：
(1) 将背光源稳定于某一亮度，先测试最大亮度值和最小亮度值；
（2）然后调整Vcom电压使画面闪烁（Flicker）至最佳值；
（3）根据标准gamma2.2 曲线，得到每一灰阶对应的亮度；
（4）使用色彩分析仪测量实际的亮度；
（5）通过调整控制灰阶电压的寄存器，使每一灰阶达到标准的亮度值，直至符合标准曲线。

 digital Gamma
digital Gamma也称3Gamma：是通过对显示模组的R、G、B三种颜色分别进行调节，来调整屏幕的色温。
较低的色温会使图像呈现出暖色调，而较高的色温会使图像呈现出冷色调 。

 护眼模式
护眼模式的直接感受：就是屏幕变黄了，因为蓝色减少，红+绿=黄。
护眼原理：通过色温的调整，降低高能蓝光，将原本的光谱调整到偏暖色系。 

短波蓝光：波长处于400nm-480nm之间，波长最短，能量相对最高，瞳孔无法过滤蓝光，所以环境中有
害蓝光都会直达眼睛的黄斑区，长时间被蓝光直射眼睛会造成视力下降，甚至会让黄斑区病变的视觉细胞受损，
对眼睛的损害很大。

 

护眼模式就是通过digital Gamma实现的，其调试基于模拟的Gamma2.2。
1、在R不变的基础上，依次减小B的透过率；
（1）在模拟Gamma2.2的基础上，只调整B（蓝色）的透过率；
（2）测试图片：纯蓝色的灰阶图；
（3）测试分为8个不同的档位；

测试数据如下：

 

护眼模式的曲线图以及显示效果

 

 

 不同gamma取值的应用
gamma1.8
作用：可以增加整体色调亮度，使较暗的场景更清晰。
应用：比较非常适合观看电影，电视或场景或图片太暗的情况。 

 gamma2.4
作用：增强略微过亮的场景中的细节，提供增强的对比度，并提高鲜艳色彩的可视性。
应用：适合高清电视制作，以及Rec.709（高清电视的国际标准）色彩空间。

 gamma2.6
作用：用于突出显示图像和视频中明亮的色调对比度，其中较亮色调的差异难以察觉。
应用：电影制作。