ما هو التدرج اللوني؟

لقد مر تطوير شاشات LCD بعدة مراحل، بما في ذلك ترقية الإضاءة الخلفية من CCFL إلى شرائح الإضاءة LED، وتحويل الجسم من ثقيل إلى رقيق، وتوسيع التدرج اللوني من التدرج اللوني العادي إلى التدرج اللوني العالي، ومواصلة التطوير إلى التدرج اللوني الكمي. تكنولوجيا النقطة، من غير قابل للتعتيم إلى التعتيم الإقليمي. لقد تم تحسينه باستمرار لتوفير تأثيرات بصرية أفضل.

بالنسبة للمستخدمين مثل المصممين الذين لديهم متطلبات عالية للألوان، تعد معلمات التدرج اللوني للشاشة أمرًا بالغ الأهمية. لذلك، عند اختيار شاشة العرض، تعد معلمات التدرج اللوني من الاعتبارات المهمة جدًا.

ستقدم هذه المقالة بشكل منهجي تعريف ومعايير التدرج اللوني للشاشة، واستكشاف الأساليب السائدة المختلفة لتحسين التدرج اللوني العالي من خلال تقنية الإضاءة الخلفية، والتطلع إلى الآفاق المستقبلية لتقنية عرض التدرج اللوني العالي.

1. تعريف التدرج اللوني

التدرج اللوني هو مساحة اللون، ويشير اللون إلى اللون، ويشير التدرج اللوني إلى النطاق، وهو مجموع كل الضوء المرئي. هناك طريقتان لتمثيله في الفضاء ثنائي الأبعاد: 1) استخدام نظام الإحداثيات x و y (مساحة اللونية غير المنتظمة CIE 1931)؛ 2) استخدام نظام الإحداثيات u', v' (مساحة لونية موحدة CIE1976). الموضع المحدد باللون على مخطط مساحة اللونية هو منطقة لون الضوء المرئي، وهي على شكل حدوة حصان.

إذن ما هو المخطط اللوني للتدرج اللوني؟ نعلم جميعًا أن الأحمر والأخضر والأزرق هي الألوان الأساسية الثلاثة، وأي لون يمكننا التعرف عليه هو مزيج من ثلاثة أطياف ألوان مختلفة.

في عام 1931، اقترحت جمعية الإضاءة الدولية CIE مخطط التدرج اللوني CIE-XYZ، وهو مواصفات الألوان الشائعة الاستخدام في الصناعة.

يُظهر مخطط التدرج اللوني CIE-XYZ نطاق جميع الألوان التي يمكن للعين البشرية رؤيتها. تمثل الإحداثيات الأفقية والرأسية قيمة التحفيز، ويتكون التدرج اللوني من خط مستقيم ومنحنى. الطول الموجي للضوء المحدد على المنحنى هو بالنانو متر.

CIE-1931 مخطط لوني للتدرج اللوني

في الشكل أعلاه، تمثل المنطقة المقلوبة على شكل حرف "U" والمحاطة بخطوط منقطة نطاق الألوان المرئي للعين المجردة. تمثل المثلثات المحاطة بخطوط الألوان الثلاثة الأخرى نطاق الألوان الذي يمكن استعادته بواسطة كل معيار.

في الواقع، لا تزال تكنولوجيا العرض الأكثر تقدمًا غير قادرة على تحقيق جميع ألوان CIE-1931 بشكل كامل، لذلك وفقًا للتطبيق في التصوير الفوتوغرافي والفيديو والطباعة وغيرها من المجالات، قامت الصناعات المختلفة بصياغة معايير الألوان المقابلة واختيار مجالات محددة في مخطط لونية التدرج اللوني لـ CIE-1931 كمقاييس لتحديد مجموعة متنوعة من معايير التدرج اللوني.

2. 4 معايير التدرج اللوني المشترك

في الوقت الحاضر، هناك أربعة معايير للتدرج اللوني لشاشات الكمبيوتر الأكثر شيوعًا في السوق، وهي sRGB وNTSC وAdobe RGB وDCI-P3. يكمن الاختلاف بشكل أساسي في اتساع نطاق الألوان المغطاة.

تم تخصيص التدرج اللوني NTSC من قبل لجنة معايير التلفزيون الوطنية بالولايات المتحدة في عام 1953. وكان الهدف هو تخصيص مجموعة من معايير الألوان للتلفزيون الملون CRT الذي ظهر للتو في ذلك الوقت. إن معيار NTSC TV الذي أطلقوه هو عبارة عن مجموعة من بروتوكولات الإرسال الإذاعي والتلفزيوني، والتي تُستخدم في أنظمة الراديو والتلفزيون في الولايات المتحدة واليابان ودول أخرى. وبطبيعة الحال، هذا يعني أيضًا أن مساحة الألوان NTSC تستخدم بشكل أكبر في صناعة التلفزيون.

مساحة الألوان sRGB هي مساحة ألوان تم تطويرها بشكل مشترك بواسطة Microsoft وHP في عام 1996. نظرًا لقاعدة المستخدمين القوية لنظام Windows، تدعم جميع الأجهزة الرئيسية تقريبًا، بدءًا من أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة Mac إلى الكاميرات والماسحات الضوئية والطابعات وأجهزة العرض وما إلى ذلك، sRGB. تعتمد مساحة الألوان لمعظم المحتوى الموجود على الإنترنت، بما في ذلك النصوص والصور ومقاطع الفيديو، أيضًا على sRGB.

Adobe RGB عبارة عن مساحة ألوان أطلقتها شركة Adobe المتخصصة في تصنيع البرامج في عام 1998. وكان الهدف الأصلي هو تضمين كل من sRGB (مساحة ألوان شائعة الاستخدام في أجهزة الكمبيوتر) وCMYK (مساحة ألوان شائعة الاستخدام في الطباعة)، بحيث يمكن للصور الرقمية الملتقطة أن لا يتم عرضها وتحريرها بشكل طبيعي على أجهزة الكمبيوتر فحسب، بل تتم طباعتها أيضًا بألوان صحيحة وبدون فقدان أي بيانات. يغطي Adobe RGB نطاقًا أوسع من الألوان مقارنة بـ sRGB، ويفضله المصممون، لذلك يستخدم على نطاق واسع في التصوير الفوتوغرافي الاحترافي ومجالات ما بعد الإنتاج.

DCI-P3 عبارة عن مساحة ألوان تستخدم في دور السينما الرقمية، لذلك غالبًا ما يتم الترويج لها على أنها "مساحة ألوان الفيلم". إنه معيار التدرج اللوني الذي تهيمن عليه التجربة البصرية البشرية، والذي يتوافق مع التدرج اللوني الكامل الذي يمكن عرضه في مشاهد الأفلام قدر الإمكان، ويحتوي على نطاق أوسع من أنظمة الأحمر/الأخضر. يتم استخدامه حاليًا على نطاق واسع في منتجات Apple، لذلك إذا كنت تستخدم MAC، فحاول اختيار شاشة ذات تغطية ألوان DCI-P3 عالية لتحقيق نتائج جيدة.

تفصيل. 2020 هو معيار التدرج اللوني الواسع المناسب لأجهزة التلفزيون عالية الدقة وأجهزة تلفزيون 4K المستقبلية.

3. كيفية اختيار الشاشة حسب التدرج اللوني؟

Adobe RGB هو معيار التدرج اللوني الذي أطلقته شركة Adobe. بالنسبة للمستخدمين في مجالات تحرير الصور وتصنيف الألوان وتحرير الفيديو والطباعة والنشر والمستخدمين ذوي متطلبات الألوان العالية، يمكنك إيلاء المزيد من الاهتمام لعرض التدرج اللوني لقيم Adobe RGB.

معيار التدرج اللوني sRGB هو تعريف مقترح لأجهزة الكمبيوتر الخارجية. بالنسبة للمكاتب العادية وتصفح الويب، ما عليك سوى شراء أجهزة التدرج اللوني sRGB.

NTSC، كمعيار تلفزيوني، لديه أيضًا نطاق ألوان أوسع بين الثلاثة. لذلك يمكن لممارسي صناعة الراديو والتلفزيون والسينما والتلفزيون بين مستخدمي الشاشة الرجوع بشكل أساسي إلى قيمها. في صناعة شاشات الكريستال السائل LCD، يتم عادةً قياسها وفقًا لمعيار التدرج اللوني NTSC.

التدرج اللوني DCI-P3 مناسب لممارسي السينما والتلفزيون.

رابعا، العوامل المؤثرة على حجم التدرج اللوني

هناك عاملان مباشران يؤثران على حجم التدرج اللوني: مرشح الألوان (CF) المستخدم على زجاج LCD؛ تصميم الإضاءة الخلفية.

يتم إعادة مزجه بواسطة R/G/B بعد النفاذية CF. تستخدم نماذج مختلفة من OC مرشحات ألوان مختلفة، الأمر الذي يتطلب منا استخدام مناطق مختلفة من ألوان الضوء الأبيض LED لضبط إحداثيات لون النقطة البيضاء لشاشة LCD.

يتطلب تصميم الإضاءة الخلفية أن تكون ذروة الطيف للضوء الأبيض LED RGB قريبة من ذروة مرشح RGB لـ CF، وفي الوقت نفسه، يكون عرض نصف الموجة لألوان RGB الثلاثة ضيقًا قدر الإمكان لتقليل التأثير المتقاطع من RGB، وذلك للحصول على قيمة التدرج اللوني أعلى.

خمس طرق شائعة لتحسين التدرج اللوني

بعد التأكد من زجاج LCD، يتم أيضًا تثبيت CF. العامل الرئيسي لتحسين التدرج اللوني لشاشة LCD هو الإضاءة الخلفية. في تصميم الإضاءة الخلفية، هناك طريقتان لتحسين التدرج اللوني:

شاشة LCD السائلة نفسها لا تعرض الصور. السبب وراء إمكانية رؤية الصور هو أنه يجب إضافة إشارات كهربائية إلى البلورة السائلة ويلزم وجود إضاءة خلفية. في هيكل الزجاج البلوري السائل، يتأثر التدرج اللوني بمرشح الألوان (Color Filter، والمختصر بـ CF)، والذي يتكون من ثلاثة مرشحات: الأحمر والأخضر والأزرق. يمكن فقط لمصادر الضوء ذات الطيف القريب من الفلتر المرور عبر الفلتر. بعد مرور الضوء الأبيض LED عبر CF، يتم الحصول على ضوء أبيض مختلط جديد.

1. استخدم مؤشر LED ذو التدرج اللوني العالي لتحسين التدرج اللوني

يتكون الضوء الأبيض LED مع التدرج اللوني العادي من رقاقة الضوء الأزرق + مسحوق Yag، ويبلغ التدرج اللوني NTSC حوالي 72%. هناك العديد من الطرق لتحقيق التدرج اللوني العالي لمصابيح LED. وفيما يلي مقارنة بين الحلول المعنية، انظر الشكل أدناه.

رقاقة + مسحوق أخضر + محلول مسحوق أحمر جديد، المفتاح لتحقيق التدرج اللوني العالي LED يكمن في اختيار المعلمات مثل قيمة الذروة وعرض نصف الموجة لمسحوق اللون. يتم اختيار طيف مسحوق اللون ليتوافق مع طيف مرشح الألوان، ويكون عرض نصف الموجة لطيف الانبعاث ضيقًا، وذلك لتحسين التدرج اللوني LED بشكل فعال.

نحن هنا نركز على المسحوق الأحمر الجديد KSF. KSF وKGF وKTF كلها فوسفورات فلوريد، منها KSF عبارة عن بلورة مكعبة، وKGF وKTF عبارة عن بلورات سداسية. المسحوق الأحمر الجديد (KSF) عبارة عن فلوروسيليكات البوتاسيوم المثار بواسطة المنغنيز رباعي التكافؤ، والذي يستخدم على نطاق واسع في سلسلة الألوان العالية LED. فوسفور KSF استرطابي ويتأكسد بسهولة.

في درجات حرارة عالية، فإنها تخضع بسهولة لتفاعلات كيميائية عكسية مع الماء، ويتغير لون الانقسام من البرتقالي إلى البني. سوف يتحلل سطوع فوسفور الفلوريد بشكل كبير في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة، ويمكن أن يعود إلى وضعه الطبيعي بعد عودته إلى درجة الحرارة العادية. نظرًا لخصائص فوسفور الفلورايد، فإن ظروف تخزينه صارمة للغاية، ومن الضروري تجنب تلف المسحوق بسبب درجة الحرارة والرطوبة؛ أثناء عملية التطبيق، تكون المواد ذات إحكام جيد للهواء وتبديد الحرارة مطلوبة، لذلك يجب تحديد دعامة LED والغراء بطريقة مستهدفة.

2. استخدم النقاط الكمومية لتحسين التدرج اللوني

النقاط الكمومية هي بلورات نانوية شبه موصلة، ومكوناتها الرئيسية هي: ذرات الزنك والكادميوم والسيلينيوم والكبريت. يحد الكم من مساحة الإلكترونات والثقوب، مما يمنح النقاط الكمومية بنية منفصلة لمستوى الطاقة. تبعث النقاط الكمومية ضوءًا ملونًا عند تحفيزها بالضوء أو الكهرباء. ستتسبب الأحجام المختلفة للنقاط الكمومية في إثارة طيف النقاط الكمومية لتكون في نطاقات مختلفة. يمكن تعديل حجم النقاط الكمومية أو مكوناتها المختلفة وفقًا للاحتياجات، بحيث تبعث النقاط الكمومية طيفًا واحدًا ومتماثلًا.

الخصائص الرئيسية للنقاط الكمومية هي كما يلي: البلورات النانوية بحجم جسيم يتراوح من 1 إلى 10 نانومتر؛ التفاعلات الكيميائية مع الماء والأكسجين سوف تسبب الفشل؛ يمكن أن ينبعث منها ضوء بتردد معين تحت تأثير الكهرباء أو الضوء، ومواد الانارة غير العضوية أكثر استقرارًا من مواد الانارة العضوية، ولها كفاءة مضيئة أعلى؛ اللون الانارة واحد ونقي، وعرض نصف الموجة ضيق للغاية (أقل من أو يساوي 35 نانومتر)؛ التطبيق العملي قابل للتشغيل بدرجة عالية، ويمكن انبعاث ألوان مختلفة من الضوء بمجرد تغيير حجم النقاط الكمومية.

من الناحية البيئية، تنقسم النقاط الكمومية إلى نوعين: النقاط الكمومية الكادميوم والنقاط الكمومية الخالية من الكادميوم. في الوقت الحاضر، تتفوق النقاط الكمومية التي تحتوي على الكادميوم على النقاط الكمومية الخالية من الكادميوم في التدرج اللوني وكفاءة الإضاءة، كما أن تكلفة النقاط الكمومية المحتوية على الكادميوم منخفضة نسبيًا في تكاليف تصميم الإضاءة الخلفية ذات التدرج اللوني العالي. محتوى الكادميوم في مكونات النقاط الكمومية منخفض نسبيًا ويدخل في نطاق لوائح حماية البيئة، لذلك تستخدم النقاط الكمومية المحتوية على الكادميوم على نطاق واسع في الصناعة؛ النقاط الكمومية الخالية من الكادميوم غير ضارة وصديقة للبيئة، وسيكون اختراقها هو الاتجاه التالي لتطوير النقاط الكمومية.

في مجال تكنولوجيا العرض، تشمل التطبيقات الرئيسية للنقاط الكمومية جانبين: استنادًا إلى الخصائص الكهربية للنقاط الكمومية، تطوير تقنية عرض الصمام الثنائي الباعث للضوء بالنقاط الكمومية، وهي QLED؛ استنادًا إلى خصائص التألق الضوئي للنقاط الكمومية، تحويل النقاط الكمومية إلى أفلام كمومية أو لوحات نشر النقاط الكمومية، وتطبيقها على تقنية الإضاءة الخلفية ذات التدرج اللوني العالي. عند استخدام النقاط الكمومية في عبوات LED، يصعب حل مشاكل تبديد الحرارة وحاجز الماء والأكسجين. عند تطبيقه على الأغشية وألواح الانتشار، يكون تأثير العرض أفضل والموثوقية أقوى.

سادسا، آفاق تكنولوجيا الإضاءة الخلفية ذات التدرج اللوني العالي

تعد الدقة والتدرج اللوني من المشاعر الأكثر بديهية للمستخدمين تجاه جهاز العرض. في الوقت الحاضر، تلبي دقة 4K/8K احتياجات المستخدم من الوضوح إلى حد ما، وسيكون التدرج اللوني هو النقطة الساخنة التي سيتبعها المستخدمون بعد ذلك.

يتيح تحسين التدرج اللوني للأشخاص فهم إمكانيات عرض الألوان للجهاز بشكل أكثر سهولة، مما يحسن التجربة الحسية للمستخدم بشكل كبير. مع تطور المجتمع وتحسين المستوى المادي، يتحسن باستمرار سعي المستخدمين للمنتجات الإلكترونية. في السنوات القليلة المقبلة، ستستمر نسبة التدرج اللوني العالي في الزيادة، وقد يكون الدخول في عصر عرض التدرج اللوني العالي.

发送反馈