LCD最大颜色数②

虽然LCD的产品说明中都写有'最大颜色数'，但似乎留意到该项的人并不是很多。因为现如今几乎所有产品都能够拥有1600万色的显示能力，所以应该没人会对此有所不满。但是，一个'最大颜色数'中却存在着意想不到的陷阱。

PC用LCD的理想目标，是能够完全显示PC输出的RGB每通道8bit（共计3*8bit=24bit）、既FullColor数据。RGB每通道8bit就意味着需要具备显示1677万色的能力。计算方法如下：

8bit=2^8=256色

256色（R）×256色（G）×256色（B）=16,777,216色

16,777,216色≒约1677万色

希望您记住两点。第一点，非所有主流LCD都能够实现1677万色显示。第二，1677万色显示的实现方式并不相同。目前消费级LCD的最大颜色数和实现方式主要有如图几种：




真正意义上实现1677万色显示的LCD，只有使用8bit驱动、显示RGB每通道8bit数据的产品，既表格中的第1类产品。与原生8bit显示相对，表中的第2和第3类产品则是所谓的'伪FullColor'显示，在降低生产成本的同时，理论上颜色的表现力要劣于8bit驱动的面板。

在产品性能标识上，第3类产品因其颜色数为约1619万色/约1620万色比较易于辨别。但第1、2类产品因为颜色数都是约1677万色，比较难以区分。因为前者在画质表现上具有优势，所以如果需要用于图像处理等领域，选择时就要特别留意。

在这里插一句，液晶电视和商用领域所使用的LCD中有些产品是使用10bit驱动的液晶面板生产的。理论上可以显示1,073,741,824色（约10亿7300万色）。因为需要配合10bit输出的图形设备和专业的软件使用，所以在PC领域还远远说不上普及。

下面简单说说FRC这个东西。所谓FRC（FrameRateControl）是指利用人眼的视觉暂留特性，通过操控画面刷新频率（FrameRate），在视觉上增加颜色数量的技术。打个简单的比方，如果用很高的频率交叉显示'白色'和'红色'，那么在人眼看来就成了'粉色'。

具体到'6bit驱动面板 FRC'的LCD，液晶面板能够显示的颜色数只有可怜的6bit(2^6=64)^3=262,144色。此时让FRC作用于每个RGB通道，通过改变液晶显示每个颜色的间隔，在每两种颜色中间再生成3种伪色（4bit驱动FRC）。以此，可以为RGB每通道都增加189种伪颜色（(6bit-1)×3=189色）。把这189种颜色加上，就能实现(2^6 189)^3=16,194,277色（≒约1619万色/约1620万色）的显示。

采用新一代FRC技术的产品在逐渐增多。通过比传统FRC技术更多的bit数来生成更多的伪色，再从中选出'FullColor'范围内的其他颜色，来实现1677万色显示。

话说回来，影响画质的因素不只有液晶面板一项，其他因素（图像处理芯片）对画面的影响也非常大。因此'8bit驱动'和'6bit驱动 FRC'两种显示方式之间的差距有时候会比较难以分辨。通过明暗线性变化的灰阶图来区别，应该会比较明显。这种性质，无论是在静止图像中，还是在视频、游戏应用中都相同。


灰阶对比示意图

虽然前面写道'6bit驱动 FRC画质不如8bit驱动好'，但也不能因此一概而论地说8bit驱动面板的颜色数和色阶显示就一定好。在提升LCD颜色表现力的过程中，Lookuptable（略作LUT）起着举足轻重的地位。

所谓LUT，就是指将某些运算的结果事先存储的列表。在某个系统中，当发生某些特定的运算时，通过查表取得事先计算好的结果，可以大幅提高效率。（注：有点类似于我们熟悉的乘法口诀。）

具体到LCD中的LUT的话，就是将从PC端取得的信号（RGB各8bit），和输出到LCD端的输出信号（RGB各8bit）事先进行计算并一一映射的功能。廉价液晶通常使用8bit的LUT，而注重颜色表现能力的液晶则通常使用10bit、12bit等大于8bit的LUT，在输入、输出信号之间的映射过程中，也采用10bit以上的内部计算精度。

先从大于8bit的LUT的效能说起。比如，某产品介绍中标有'约1677万色（10亿6433万色中）'，就说明该产品具有RGB各10bit的LUT（1024^3=10亿6433万色）。具体来说，显示器会先将从PC端输入的RGB各8bit信号提升至显示器内部处理用的10bit信号，再按照10bit的LUT查找最合适的8bit输出值，进行显示输出。因此，Gamma曲线可以更加接近理论曲线，banding、色相偏移等问题的发生大幅度地减少。若是12bitLUT，则是从680亿种颜色中选取合适的1677万色，比10bitLUT的颜色还原能力更加优秀。




接下来说说将RGB各8bit输入信号提升至显示器内部10bit以上的精度的处理运算。就算LUT只有10bit或12bit，若采用14bit或16bit的计算处理精度依旧可以获得更好的结果。可能有人会怀疑，反正最终输出也只有8bit，是否有必要采用那么高的计算精度。但我要说的是，要展现正确的图像暗部，显示器内部的处理精度是非常重要的。简单说，内部处理的精度越高，暗部的Gamma曲线就越接近理论曲线。

纵观当今的液晶显示器，就算是比较廉价的产品中，采用10bitLUT的产品也越来越多。但是，运算精度超过LUT精度的依旧仅限于少数高端产品。特别是12bitLUT 14/16bit内部运算的超高精度仅见于带有颜色管理的高端LCD。

实际上，8bitLUT 8bit运算产品和10bit以上LUT 10bit以上运算精度的产品之间的差异有时意外的明显。具备这个等级精度的高端产品通常也带有高性能的图像处理器，比起画质参差不齐的入门级产品，画质的差别就更加明显了。在显示灰阶时，具备高精度LUT/高精度计算的产品在暗部表现通常更加平滑。此类产品的banding和色相偏移几乎为0，灰阶过渡自然，对比度也更加稳定。追求颜色还原性能的用户自然不必说，对画质稍微有些追求的用户，也推荐选购具备10bitLUT的产品。


运算精度改善灰阶过渡的示意图

一些Hi-End级的LCD采用了下一代的LUT──3D-LUT。在传统的LUT中，RGB每个通道都有单独的LUT，当需要表现某个颜色的时候，需要分别参照RGB每个颜色的LUT，使用从每个LUT中获得的RGB颜色计算需要显示的颜色。




而3D-LUT则将RGB三个颜色混合成为一个立体的LUT（可以理解为XYZ轴分别是RGB的立方体）。因为LUT上具有RGB混合后的中层灰度，所以在中层灰度的表现性和Grayscale的正确性上具有进步。

以EIZO的宽屏液晶显示器为例，ColorEdgeCG242W就采用了3D-LUT。比起传统LUT，这款产品在中层灰度的测定值和理论值之间相差极小。

3D-LUT在颜色管理环境中进行颜色空间转换时也能发挥其威力。将某个颜色空间中的1677万种颜色转换成其他颜色空间的时候，可以将源空间的损失降到最低，进行高精度的转换。不仅如此，由于在RGB混合（加法混色）的还原性上有所进步，在调整亮度、色度、色相的图像编辑过程中，可以将用户对各种参数的调节线性反应到显示上。这点恐怕是最为重视颜色还原的颜色管理LCD最为重要的特性。

综上，液晶面板的驱动bit数、LUT和内部计算精度在很大程度上影响着液晶的颜色还原。就算各项性能指标相同的显示器（注：指同为1677万色），实际进行对比之后有时也会发现很大的不同。所以，显示器的性能决不是一张说明书所能够说得清的，所以在此我再次建议您在选购前进行实际考察与对比。