4.2.1 色域标准与基础广色域技术

标清电视（SDTV）的色域标准有NTSC、SMPTE C和EBU，高清电视（HDTV）的色域标准是全球统一的ITU-R709。1953年，美国以C光源为基础确立的NTSC色域，当时只有摄像机才能达到这个标准，CRT使用的荧光粉很难实现这么宽的色域，特别是符合NTSC色域的绿色荧光粉发光效率太低，无法实用。之后，欧洲和美国分别在实用化的基础上制定了色域范围更小的EBU和SMPTE C标准。ITU在制定HDTV色域时，对EBU和SMPTE C标准折中处理。如图4-2所示，ITU-R709色域与EBU和SMPTE C非常接近，特别是和EBU的色域几乎是相同的，只是绿色坐标的x值略有差异。

图4-2 几种不同色域范围的比较

如图4-3所示，用不同色域拍摄相同景物时，同一色彩在不同色域中的彩色饱和度不同。设单色原色点的彩色饱和度为1，用NTSC宽色域拍摄时的绿色饱和度是0.5，而用ITU-R709窄色域拍摄时的同一绿色饱和度为0.7。拍摄后的影像资料经过处理后，用液晶显示器播出时，所能显示的图像色域最终都要匹配液晶显示器本身的色域范围。对于色域范围为NTSC的72%的普通液晶显示器，基本对应ITU-R709的色域范围。这样，用NTSC宽色域拍摄时得到的图像彩色饱和度比较低，但可以区分出相近彩色之间的差别；而用ITU-R709窄色域拍摄时得到的图像彩色饱和度虽然比较高，但无法表现出相近彩色之间的差别。

所以，色再现性的能力与拍摄色域、播放色域，以及LCD色域有关。拍摄色域与播放色域不匹配时，色彩会失真。比如，高清拍摄标清播出的图像彩色过重，与标清拍摄的图像不同。把高清摄像机设置改为与标清相同的NTSC宽色域，变换后就能与标清拍摄图像的彩色饱和度相同。高清LCD电视使用ITU-R709矩阵解码，可以很好地再现高清拍摄的图像。但是，ITU-R BT.709对应的色域范围虽然涵盖了绝大部分的自然色，而像如图4-4所示的金币的金色、乐器的金属色、向日葵的黄色等鲜艳的金黄色，以及大海的翠蓝色、晴朗天空的蔚蓝色等青蓝色和青绿色却被排除在ITU-R BT.709色域范围之外，无法通过普通色域的LCD进行再现。

图4-3 不同色域拍摄相同彩色时的结果

图4-4 扩大色域范围

色深、液晶显示模式等因素不能改变LCD色域。比如，8位色深相比6位色深只是提高了色数，并不能使LCD的颜色看起来更加鲜艳，只是让每种颜色之间的差异变得更小，让颜色过渡更细腻。同样，改变驱动电路及液晶分子的排列组合方式，色域空间也不会变大。

为了提高LCD的色再现性水平，需要进一步扩大LCD色域范围。背光源发出的白光通过CF分离出RGB三原色光，由这3个原色光围成的三角形面积就是LCD色域范围。LCD能够显示出来的色域范围取决于背光源和CF，如果通过CF滤色后的三原色范围足够大，那么最终LCD色域范围就大。一般，把色域比HDTV BT.709-2定义值宽的显示器称为广色域显示器。目前，LCD色域范围一般为NTSC的72%，就是按照ITU-R709的色域标准进行设计的。

传统的CCFL背光源只能实现72%的NTSC色域范围，采用CCFL背光源的LCD能够显示比CRT宽的色域。W-CCFL（Wide Cold-Cathode Fluorescent Lighting）更新了荧光粉的配方，使其能够输出色域达NTSC 92%的白光，实现更宽的色域。CCFL的原理限制了其输出的白光只能无限接近NTSC色域，而且随着灯管的老化，输出的白光会逐渐变黄。采用LED背光源的LCD能够显示比NTSC更宽的色域。LED不需要荧光粉发光，它依靠半导体电子跃迁发光来实现光输出。理论上通过改变半导体的制造工艺，LED能够发出可见光中的所有颜色。所以，LED背光源除了可以使LCD更轻薄外，还可以使LCD获得极致的色彩。用饱和度更高的RGB三原色LED作为背光源，LCD能够再现120%的NTSC色域范围。

除了背光源外，实现广色域还需要进一步升级与之配套的CF和驱动电路。对于一定的背光源光谱，CF的滤色特性要更加准确，否则就会出现颜色偏差。有的LCD在提高亮度之后，整体颜色会变得冷艳，色温偏高。这就是CF滤色特性与背光源光谱特性发生偏差造成的。对于驱动电路的影响，过去用来对应普通CCFL色域的色彩信号变换要做相应的变更，否则就会导致显示效果失真。此外，还要设置合理的伽马值。