為何不同設備會產生不同的色彩?

一般使用者都會認為同品牌、同型號的顯示器,所呈現的色彩應該相同,但多數呈現的結果都背道而馳。我們從以下實驗說明:把同一圖片顯示在四台螢幕上時,發現四台螢幕顯示出的色彩是不同的。有可能就像是下圖一的狀況。

圖一:同樣的螢幕卻呈現不一樣的顏色

舉個例子,當我們選購電視時,一般是到家電賣場參考撥放影像的舒適度。那要如何選呢?多半是依據適合的價格與撥放出的畫面品質,此時我們就能看出各廠牌對於產品所做的影像優化。同理,螢幕、投影機、印表機等影像設備也都會將影像進行優化。既然撥放的片源都一樣,為何看到的畫質卻不一樣呢?

除了各廠有自己的色彩調整技術外,另外還有兩主要因素會造成不同設備所產生的色彩是不一致的。第一個就是不同設備所使用的色彩混合原理是不同的,而第二點就是因為量產而產生的變異。

圖二:(左) 使用紅、綠、藍的光線來混合的色彩。 (右) 使用青、洋紅、黃顏料來混合的色彩。

混色原理中,一是使用色光混色,二是使用顏料混色。圖二左邊顯示的是使用紅、綠、藍光來混色,圖二右邊顯示的是使用青、洋紅、黃顏料混色的狀況。在圖二左圖中,可以看到白色是由紅、綠、藍的光線混合出來的。把紅與綠的光線混合後,看到的是黃色;當紅與藍的光混合後,看到的是洋紅色。利用色光的相加來產生不同的色彩,我們稱為「加法混色」。
相反的,描述減法混色原理時,我們通常稱青色、洋紅色與黃色(如圖二右側所示)為「一次色」,而紅色、綠色與藍色為「二次色」。為什麼叫減法混色呢?因為利用這種方式混合出來的色彩是利用吸收特定光線來顯示顏色,像是把光減去一般,因此被稱為「減法混色」。

圖三:加法混色系統

圖四:減法混色系統

螢幕或是投影影像時,使用的是「加法混色」將影像顯示出來,如圖三所示。使用印表機印在紙張時,是使用「減法混色」,如圖四所示。由兩圖中發現不同混色原理的一次色與二次色剛好相反。因為混色原理的不同,所以可推論螢幕與投影機產生出的顏色會和印表機印出來的顏色不同。第二個原因會產生不一樣的顏色是因為大量生產的變異性所造成的。我們會用一般螢幕在圖五中當成例子來說明。

圖五:液晶面板主要部件

圖五中列出在顯示器面板中主要的元件,簡單來說,大約有十層不同的元件來組成一片薄薄的面板。而其中會影響到色彩表現的有以下幾項:
1、背光模組
2、偏光片
3、TFT結構
4、液晶
5、彩色濾光片結構
6、彩色濾光片基材
由於材料與製程的差異,一般容許值是5%左右,否則會耗損產能或者提高價格成本;假設容許值再提升至2%,如果有10層材料的話,面板安裝就會有15%~20%的差異。若工廠不調整或校正直接組裝,那製作出來的成品色彩便會產生更大的差異。

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