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LED燈具的顏色控制 如何達成?

作者: 時間:2016-12-04 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

近年來,固態(tài)LED&System=%E5%8D%83%E5%AE%B6%E7%BD%91" target="_blank" key="" style="margin: 0px; padding: 0px; text-decoration: none; color: rgb(11, 59, 140); border-bottom-color: rgb(17, 17, 17); border-bottom-width: 1px; border-bottom-style: dashed;">LED照明燈具大量普及,筆者在此嘗試解析LED顏色技術(shù)的復雜性及其控制方式。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201612/325596.htm

  關(guān)于加法混色

  LED燈具采用多個光源獲得各種色光和強度。對于演藝燈具行業(yè),加法混色已是老生常談了。多年來,從業(yè)者采用帶濾色片的燈具來投射天幕上的同一區(qū)域,這種方式控制起來并不容易。筆者使用的首臺智能型燈具是一臺采用3個MR16光源的聚光燈,它們分別帶有紅色、綠色和藍色濾色片。早期,這類燈具只有3個DMX512控制通道,沒有獨立的強度控制通道。所以很難在調(diào)光過程中保持顏色不變。通常,電腦燈程序員還會設(shè)置一個“滅光換色”,以便輕易地熄滅燈具。當然,還有更好的方法,此處不再一一列舉。

  顏色的控制與定義

  如果使用者不用純粹的DMX值來控制智能型燈具,而用某種抽象的控制方式,就可以采用一個虛擬的強度值。即使制造廠家規(guī)定燈具使用3個DMX通道,抽象的控制方式也可分配4個手柄來控制:強度值和3個顏色參數(shù)。

  此處筆者寫的是“3個顏色參數(shù)”,而非紅色、綠色和藍色,因為RGB只是描述顏色的一種方式。另一種描述方式是色調(diào)(hue)、飽和度 (saturation)與亮度(luminance) -HSL(有人稱它為強度(intensity)或明度(lightness),而非亮度)。另一種描述是色調(diào)(hue)、飽和度 (saturation)與明度(value) -HSV。Value(明度)也常被稱為brightness(亮度),它與Iumlnance(亮度)相似。然而,HSL和HSV對于飽和度的定義差別很大。為簡單起見,筆者在本文中把色調(diào)定義為顏色,把飽和度定義為顏色的量。如果“L”被設(shè)為100%,那就是白色,0%是黑色,那么,50%的L則是飽和度為l00%的純色。對于“V”,O%是黑色,l00%是純色,此時飽和度值必須彌補其差別。

  另一種有效的描述方式是CMY,它們是三原色,采用減法混色。如果起先發(fā)出白光,那么,可以利用2張濾色片來得到紅色:品紅色和黃色;它們分別移除白光中的綠色和藍色成分。通常,LED變色燈具不采用減法混色,但是這依然是一種描述顏色的有效方式。

  從理論上講,當控制LED時,應(yīng)該可以調(diào)節(jié)強度和RGB、CMY. HSL或HSV中的一個(它們之間存在一些差異)。

  關(guān)于LED混色

  人眼可以察覺波長為390 nm-700 nm的光。最初的LED燈具僅采用紅色(約630 nm)、綠色(約540 nm)和藍色(約470 nm)的LED。這3種顏色無法混合出人眼所能看到的每一種顏色。圖l是基于整個可見光譜之上提出的RGB模型的假定區(qū)域。

  三角形的3個頂點分別落在高飽和度的紅色、綠色和藍色區(qū)域內(nèi)。通過改變每個LED芯片發(fā)出的功率,可以得到色域內(nèi)的任一顏色,但這僅僅是理論,其實,混色效果受到許多因素的影響。例如紅色、綠色和藍色的確切波長因燈而異,它們之間可能存在巨大差異。

  色域不僅能描述色調(diào),還能描述強度與飽和度。如果通過谷歌快速搜索“color gamut” (色域),則會看到圓、圓環(huán)、立方體、圓錐體,甚至水果形,所有這些圖形都試圖展示HSL的三維關(guān)系。

  添加更多的顏色

  隨著LED的技術(shù)革新、價格下降等變化,越來越多的廠家進入了這個市場。燈光設(shè)計師對這種新光源的期待越來越強,由此對于燈具的亮度和控制顏色一致性的要求也隨之提高。白色、琥珀色、青色和紫羅蘭等新的LED顏色問世。起初,最流行的組合方式是RGBA,即添加了琥珀色芯片。這使色域的形狀更像矩形,而非三角形。

  另一變種是RGBW,它帶有寬光譜的白色LED。更有新的燈具在RGB基礎(chǔ)上添加了白色和琥珀色(RGBAW)。

  隨著LED技術(shù)的不斷進步,芯片制造廠家還成功生產(chǎn)出了深紅色、青色和品藍色LED。這些顏色已應(yīng)用于7色體系(深紅色、紅色、琥珀色、綠色、青色、藍色和品藍色),從而擴大了色域,可為設(shè)計師提供更多的顏色。

  控制這么多的芯片可能很費力;每片芯片功率的多種組合方式都可獲得顏色空間中的同一色點。

  如何控制這些LED

  由于LED技術(shù)的進一步發(fā)展,控制也變得越來越復雜了??上驳氖牵恍┈F(xiàn)代化的控制系統(tǒng)能以非常簡單的方式驅(qū)動任一類型的顏色體系。除強度外,使用者會得到不同的顏色參數(shù):RGB、CMY. HSL和HSV。

  筆者通過一個現(xiàn)實中的例子考察這些可能性。比方說,設(shè)計師做一部音樂劇,正采用混色燈具給天幕染色。

  舞臺上需要營造一個日落場景,設(shè)計師想從琥珀色變化到粉紅色。采用RGB顏色空間,cue l為琥珀色(R=lOO%、G=60%、B=O%),cue 2為粉紅色(R=100%、G=0%、B=60%)。



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