中心議題：

• 手機顯示器顏色深度實現原理
• 不同顏色深度對顯示器顯示效果的影響

解決方案：

• 對比不同位深的液晶顯示器實際測量數據和顯示效果

目前，對于手持式移動設備顯示器顏色的討論愈演愈烈，在各個手持式設備的參數說明中對于顯示顏色從最初的4,096 色到65K 色再到262K 色，甚至現在大部分高端手持式移動設備上出現的16M 顯示顏色，但對于其中的含義往往讓人摸不著頭腦。此篇文章以常用的液晶顯示器為例，將詳細解釋顯示器顏色實現原理，并加以實際數據測量和顯示效果的對比，來闡述不同顏色深度對手持式移動設備顯示器顯示效果的影響。

1 理論分析

1.1 顏色深度
顏色深度簡單地說就是顯示器最多支持多少種顏色，一般是用"位"來描述，所以也稱為位深度。一般來說，能顯示的顏色越多越能顯示復雜的圖像，畫面的層次也越豐富。液晶顯示器每個像素點由3 個子像素組成，分別為紅色、綠色和藍色。

通過嚴格控制和改變液晶上所施加的電壓，每種子像素呈現不同的灰階。在結合了這三種子像素后，可以得到一個可以顯示不同顏色的顯示屏。

例如：
R4*G4*B4 即2^4*2^4*2^4=4,096
R5*G6*B5 即2^5*2^6*2^5=65K
R6*G6*B6 即2^6*2^6*2^6=262K
R8*G8*B8 即2^8*2^8*2^8=16M

市面上所說的1,600 萬色即24 位（bit），26 萬色即18 位（bit），而65K 色也就是16 位（bit）。;圖1中顯示了市面上部分手機的顏色，可以看到，目前大多數手機廠商特別是手機大廠會選擇24bit,也即1,600 萬顏色。

圖1 市面上常見手機的屏幕參數[page]

1.2 手機顯示屏顏色深度的實現
手機顯示的圖片通過CPU 接口以12bit、16bit、18bit 或者24bit,通過液晶顯示器接口按照時序控制傳入液晶顯示器控制芯片內，一幀圖片經過GRAM 暫存后，數據以不同電壓形式驅動液晶扭轉實現不同的灰階，從而實現豐富的色彩顯示。

圖2 顯示了一個典型的主控端的連接方式，CS、RS、WRB、RDB 是控制型號，分別是片選信號、數據或命令、寫/ 讀信號，按照一定的時序控制，數據得以傳輸，畫面才能正常顯示。

圖2 主控端連接方式

圖3 所示為顯示屏驅動到液晶扭轉從而實現不同灰階的過程，圖片信息經GRAM 后，每個像素（pixel）都分成RGB 三部分，其灰階信息也變成數字信號，經由驅動端對應不同的驅動電壓去控制液晶的扭轉，達到不同的光通過液晶面板，從而達到不同的亮度，再經過濾光片后，從而將需要顯示的圖片呈現出來。

圖3 顯示屏驅動到液晶扭轉實現不同灰階[page]

圖4 顯示了圖片的數據是怎樣實現灰階的。第一個是典型的24bit 顯示接口，數據通過GRAM 后轉換成8bit Red、8bit Green 和8bit Blue.同理，18bit 的顯示接口將數據轉換成RGB 666,16bit 的顯示接口將數據轉換成RGB 565,繼而混色成0到255 灰階的不同色彩。

圖4 圖片數據的灰階實現

2 實驗驗證

針對不同位深的手持式移動設備液晶顯示器，從240 灰階到255 灰階，液晶顯示屏的亮度差異如圖5 所示。對于24bit 位深的液晶顯示器，能精確到1 個灰階的變化，曲線呈現緩慢、均勻的變化。對于16bit 位深的液晶顯示器，對于16 個均勻灰階（240~255），只能呈現出兩個亮度的變化，即對于跨度8 個灰階只有一次亮度變化。對于18bit位深的液晶顯示器，介于16bit 和24bit 之間，對于4 個灰階跨度有一次亮度變化。也就是說，1,600 萬色的顯示屏能體現出細微的色彩差異，提供給使用者更細膩和豐富的色彩感受。

圖5 240~255 灰階液晶顯示屏的亮度差異[page]

為了能更直觀地比較16bit、18bit 和24bit 的顯示效果差異，特地做了不同位深的手機顯示效果對比，從左到右分別為1,600 萬色、26 萬色和65,000色，如圖6 所示：在西紅柿的高光部分1,600 萬色色彩過渡平滑、自然，看不到不均勻的顯示，26 萬色的顯示效果稍遜，而65,000 色能明顯看出不均勻的顯示。

圖6 16bit、18bit 和24bit 的顯示效果對比

同樣在人物的圖片中，從胳膊的細節處也能看出差異。

從圖片真實的顯示效果可以看出，在顯示非常多色彩的細節部分，如天空、人物面部、皮膚等方面，位深越大，顏色還原能力越好，色彩過渡越平滑、自然。

3 結論

顏色深度越高，手持式移動設備液晶顯示屏的圖片顯示效果越好，特別是圖片對顏色要求比較高時，較高的顏色深度能保證圖片細節部分色彩平滑過渡，最大程度地還原圖片本身的質量。搭配較高分辨率攝像頭的手持式移動設備尤其要注意考慮拍照預覽和照片回放時，位深度對顯示效果的影響。