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3D查找表(3D LUT)说明

3D查找表是一种颜色校准的技术手段,需要说明3D查找表的作用,必须从为什么要做颜色校准说起。第一个就是颜色标准的问题,国际电信联盟(ITU)和电影和电视工程师协会(SMPTE),为了避免图像在不同显示设备间表现出来的颜色有差别,所以制定了一系列标准,其中在HDTV使用得最广泛的标准就是ITU-Rec709,我们也称之为高清标准,这个标准对显示的色域、色温和gamma都有明确的规定,所以在广电行业如果要显示高清视频,显示设备必须满足这个标准规定的色域、色温和gamma这些参数,以达到同一个素材在不同显示设备表现出来的颜色都是一致的。第二个是屏芯生产厂家,生产屏芯的时候不可能只按照广电标准来生产屏芯,他们只能参照成本和工艺生产尽可能好的屏芯,所以不同屏芯表现出来的颜色千差万别。所以作为显示设备的生产商(例如我们),就要考虑在不同屏之间显示出来的颜色要一致,要符合标准,所以这就需要颜色校准,达到颜色校准有很多种技术手段,其中3D查找表是目前最好的一种技术手段。

3D查找表的优势如下:因为3D LUT的对每一个坐标方向都有RGB通道,所以在颜色校准领域3D LUT最大的优势能够同时影响色域、色温和gamma(这是单个1D LUT2D LUT或矩阵没办法达到的),而且比起传统的矩阵校准方法更准确;另外3D LUT可以映射并处理所有的色彩信息,无论是存在还是不存在的色彩,或者是那些连胶片都达不到的色域。

3D查找表的工作原理如下图,输入的RGB信号,经过3D查找表变换之后,变成R1G1B1,同样是RGB信号,但是R1G1B1的值跟输入信号已经有细微的不同了,经过变换之后的R1G1B1在屏芯上表现出来的效果才是最正确的,这就是3D查找表的作用,等同于把屏芯的偏差校准过来。

其实3D查找表的技术原理很简单,举一个形象的例子,例如要显示灰度级128的白色(输入RGB=128),在理想状态下,屏上显示出来的白色也应该是灰度级128的,但是由于屏芯的不准,显示出来的灰度级只有120,就会产生8个灰度级的偏差,3D LUT就是根据屏芯的这种偏差,在输入的RGB信号加上或者减去这个偏差,以达到最终显示的效果跟输入效果一样,当然这只是一个形象化的例子,具体3D LUT要做的不只是单纯的加上或减去一个偏差,3D LUT会根据不同的输入RGB信号做不同的调整。



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