2024年6月6日发(作者：湛朔)

浅谈液晶显示屏之白平衡

摘要:在液晶显示器生产过程中，白平衡的调整是一个关键部分，白平衡误差是

彩色电视机的一项重要的色参数，白平衡调整的好坏对电视机的色彩再现性能有

极大的影响，通过拟合补偿后端显示屏的色温差异，可以更好的还原图像色彩。

关键：白平衡，色温，液晶显示器

1.引言

随着科技的不断发展，电子影像再现色彩真实的技术要求越来越高。中午拍

摄的片子，暖黄的色调给人阳光灿烂的感觉，而清晨或者太阳下山时，拍出来的

片子犹如蒙上了一层蓝色的调子，其原因就在于白平衡的设置上，白平衡是电视

摄像领域一个非常重要的概念，通过它可以解决色彩还原和色调处理的一系列问

题。当液晶显示屏的输入信号为不同亮度的白信号时，输出信号的色坐标将随亮

度变化而变化，出现白平衡误差，会影响液晶电视的观看效果。

2.主要概念

白平衡（White Balance），是指对显示器产生的白色画面信号进行修正，衡

量显示器中红（R）、绿（G）、蓝（B）三基色混合生成的白色信号的精确度。

通常的照明灯光源的光谱成分相差较大，用它们照射相同的物体时，呈现的颜色

则相差较大。

2.1色温概念

色温是以“绝对”黑体的加热温度来定义的，当“绝对”黑体在某一特定温度下，

所辐射的光谱与某光谱具有相同的特性时，则这一特性温度就定义为该光源的色

温，单位为K，K数越高的环境下画面就越冷偏蓝，K数越低的环境下画面就越暖

偏红。Windows的sRGB色彩模型是以 6500 K做为标准色温，清晨的色温大约在

4400K, 高山上色温大约在6000K。由于不同地区的人对颜色的感觉存在不一样，

因此，一般显示器均设有暖色（如：6500K）与冷色（如：9300K）两种色温。

2.2 色度学概念

视觉是人类对光刺激的主观感觉，任何一束光对人眼所引起的视觉效果包括

两个方面的内容，一是亮度，二是色度（即彩色）。色度包括色调和色饱和度两

个方面的内容。在色度学中，把亮度、色度和色饱和度称为彩色的三要素。亮度

表示彩色光被人眼所能感觉到的明暗程度。当色调与色饱和度一定时，人眼感觉

到亮度的大小与彩色光的能量成正比。色调是指彩色的类别，即颜色，如红、橙、

黄、绿、青、蓝、紫等。它是彩色最主要的特征，不同颜色的光具有不同的色调。

对于单色光，色调取决于光的波长，不同波长的光，对应不同的色调。色饱和度

是指彩色的深浅程度，即彩色被白光的冲淡程度。相同色调的彩色，有深浅、浓

淡之分。颜色越深，饱和度越高；颜色越浅，饱和度越低。在彩色的三要素中，

与颜色有直接关系的是色调和色饱和度，利用这两个参数为变量所构成的平面来

标定颜色的方法称为色度图表示法。

2.3 三基色原理

三基色原理是建立在人眼对彩色视觉特性的基础上，实验发现，用红、绿、

蓝三种颜色可以混合得到自然界的所有颜色的光。三基色原理是对彩色进行分解、

混合的重要原理。计算机将要处理的彩色图像分解成红、绿、蓝三基色的电信号

进行处理，将处理后的信号以二进制数的形式寄存在显现存储器中。显现存储器

中的数据经D/A 转换后，输出三基色的电信号。利用它可控制三基色发光件将原

景物的画面复原，并呈现。

2.4 对比度和亮度

对比度定义最大亮度值(全白)除以最小亮度值(全黑)的比值。由于 LCD的背光

源是很难去做快速地开关动作，因此背光源始终处于点亮的状态。为了要得到全

黑画面，液晶模块必须完全把由背光源而来的光完全阻挡，但在物理特性上，这

些组件并无法完全达到这样的要求，总是会有一些漏光发生。一般来说，人眼可

以接受的对比值约为 250:1。

亮度，液晶显示器的最大亮度，通常由背光源来决定，亮度值一般都在200～

250 cd/m2间。液晶显示器的亮度略低，会觉得屏幕发暗。虽然技术上可以达到

更高亮度，但是这并不代表亮度值越高越好，因为太高亮度的显示器有可能使观

看者眼睛受伤。

3. 白平衡调整

3.1 调整原理

当基准白的色度坐标误差超标时会影响彩色图像的再现，降低图像质量，因

此要对偏离的白场进行调整使之接近标准白，这就是白平衡调整。通常按照白平

衡调整的程序，推动白平衡的调整开关，白平衡调整电路开始工作，自动完成调

校工作，并记录调校结果。

显示器的控住IC 提供数字调整的捕获图像数据，允许控制图像的黑度、对比

度、亮度、色调和饱和度，通过A/D、D/A转换，最终输出图像的R/G/B，如图1

所示。 图2

在预置情况下红、绿、蓝的电路放大比例是1:1:1的关系，白平衡的调整就是

根据捕获的图像改变了这种比例关系。比如捕获图像的下红、绿、蓝色光的比例

关系是2:1:1（红光比例多，色温偏低），那白平衡调整后的比例关系为1:2：2，

调整后的电路放大比例中明显红的比例减少，增加了绿和蓝的比例，这样被调校

景物通过白平衡调整电路到所拍摄的影像，红、绿、蓝的比例才会相同。也就是

说如果被调校的白色偏一点红，那么白平衡调整就改变正常的比例关系减弱红电

路的放大，同时增加绿和蓝的比例，使所成图像依然为白色。

3.2 画面偏色

画面偏色主要表现在32灰阶偏红、偏蓝、偏绿，其原因主要为液晶面板当前

最大亮度偏下限，导致调整时，色温的某一枪（R或G或B枪）值被拉的太高或

已达到饱和值。

（1）察看液晶面板加温是否太久，亮度衰减太多,如果是，则可适当关掉加温

层，然后手动关掉显示器,让机器稍微降温。

（2）在色温规格范围内，将Ｙ值适当放小。

（3）哪一枪偏高，将那一枪的Max值适当放小。

4.结语

客观世界的光线和色彩是丰富多彩的，不同时间、不同天气、不同季度的

色温都是不一样的，通过合理调整白平衡，拟合补偿白平衡误差可以更好的重现

色彩，提高液晶显示屏图像质量，带来更好的观看效果。

参考文献

【1】王川，彩色电视机原理【M】，北京：人民邮电出版社，2009.

【2】李维諟、郭强，液晶显示应用技术【M】，北京：电子工业出版社，2002.

【3】色温与电视摄像技术中的黑、白平衡调整【J】，中国现代教育装备，2007

（4）：46-48.

【4】孙余凯，彩色电视机白平衡自动调整系统和方法【M】，北京：电子工业出

版社，2010.

2024年6月6日发(作者：湛朔)

浅谈液晶显示屏之白平衡

摘要:在液晶显示器生产过程中，白平衡的调整是一个关键部分，白平衡误差是

彩色电视机的一项重要的色参数，白平衡调整的好坏对电视机的色彩再现性能有

极大的影响，通过拟合补偿后端显示屏的色温差异，可以更好的还原图像色彩。

关键：白平衡，色温，液晶显示器

1.引言

随着科技的不断发展，电子影像再现色彩真实的技术要求越来越高。中午拍

摄的片子，暖黄的色调给人阳光灿烂的感觉，而清晨或者太阳下山时，拍出来的

片子犹如蒙上了一层蓝色的调子，其原因就在于白平衡的设置上，白平衡是电视

摄像领域一个非常重要的概念，通过它可以解决色彩还原和色调处理的一系列问

题。当液晶显示屏的输入信号为不同亮度的白信号时，输出信号的色坐标将随亮

度变化而变化，出现白平衡误差，会影响液晶电视的观看效果。

2.主要概念

白平衡（White Balance），是指对显示器产生的白色画面信号进行修正，衡

量显示器中红（R）、绿（G）、蓝（B）三基色混合生成的白色信号的精确度。

通常的照明灯光源的光谱成分相差较大，用它们照射相同的物体时，呈现的颜色

则相差较大。

2.1色温概念

色温是以“绝对”黑体的加热温度来定义的，当“绝对”黑体在某一特定温度下，

所辐射的光谱与某光谱具有相同的特性时，则这一特性温度就定义为该光源的色

温，单位为K，K数越高的环境下画面就越冷偏蓝，K数越低的环境下画面就越暖

偏红。Windows的sRGB色彩模型是以 6500 K做为标准色温，清晨的色温大约在

4400K, 高山上色温大约在6000K。由于不同地区的人对颜色的感觉存在不一样，

因此，一般显示器均设有暖色（如：6500K）与冷色（如：9300K）两种色温。

2.2 色度学概念

视觉是人类对光刺激的主观感觉，任何一束光对人眼所引起的视觉效果包括

两个方面的内容，一是亮度，二是色度（即彩色）。色度包括色调和色饱和度两

个方面的内容。在色度学中，把亮度、色度和色饱和度称为彩色的三要素。亮度

表示彩色光被人眼所能感觉到的明暗程度。当色调与色饱和度一定时，人眼感觉

到亮度的大小与彩色光的能量成正比。色调是指彩色的类别，即颜色，如红、橙、

黄、绿、青、蓝、紫等。它是彩色最主要的特征，不同颜色的光具有不同的色调。

对于单色光，色调取决于光的波长，不同波长的光，对应不同的色调。色饱和度

是指彩色的深浅程度，即彩色被白光的冲淡程度。相同色调的彩色，有深浅、浓

淡之分。颜色越深，饱和度越高；颜色越浅，饱和度越低。在彩色的三要素中，

与颜色有直接关系的是色调和色饱和度，利用这两个参数为变量所构成的平面来

标定颜色的方法称为色度图表示法。

2.3 三基色原理

三基色原理是建立在人眼对彩色视觉特性的基础上，实验发现，用红、绿、

蓝三种颜色可以混合得到自然界的所有颜色的光。三基色原理是对彩色进行分解、

混合的重要原理。计算机将要处理的彩色图像分解成红、绿、蓝三基色的电信号

进行处理，将处理后的信号以二进制数的形式寄存在显现存储器中。显现存储器

中的数据经D/A 转换后，输出三基色的电信号。利用它可控制三基色发光件将原

景物的画面复原，并呈现。

2.4 对比度和亮度

对比度定义最大亮度值(全白)除以最小亮度值(全黑)的比值。由于 LCD的背光

源是很难去做快速地开关动作，因此背光源始终处于点亮的状态。为了要得到全

黑画面，液晶模块必须完全把由背光源而来的光完全阻挡，但在物理特性上，这

些组件并无法完全达到这样的要求，总是会有一些漏光发生。一般来说，人眼可

以接受的对比值约为 250:1。

亮度，液晶显示器的最大亮度，通常由背光源来决定，亮度值一般都在200～

250 cd/m2间。液晶显示器的亮度略低，会觉得屏幕发暗。虽然技术上可以达到

更高亮度，但是这并不代表亮度值越高越好，因为太高亮度的显示器有可能使观

看者眼睛受伤。

3. 白平衡调整

3.1 调整原理

当基准白的色度坐标误差超标时会影响彩色图像的再现，降低图像质量，因

此要对偏离的白场进行调整使之接近标准白，这就是白平衡调整。通常按照白平

衡调整的程序，推动白平衡的调整开关，白平衡调整电路开始工作，自动完成调

校工作，并记录调校结果。

显示器的控住IC 提供数字调整的捕获图像数据，允许控制图像的黑度、对比

度、亮度、色调和饱和度，通过A/D、D/A转换，最终输出图像的R/G/B，如图1

所示。 图2

在预置情况下红、绿、蓝的电路放大比例是1:1:1的关系，白平衡的调整就是

根据捕获的图像改变了这种比例关系。比如捕获图像的下红、绿、蓝色光的比例

关系是2:1:1（红光比例多，色温偏低），那白平衡调整后的比例关系为1:2：2，

调整后的电路放大比例中明显红的比例减少，增加了绿和蓝的比例，这样被调校

景物通过白平衡调整电路到所拍摄的影像，红、绿、蓝的比例才会相同。也就是

说如果被调校的白色偏一点红，那么白平衡调整就改变正常的比例关系减弱红电

路的放大，同时增加绿和蓝的比例，使所成图像依然为白色。

3.2 画面偏色

画面偏色主要表现在32灰阶偏红、偏蓝、偏绿，其原因主要为液晶面板当前

最大亮度偏下限，导致调整时，色温的某一枪（R或G或B枪）值被拉的太高或

已达到饱和值。

（1）察看液晶面板加温是否太久，亮度衰减太多,如果是，则可适当关掉加温

层，然后手动关掉显示器,让机器稍微降温。

（2）在色温规格范围内，将Ｙ值适当放小。

（3）哪一枪偏高，将那一枪的Max值适当放小。

4.结语

客观世界的光线和色彩是丰富多彩的，不同时间、不同天气、不同季度的

色温都是不一样的，通过合理调整白平衡，拟合补偿白平衡误差可以更好的重现

色彩，提高液晶显示屏图像质量，带来更好的观看效果。

参考文献

【1】王川，彩色电视机原理【M】，北京：人民邮电出版社，2009.

【2】李维諟、郭强，液晶显示应用技术【M】，北京：电子工业出版社，2002.

【3】色温与电视摄像技术中的黑、白平衡调整【J】，中国现代教育装备，2007

（4）：46-48.

【4】孙余凯，彩色电视机白平衡自动调整系统和方法【M】，北京：电子工业出

版社，2010.