LED燈具的顏色控制如何達(dá)成

近年來(lái)，固態(tài)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(fù)雜性及其控制方式。 　　關(guān)于加法混色 　　LED燈具采用多個(gè)光源獲得各種色光和強(qiáng)度。對(duì)于演藝燈具行業(yè)，加法混色已是老生常談了。多年來(lái)，從業(yè)者采用帶濾色片的燈具來(lái)投射天幕上的同一區(qū)域，這種方式控制起來(lái)并不容易。筆者使用的首臺(tái)智能型燈具是一臺(tái)采用3個(gè)MR16光源的聚光燈，它們分別帶有紅色、綠色和藍(lán)色濾色片。早期，這類(lèi)燈具只有3個(gè)DMX512控制通道，沒(méi)有獨(dú)立的強(qiáng)度控制通道。所以很難在調(diào)光過(guò)程中保持顏色不變。通常，電腦燈程序員還會(huì)設(shè)置一個(gè)“滅光換色”，以便輕易地熄滅燈具。當(dāng)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(lái)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(gè)虛擬的強(qiáng)度值。即使制造廠家規(guī)定燈具使用3個(gè)DMX通道，抽象的控制方式也可分配4個(gè)手柄來(lái)控制：強(qiáng)度值和3個(gè)顏色參數(shù)。 　　此處筆者寫(xiě)的是“3個(gè)顏色參數(shù)”，而非紅色、綠色和藍(lán)色，因?yàn)镽GB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(chēng)它為強(qiáng)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(chēng)為brightness(亮度)，它與Iumlnance(亮度)相似。然而，HSL和HSV對(duì)于飽和度的定義差別很大。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，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(duì)于“V”，O%是黑色，l00%是純色，此時(shí)飽和度值必須彌補(bǔ)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(lái)得到紅色：品紅色和黃色;它們分別移除白光中的綠色和藍(lán)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(dāng)控制LED時(shí)，應(yīng)該可以調(diào)節(jié)強(qiáng)度和RGB、CMY. HSL或HSV中的一個(gè)(它們之間存在一些差異)。 　　關(guān)于LED混色 　　人眼可以察覺(jué)波長(zhǎng)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(lán)色(約470 nm)的LED。這3種顏色無(wú)法混合出人眼所能看到的每一種顏色。圖l是基于整個(gè)可見(jiàn)光譜之上提出的RGB模型的假定區(qū)域。 　　三角形的3個(gè)頂點(diǎn)分別落在高飽和度的紅色、綠色和藍(lán)色區(qū)域內(nèi)。通過(guò)改變每個(gè)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(shí)，混色效果受到許多因素的影響。例如紅色、綠色和藍(lán)色的確切波長(zhǎng)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(qiáng)度與飽和度。如果通過(guò)谷歌快速搜索“color gamut” (色域)，則會(huì)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(jià)格下降等變化，越來(lái)越多的廠家進(jìn)入了這個(gè)市場(chǎng)。燈光設(shè)計(jì)師對(duì)這種新光源的期待越來(lái)越強(qiáng)，由此對(duì)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(wèn)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(jìn)步，芯片制造廠家還成功生產(chǎn)出了深紅色、青色和品藍(lán)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(lán)色和品藍(lán)色)，從而擴(kuò)大了色域，可為設(shè)計(jì)師提供更多的顏色。 　　控制這么多的芯片可能很費(fèi)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(diǎn)。 　　如何控制這些LED 　　由于LED技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，控制也變得越來(lái)越復(fù)雜了?？上驳氖牵恍┈F(xiàn)代化的控制系統(tǒng)能以非常簡(jiǎn)單的方式驅(qū)動(dòng)任一類(lèi)型的顏色體系。除強(qiáng)度外，使用者會(huì)得到不同的顏色參數(shù)：RGB、CMY. HSL和HSV。 　　筆者通過(guò)一個(gè)現(xiàn)實(shí)中的例子考察這些可能性。比方說(shuō)，設(shè)計(jì)師做一部音樂(lè)劇，正采用混色燈具給天幕染色。 　　舞臺(tái)上需要營(yíng)造一個(gè)日落場(chǎng)景，設(shè)計(jì)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%)。