图像视频的显示

从数字信号（0101）到屏幕色彩的完整转换过程

---

1. 数字信号输入与解码

• 二进制数据源：
• • 图像：RGB像素矩阵（如FF0000表示红色）
  • 视频：H.264/H.265压缩帧
  • 文本：ASCII编码（通过字体引擎渲染为位图）
• GPU处理：
• • 解压缩数据 → 生成帧缓冲（Framebuffer）
  • 示例：01001011... → 解码为R=255, G=0, B=0（纯红像素）

---

2. 数字信号到电信号转换

显示接口传输（以HDMI为例）：

1. 并行转串行：
2. • 24位RGB数据 → TMDS编码（8b/10b）
   • 添加同步信号（HSYNC/VSYNC）
3. 差分传输：
4. • D+/D-线对传输高速信号（如5.4Gbps/lane）
   • 抗干扰设计：阻抗匹配（100Ω）、预加重

信号形态变化： 逻辑电平0101 → 差分电信号 → 屏幕控制器接收

---

3. 屏幕端信号处理

时序控制器（TCON）工作流程：

1. 时钟恢复：从数据流提取精确时钟（如148.5MHz@1080p60Hz）
2. 数据对齐：将串行信号重组为并行RGB数据
3. 色彩映射：
4. • 应用伽马校正（LUT表）
   • 色域转换（sRGB→DCI-P3）

输出信号：

• LCD：每个子像素的模拟电压（如R=5V, G=0V, B=0V）
• OLED：每个像素的PWM电流信号

---

4. 电子跃迁与色彩生成

（1）OLED屏幕：直接电子跃迁发光

• 驱动过程：
• 1. 数据电压→驱动TFT→电流注入有机发光层
  2. 电子与空穴复合，发生能级跃迁：
  3. • 红：磷光材料（能隙~1.8eV）
     • 绿：荧光材料（能隙~2.2eV）
     • 蓝：荧光材料（能隙~2.7eV）
  4. 光子发射 → 通过彩色滤光片（Pentile排列）
• 关键参数：
• • 电流精度：1μA控制亮度
  • 响应时间：<0.1ms

（2）LCD屏幕：间接光控制

• 背光层：
• • WLED背光：蓝光LED+黄色荧光粉（电子跃迁发白光）
• 液晶层：
• 1. 电压控制液晶分子偏转 → 调节透光量
  2. 白光通过RGB滤光片 → 生成颜色
  3. 无电子跃迁：色彩由滤光片物理特性决定
• 关键参数：
• • 液晶响应：GtG 5ms（IPS面板）
  • 色域：90% DCI-P3（高端LCD）

---

5. 全流程信号链示例（以红色像素为例）

[二进制] 11111111 00000000 00000000 

→ GPU解码为R=255, G=0, B=0 

→ HDMI编码为差分电信号 

→ TCON输出R=5V, G=0V, B=0V 

→ OLED：

• 红色子像素电流驱动 → 电子跃迁(1.8eV) → 发射620nm红光

→ LCD：

• 背光白光 → 液晶透射R滤光片 → 阻挡G/B光 → 输出红光

6. 不同技术的色彩精度对比

参数	OLED	LCD
色深	10bit（10.7亿色）	8bit（1677万色）
对比度	1,000,000:1	1,000:1
响应速度	0.1ms	5ms
色彩控制原理	直接电子跃迁发光	滤光片物理过滤

---

7. 信号转换与电子跃迁的关系总结

1. 数字信号通过电信号传输驱动屏幕物理层。
2. OLED：电信号直接引发电子跃迁，决定发光颜色。
3. LCD：电信号间接控制透光量，色彩由滤光片固定。
4. 最终色彩=信号精度（数字处理）+物理实现（电子跃迁/滤光）。

此过程完整覆盖从二进制到光子发射的全链条，涵盖信号转换与量子物理层面的相互作用。