历史上不少画家的画作中都充分表明人眼能够分辨不同的光线颜色。艺术家们本能地认为可见光是一种复杂的光谱现象，在阳光下，白光中的红、蓝、紫、绿及其他颜色成分的比例各不相同。此外，阳光的颜色会随时间和地点而变化。同样地，不同类型的人工光源之间的颜色变化也存在很大的差异，而且这些差异可能非常显著，对电子产品具有深远的影响。
例如，现今的智能手机、电脑和电视的电子显示屏都可以显示数百万种颜色。电子设备制造商目前认识到环境光颜色对显示屏呈色的影响，也知道如何根据场景光源的变化来动态改变这些颜色。
本文探讨白平衡技术的有效性，及其对屏幕显示颜色的真实性和准确性的显著影响。
光源变化的影响
光源（环境光）的光谱含量会影响人眼所感知的物体颜色。中午时分日光下看到的物体会偏蓝色。这是因为，日光是由太阳光和天空光这两种不同的光组合而成的。在白炽灯泡（相关色温（CCT）可能达到2700K）营造的人工光源环境下查看同一物体时，颜色更偏金黄色。图1显示对比了不同光源的光谱含量。
图1 各种标准CIE光源的光谱功率分布—荧光灯（F1）的光谱功率在绿色和桔色波长位置达到顶峰。这与日光（D50, D65）和白炽光（A）的宽光谱形成明显对比。（图片来源：SchwartzD）
在不同光照条件下查看纸张上的打印图像时，人眼很容易察觉这种影响：颜色随着光源的变化而变化。但是，显示屏并非如此。在智能手机和台式电脑中普遍采用环境光传感器之前，显示屏的控制器无法感知显示屏所处的环境光的特性。因此，液晶显示屏以及最近推出的有机发光二极管(OLED)显示屏都会采用预先设置的6500K固定白点色温。如图1所示，6500K被CIE行业标准组织定为D65基准光源，其CCT值与正午明亮的光线非常相似，光谱功率分布中包含较强的蓝色成分。
这意味着，在正午阳光的相同环境条件下，同一个图像呈现在显示屏上和打印在纸上的效果非常相似。显示屏上显示的图像和打印的图像都会特别突出蓝色。
但是，在暖色光环境下查看时，例如3000K暖白色LED，打印出来的图像更偏桔黄色，这是因为其光谱中红色/黄色部分占的比例更大，蓝色部分占的比例较小。
由于缺乏有效的方法来调整显示屏上的白点，电子制造商只能选择为其显示屏提供D65固定白点预设，导致屏幕上呈现的图像还和之前一样，会突出蓝色。
图2 标准CIE色度图说明
图3 人眼视锥细胞面对短波长、中波长和长波长类型时，具备的标称光谱灵敏度
图4 绿色通道的白昼视觉响应与人眼视觉最为接近 - 来自CIE光亮度函数
阅读印刷内容与阅读显示屏显示的内容
阅读打印在纸上的内容时，人眼可以连续阅读多个小时也不会感到特别疲累。在采用固定的D65白点设置、发出大量蓝光的显示屏上阅读相同内容时，会产生不良影响：眼睛会因数字内容产生疲劳，还可能影响到夜晚的睡眠质量。
智能手机原始设备制造商寻求在最近发展放缓的市场中脱颖而出，现在推出了一项新显示屏功能，称为“纸质显示”。就是用更暖的色温代替了目前显示屏的白点设置。最近推出的新型高精度XYZ颜色传感器，使纸质显示成为可能；该传感器能够通过最佳的光环境颜色温度测量，将显示屏的白点从D65冷蓝光调节为更加温暖的白点。
蓝光带来的生理影响
纸质显示能够尽可能减少数字内容造成的眼睛疲劳，并且通过在睡前几小时自动将显示屏调节为更温暖的白点，减轻用户眼睛的不适感。科学研究证实光源对人眼具有光生物学效应作用，并且蓝光会刺激影响人体的生物钟。科学研究表明，蓝光会抑制褪黑素分泌；褪黑素是人体天然的放松剂，帮助人体获得良好的夜间睡眠。缺乏褪黑素让人感觉清醒，可能会影响人体的昼夜节律周期。
纸质显示的XYZ颜色科学
利用现代化的滤光技术，我们现在可以使用滤色镜来配合人眼的准确度，且保证成本适合消费电子应用。电子产品制造商现在能够部署XYZ滤色镜，大批量实施纸质显示技术。 这些滤光片被直接放置在光学传感器产品的芯片上。与CCT准确度为±10%的传统RGB颜色传感器相比，CIE XYZ滤光片的精度为±1 - 5%，具有明显优势。
图5 CIE1931 2° Standard Observer颜色匹配函数或XYZ三色刺激人眼响应
图6 色度适应
图7 TCS3430的XYZ光谱功率分布（SPD）响应
CCT准确度需求源于1931年制定的色彩空间标准，即所谓的CIE xy色度图（如图2所示）。
人工光源的色温较高，住宅照明的色温最高(2700～3100K)。办公室照明一般为3100～4500K。 在晴朗无云的日子里，白天的色温正午可以达到6000K，日出之前或日落之后则可以高达15000K。使用白点效果与周围效果不同的显示屏查看内容时，我们感知各种颜色的能力会受到影响。与冷色调环境光环境相比，在暖色光环境中使用中度或冷色度白点显示屏查看内容时，色彩看起来更蓝。调节显示屏的白点值，使之与环境光匹配，此举如果不能消除这种现象，也可以最大程度地削弱。
CIE色度图可以捕捉人眼对电磁能量谱中，波长在380nm到780nm之间的可见光的感知。图3展示了人眼视锥细胞面对短波长、中波长和长波长类型时，具备的标称光谱灵敏度。
这种反应由视网膜的短、中和长视锥细胞的神经反应驱动，对可见光谱中红色、绿色或蓝色部分的波长具有最高灵敏度。 视锥的波长灵敏度范围广泛，且相互重叠；为了简单起见，对图中显示的每条曲线都进行了归一化处理。视网膜中三种视锥细胞的相对反应足以解释色觉，颜色可以由多组色彩匹配函数来表征，它们之间互为线性变换，彼此延伸。
图4显示中(M)波长响应如何被定义为一个视觉视图，并用于定义照度（单位为勒克司），因为绿色波长最接近人眼所视的波长。人眼对绿色非常敏感，对红色和蓝色不太敏感。
勒克司衡量从上方各个方向照亮表面上某个点的可见光数量，是亮度测量单位。
XYZ三色刺激人眼响应（如图5所示）定义为CIE1931 2° Standard Observer，并提供可见光谱波长和视觉生理感知颜色之间的联系。
颜色可以分为亮度（或照度，以勒克司为单位测量）和色度（以xy色度参数为单位测量）。图2中的色度图是一项工具，指明人眼如何感受给定光谱中的光。该图未指明物体的颜色，这是因为查看对象时看到的色度取决于用户周围的环境光。
人类视觉系统
人类的视觉系统非常复杂，它与我们大脑的视觉处理引擎—视觉皮层紧密相连。即使在光线变化的情况下，人脑也能识别物体的颜色。我们感知颜色的方式并不是固定的；相反，它是一种相对感知。当光源类型发生变化时，人眼会改变对所视颜色的“感知”，因为物体表面、光源类型和我们的眼睛之间存在着动态关系。
图8 CIE1931色彩空间色度图 - 显示普朗克轨迹
我们的视觉系统会根据光谱内容调整长、中、短视锥细胞的相对响应。人眼具有一种色度适应机制，可以理解不同的环境光条件。这种反应机制让我们在不同的环境光条件下，将白色和灰色的物体仍看成是白色和灰色。图6描述了这种色度适应原则采用的光增益调整。
图7显示了XYZ颜色传感器及其光谱功率分布(SPD)响应。
XYZ光谱响应以人眼为基础，因此能够更加准确地提供与人类如何感知颜色有关的信息。虽然有一些将RGB值转换为XYZ的方法，但RGB光谱响应函数并非切实的颜色匹配函数，因此转换后的结果与人眼感知颜色的方式并不完全匹配。通过准确匹配人眼的颜色响应，分析XYZ传感器的数据也可以像人眼一样来检测颜色的差异。使用高精度XYZ颜色传感器（输出入射光的CIE XYZ三色刺激值），能够在测量环境照明条件时提供最好的测量结果。图8显示了CIE色度图中的普朗克轨迹。
在该图中，中间的实线被称为普朗克轨迹。轨迹上的每个点都对应一个黑体色温，具有对应的CCT值。将显示屏的白点值调节至环境色温，假定显示屏确实了解环境光的色温。由于荧光光源和LED光源并不总是正好落在普朗克轨迹上，所以最好是将白点调节为环境光源的实际色度坐标值，而不是默认设置为普朗克轨迹上对应的色温。
纸质显示说明
图9说明了这种自适应显示技术的工作原理。在下方的灯箱中，两部智能手机均嵌入两幅完全相同的图画中。通过改变光源来展示纸质显示技术。这样做也会改变我们感知的反射颜色。
图片中，右侧的显示屏没有XYZ颜色传感器，且持续发射D65光线。左侧显示屏配有TCS3430颜色传感器，可以准确测量环境光条件的任何变化；且采用显示算法（见图10）让显示屏具备纸质阅读感。
显示屏采用8位RGB乘数值，所以推荐Y轴采用的值范围为0至256（28 = 256），X轴上的值则是来自XYZ颜色传感器的色温测量值。从图10中可以看出，对于6500K测量色温，建议的RGB主显示驱动器值应该设为256红色、256绿色和256蓝色—驱动显示屏到达D65白点。举例来说，从2700K白炽灯测得的色温较低时，会显示256红色、195绿色和130蓝色。
打开6500K灯泡后，左侧显示屏测量环境光，使用算法推荐的RGB值256、256、256来驱动显示屏到达右侧显示屏所处的同一白点。结果是两个显示屏看起来都一样。对于两个显示屏，打印背板上的颜色内容能够更自然地融入显示屏内容。
当关闭6500K灯泡，打开更加温暖的3000K荧光灯之后，环境光显得更加温暖，左侧的显示屏自动调节采用更温暖的白点，以匹配3,000K新环境光。由于蓝色光分量减少，印刷图像呈现更深的桔黄色。我们感知到的印刷图片的颜色也会出现轻微变化。没有配备颜色传感器的显示屏一直显示同样的富蓝色D65白点，在更温暖的3000K环境下相当明显。在本例中，很明显右侧的显示屏看起来更蓝，而左侧的显示屏自动调节其白点，以适应3000K照明环境，让显示屏获得纸质阅读感。
图9 纸质显示演示，展示在暖光环境下蓝光很明显
图10 建议环境测量色温采用的RGB乘数值
关闭3000K灯泡，打开更暖光的2700K白炽灯，蓝光含量进一步减少，桔黄色暖光增多，环境光变得更温暖。此外，左侧显示屏和我们感知到的印刷照片内容的颜色也进一步发生了变化。左侧显示屏自动调节其白点值，调节为图11中2700 K环境光环境适应的白点值；右侧的D65白点显示屏则散发同样丰富的富蓝色光内容。
概述
小新闻
SST 和 SK hynix system ic合作
智能手机、计算机和电视原始设备制造商一般为其显示屏提供固定的白点值，提供手动或者在每天固定时间段采用的单次预设白点，这种白点的效用有限，因为它无法涵盖不断变化的光照条件。幸运的是，滤光片技术的进步推动实现了人眼水平的准确度，且其价格能够适应大批量消费电子市场需求；因此获得了一种可行的方法，能够自动测量环境光条件，让显示屏呈现纸质显示效果。
无论是在反射光环境下，还是使用电子显示屏查看内容时，环境光照条件的变化会深刻影响我们的视觉颜色感知结果。现在，人们会使用采用D65固定白点值的显示屏，科学地展示其对人体感知的影响。在不断变化的环境照明条件下，自动调节显示屏的白点值，采用优化设置证实有助于身体健康，可减少数字视觉疲劳，改善夜晚睡眠。
越来越多的IC设计人员希望找到方法，在实施低功耗、高耐用嵌入式闪存的同时保持较低的生产成本。Microchip通过其子公司Silicon Storage Technology (SST)宣布与SK hynix system ic建立战略合作伙伴关系，共同扩大SuperFlash技术的应用范围。通过合作，SST的嵌入式SuperFlash技术将应用到SK hynix system ic的110纳米（nm）CMOS平台中，从而为设计人员提供具有成本效益的低功耗嵌入式闪存解决方案。
SST的嵌入式SuperFlash技术可以为许多应用提供卓越的低功耗、高可靠性数据保存和耐久性，例如物联网设备、智能卡和基于单片机的应用。对于远程物联网边缘节点和无接触支付设备等低功耗应用，该技术可以提供理想的功率和快速擦除时间。
SST的SuperFlash技术补充了SK hynix system ic的嵌入式闪存解决方案，使后者获得低功耗且高度可靠的IP。SK hynix system ic曾是SK hynix（韩交所股票代码：000660）的全资子公司，2017年7月从母公司脱离。它是一家专业生产显示驱动芯片（DDI）、CMOS图像传感器和功率芯片（500 nm至57 nm工艺范围）的200 mm芯片制造商。
