Контрастность дисплея - Display contrast

Контраст в визуальное восприятие представляет собой различие во внешнем виде двух или более частей поля, видимых одновременно или последовательно (отсюда: контраст яркости, контраст яркости, цветовой контраст, одновременный контраст, последовательный контраст и т. д.).

Контраст в физика величина, предназначенная для соотнесения с воспринимаемым яркость контраст, обычно определяемый одной из нескольких формул (см. ниже), которые включают, например, то яркость рассматриваемых стимулов, например: ΔL / L около порога яркости (известный как контраст Вебера^[1]), или L_ЧАС/ Л_L для более высокой яркости.^[2]

А контраст также может быть связано с различиями в цветность определяется колориметрическими характеристиками (например, разница в цвете ΔE CIE 1976 UCS).

Визуальный Информация всегда содержится в каком-то визуальном контрасте,^{[требуется разъяснение ]} таким образом контраст является важной характеристикой производительности электронные визуальные дисплеи.

В контраст электронных визуальных дисплеев зависит от электрического привода (аналоговый или цифровой входной сигнал), от окружающего освещения и от направления наблюдения (т. е. направление взгляда ).

Контраст яркости

«Контраст яркости» - это соотношение между более высокой яркостью, L_ЧАС, а нижняя яркость L_L, которые определяют функцию, которую необходимо обнаружить. Это соотношение, которое часто называют Контрастность, CR, (фактически будучи яркость соотношение ), часто используется для высоких яркостей и для спецификации контраст из электронный визуальный дисплей устройств. Яркость (коэффициент) яркости CR представляет собой безразмерное число, часто обозначается добавлением ": 1" к значению частного (например, CR = 900: 1).

${ displaystyle CR = { frac {L_ {H}} {L_ {L}}}}$ с 1 ≤ CR ≤ ${ displaystyle infty}$

«Коэффициент контрастности» CR = 1 означает отсутствие контраста.

Контраст также можно указать с помощью контрастная модуляция (или же Контраст Майкельсона), C_M, определяется как:

${ displaystyle C_ {M} = { frac {(L_ {H} -L_ {L})} {(L_ {H} + L_ {L})}}}$ с 0 ≤ C_M ≤ 1.

C_M = 0 означает отсутствие контраста.

Другое определение контраста - это практическое применение Вебер контраст,^[3] иногда встречается в поле электронных дисплеев, K или C_W, является:

${ displaystyle C_ {W} = { frac {(L_ {H} -L_ {L})} {L_ {H}}}}$ с 0 ≤ C_W ≤ 1.

C_W = 0 означает отсутствие контраста, а максимальный контраст, C_Wmax равняется единице или более часто описывается как процент, как у Майкельсона, 100%.

Модификация Weber от Hwaung / Peli добавляет к знаменателю смещение яркости для более точного моделирования компьютерных дисплеев.^[4] Таким образом модифицированный Вебер является:

${ displaystyle C_ {m} W = { frac {(L_ {H} -L_ {L})} {(L_ {H} +0,05)}}}$

Это более точно моделирует потерю контрастности, которая возникает при более темной яркости дисплея из-за условий окружающего освещения.

Цветовой контраст

Две части поле зрения могут быть одинаковой яркости, но их цвет (цветность ) отличается. Такой цветовой контраст может быть описан расстоянием в подходящей системе цветности (например, CIE 1976 UCS, CIELAB, CIELUV).

Метрика для цветовой контраст в области электронных дисплеев часто используется разница в цвете ΔE * uv или ΔE * ab.

Полноэкранный контраст

Во время измерения значений яркости, используемых для оценки контрастности, активная область экрана дисплея часто полностью устанавливается в одно из оптических состояний, для которых необходимо определить контраст, например полностью белый (R = G = B = 100%) и полностью черный (R = G = B = 0%), а яркость измеряется один за другим (последовательно по времени).

Этот способ действий подходит только тогда, когда устройство отображения не показывает эффекты загрузки, что означает, что яркость тестового шаблона зависит от размера тестового шаблона. Такие эффекты нагрузки можно найти в ЭЛТ -дисплеи и в PDP. Маленький тестовый образец (например, 4% -ный шаблон окна), отображаемый на этих устройствах, может иметь значительно более высокую яркость, чем соответствующий полноэкранный шаблон, поскольку ток питания может быть ограничен специальными электронными схемами.^{[нужна цитата ]}

Полный контраст

Любые два тестовых шаблона, которые не полностью идентичны, можно использовать для оценки контраста между ними. Когда один тестовый образец содержит полностью яркое состояние (полностью белый, R = G = B = 100%), а другой - полностью темное состояние (полностью черный, R = G = B = 0%) получившийся контраст называется полный контраст. Этот контраст является наивысшим (максимальным) контрастом, которого может достичь дисплей. Если в таблице данных вместе с указанием контраста не указан тестовый образец, он, скорее всего, будет относиться к полный контраст.^{[нужна цитата ]}

Статический контраст

Стандартная процедура оценки контраста следующая:^{[нужна цитата ]}

Примените первый тестовый образец к электрическому интерфейсу тестируемого дисплея и подождите, пока оптический отклик установится в стабильное установившееся состояние.
Измерьте яркость и / или цветность первого тестового шаблона и запишите результат.
Примените второй тестовый образец к электрическому интерфейсу тестируемого дисплея и подождите, пока оптический отклик не установится в стабильное устойчивое состояние.
Измерьте яркость и / или цветность второго тестового шаблона и запишите результат.
Вычислить полученный статический контраст для двух тестовых шаблонов с использованием одного из перечисленных выше показателей (CR, C_M или К).

Когда яркость и / или цветность измеряются до того, как оптический отклик установится в стабильном устойчивом состоянии, временный контраст был измерен вместо статический контраст.^{[нужна цитата ]}

Переходный контраст

Когда содержимое изображения быстро меняется, например во время отображения видео или фильмов оптическое состояние дисплея может не достигать намеченного стабильного устойчивого состояния из-за медленного отклика, и, таким образом, видимая контрастность уменьшается по сравнению с статический контраст.^{[нужна цитата ]}

повторяющаяся импульсная характеристика ЖК-монитора	На этой иллюстрации показан повторяющийся импульсный отклик между несколькими состояниями серого цвета, когда каждое состояние применяется только к одному кадру. Очевидно, что стационарные уровни яркости (обозначенные горизонтальными штриховыми линиями) не достигаются в пределах одного кадра.

Динамический контраст

Это метод увеличения контрастности ЖК-экранов.

ЖК-экраны состоят из блока задней подсветки, который постоянно излучает свет, и ЖК-панели перед ним, которая модулирует передачу света по интенсивности и цветности. Для увеличения контрастности таких ЖК-экранов подсветка может быть (глобально) затемнена, когда отображаемое изображение темное (т. Е. Не содержит данных изображения высокой интенсивности), в то время как данные изображения численно корректируются и адаптируются к уменьшенной интенсивности задней подсветки. . Таким образом можно улучшить темные области на темных изображениях и существенно увеличить контраст между последующими кадрами.^[5] Также контраст в пределах одного кадра можно намеренно увеличить в зависимости от гистограммы изображения (некоторые спорадические блики на изображении могут быть вырезаны или подавлены). Есть довольно много цифровая обработка сигналов требуется для реализации метод динамического контроля контрастности способом, приятным для человека зрительная система (например, не должно быть эффекта мерцания).

Контрастность отдельных кадров (одновременный контраст) можно увеличить, если можно локально уменьшить яркость подсветки. Это может быть достигнуто с помощью блоков задней подсветки, которые реализованы с помощью массивов светодиодов.^[6] ЖК-дисплеи с расширенным динамическим диапазоном (HDR) используют эту технику для реализации (статических) значений контрастности в диапазоне CR> 100000.^[7]

Контраст темной комнаты

Чтобы измерить максимально возможную контрастность, темное состояние тестируемого дисплея не должно искажаться светом из окружающей среды, поскольку даже небольшие приращения ΔL в знаменателе отношения (L_ЧАС + ΔL) / (L_L + ΔL) приводит к значительному уменьшению этого коэффициента. Это причина, по которой большинство коэффициентов контрастности, используемых в рекламных целях, измеряются в условиях темной комнаты (освещенность E_DR ≤ 1 лк).^{[нужна цитата ]}

Все излучающие электронные дисплеи (например, CRT, PDP) теоретически не излучают свет в черном состоянии (R = G = B = 0%) и, следовательно, в условиях темной комнаты без окружающий свет отраженный от поверхности дисплея в устройство измерения света, яркость черного состояния равна нулю, и, таким образом, контраст становится бесконечным.^{[нужна цитата ]}

Когда эти экраны используются вне полностью темной комнаты, например в гостиной (освещенность прибл. 100 лк) или в офисе (освещенность минимум 300 лк) окружающий свет отражается от поверхности дисплея, увеличивая яркость темного состояния и тем самым значительно снижая контраст.^{[нужна цитата ]}

Совершенно новый ТВ-экран, реализованный по технологии OLED, имеет контраст темной комнаты коэффициент CR = 1.000.000 (один миллион). В реальной ситуации при освещенности 100 лк коэффициент контрастности снижается до ~ 350, при 300 лк - до ~ 120.^[8]

«Окружающий контраст»

Контраст, который можно ощутить или измерить в присутствии окружающего освещения, коротко называют «окружающим контрастом».^[9] Особый вид «окружающего контраста» - это контраст в условиях наружного освещения, когда освещение может быть очень интенсивным (до 100 000 лк). Контраст, видимый в таких условиях, называется «контрастом дневного света».^[10]

Поскольку темные области дисплея всегда искажаются отраженным светом, разумные значения «контраста окружающей среды» могут поддерживаться только тогда, когда дисплей снабжен эффективными мерами по уменьшению отражений с помощью антибликовых и / или антибликовых покрытий.^{[нужна цитата ]}

Параллельный контраст

Когда отображается тестовый шаблон, который содержит области с разной яркостью и / или цветностью (например, шаблон шахматной доски), и наблюдатель видит разные области одновременно, кажущийся контраст называется одновременный контраст (период, термин одновременный контраст уже принято для другого эффекта). Значения контрастности, полученные из двух последовательно отображаемых полноэкранных шаблонов, могут отличаться от значений, оцененных из шаблона шахматной доски с теми же оптическими состояниями. Это несоответствие может быть связано с неидеальными свойствами экрана дисплея (например, перекрестными помехами, ореолом и т. Д.) И / или с проблемами рассеянного света в устройстве измерения света.^{[нужна цитата ]}

Последовательный контраст

Когда устанавливается контраст между двумя оптическими состояниями, которые воспринимаются или измеряются одно за другим, этот контраст называется последовательный контраст. Контраст между двумя полноэкранными шаблонами (полноэкранный контраст) всегда последовательный контраст.^{[нужна цитата ]}

Методы измерения

контрастность дисплеев прямого обзора
контрастность проекционных дисплеев

В зависимости от типа тестируемого дисплея (прямой вид или проекция) контраст оценивается как отношение значений яркости (прямой вид) или как отношение значений освещенности (проекционные дисплеи), если свойства проекционный экран отделен от проектора. В последнем случае проецируется рисунок шахматной доски с полностью белыми и полностью черными прямоугольниками, а освещенность измеряется в центре прямоугольников.^[11] Стандарт ANSI IT7.215-1992 определяет тестовые таблицы и места измерения, а также способ получения световой поток однако из измерений освещенности он не определяет величину, называемую «люмен ANSI».^{[нужна цитата ]}

Если отражающие свойства проекционного экрана (обычно в зависимости от направления) включены в измерение, яркость, отраженная от центров прямоугольников, должна быть измерена для (набора) определенных направления наблюдения.

Яркость, контраст и цветность из LCD-экраны обычно меняется в зависимости от направление наблюдения (т.е. направление взгляда ). Изменение электрооптических характеристик с направление взгляда могут быть измерены последовательно путем механического сканирования конус обзора (гониоскопический подхода) или одновременными измерениями на основе коноскопия.^[12]

Смотрите также

внешняя ссылка

Чарльз Пойнтон: Снижение утомляемости глаз от видео и компьютерных мониторов
Контрастность OLED-экрана Sonys XEL-1 с внешней подсветкой [1]

[1] Чарльз Пойнтон о контрасте Вебера

[2] МЭК (50) 845-02-47

[3] «Контраст яркости».

[4] Хван, Алекс Д; Пели, Эли (14 февраля 2016 г.). «Приложение для измерения контрастной чувствительности положительной и отрицательной полярности». Электронное изображение. 2016 (16): 1–6. Дои:10.2352 / ISSN.2470-1173.2016.16.HVEI-122. ЧВК 5481843. PMID 28649669.

[5] Шига, Т .; Микошиба, С. (2003). «49.2: Снижение мощности задней подсветки LCTV и расширение возможностей шкалы серого за счет использования метода адаптивного затемнения». Сборник технических документов симпозиума SID. 34 (1): 1364. Дои:10.1889/1.1832539.

[6] Чен, Ханьфэн; Сун, Чунхо; Ха, Тэхён; Парк, Юнджун (2007). «Локально-пиксельное затемнение подсветки ЖК-телевизора со светодиодной подсветкой». Журнал Общества отображения информации. 15 (12): 981. Дои:10.1889/1.2825108.

[7] Зетцен, Хельге; Уайтхед, Лорн А .; Уорд, Грег (2003). «54.2: Дисплей с расширенным динамическим диапазоном с использованием модуляторов низкого и высокого разрешения». Сборник технических документов симпозиума SID. 34 (1): 1450. Дои:10.1889/1.1832558.

[8] СТОП Технические характеристики

[9] Э. Ф. Келли: "Измерения диффузного отражения и окружающего контраста с использованием сферы для отбора проб", SID ADEAC06 Digest, стр. 1-5

[10] Келли, Эдвард Ф .; Линдфорс, Макс; Пенчек, Джон (2006). «Отображение методов измерения контраста при дневном свете и читаемость при дневном свете». Журнал Общества отображения информации. 14 (11): 1019. Дои:10.1889/1.2393026.

[11] ANSI IT7.215-1992: Оборудование для проецирования данных и дисплеи данных с большим экраном - Методы испытаний и рабочие характеристики

[12] М. Э. Беккер: "Анализ жидкокристаллических дисплеев через конус: сравнение методов измерения", Proc. SID'96, с. 199

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]