眼镜式3D显示设备综合性能测试方案的研究

为了更系统、科学地评价眼镜式立体设备的显示质量,本文对目前主流的眼镜式3D显示器进行串扰率、亮度、对比度、色温、色域的测量。首先,根据眼镜式立体设备的成像原理设计相关的测试方案。测试结果表明,色分式3D显示器左眼串扰为3%,右眼为9%,偏振式3D显示器水平方向串扰最低为1.79%,垂直方向串扰呈振荡分布,时分式3D显示器的串扰最低,达0.37%;眼镜式3D显示器的亮度在3D模式下均发生较大程度的下降,其中时分式3D显示器在3D模式下亮度仅为6.97cd/m2,其对比度也随之发生大幅下降;色域方面,时分式显示器在3D模式下色域覆盖率为72.7%,相比2D模式存在明显下降,而色分式3D显示器在3D模式下的色域覆盖率最小,仅为0.3%。上述数据可为设备的选择和产品性能的优化提供有益参考作用。     

四元色液晶显示器色温与色重显性能的实验研究

本文选7种色温,分别测试了四元色液晶显示器的色度参数,并基于测试数据,分析了色温与液晶显示器亮度、彩度、色调和色域覆盖率的关系。结果表明,色温升高时,液晶显示器的亮度加大,色域覆盖率减小,还引起某些颜色色调和彩度失真。     

四元色液晶显示器色温与色重显性能的研究

选择7种色温,分别测试了四元色液晶显示器的色度参数,并基于测试数据,分析了色温与液晶显示器亮度、彩度、色调和色域覆盖率的关系。结果表明,色温升高时,液晶显示器的亮度加大,色域覆盖率减小,还引起某些颜色色调和彩度失真。     

狭缝光栅开口率与裸眼3D显示串扰之间的关系

研究了狭缝光栅开口率和3D串扰之间的关系。先采用固定式的狭缝光栅显示器件进行实验,发现2%～4%光栅开口率的增加导致了0.2%～2%串扰的增加,初步验证了"光栅开口率越高,3D串扰越大"的规律。考虑到2D显示产品的个体性能差异以及在贴合过程中的操作误差都可能对这个结果产生影响,又用TN盒制作成活动式狭缝光栅,通过改变电压来改变狭缝光栅的开口率,从而在其他条件都一致的情况下,测试出狭缝光栅透过率和3D串扰之间的关系。对于2视点的裸眼3D设备,随着控制电压从4V增大到15V,串扰逐步减小了1.6%,从而最终确认了"开口率越高,3D串扰越大"的规律。     

指向式背光裸眼3D显示的时空同步精准控制研究

时间串扰是指向式背光裸眼3D显示的关键技术痛点.为了消除时间串扰,提出一种基于精准时分直下背光的指向背光裸眼3D显示系统.该系统由液晶屏幕、菲涅尔透镜阵列、直下背光阵列以及线性扩散膜组成.其中,液晶屏幕的刷新率为120 Hz,顺时针旋转90°后长边竖直放置,自右往左刷新,横向分为3个区域.每个背光区域背后均安装有分别为左、右眼视区提供照明的两路背光模组.系统使用精准时分直下式背光,当屏幕某一区域完成刷新后,系统开启该区域左(或右)眼路背光模组,保持该区域的右(或左)眼路背光模组和其他区域的背光关闭.随着屏幕刷新,系统依次对屏幕其他区域执行同样的背光控制操作,实现屏幕刷新和背光的精确同步,有效地消除了时间串扰.实验证明,精准时分直下背光可以有效地将指向式背光裸眼3D显示系统的总串扰率从4.68％降低至3.38％,达到人眼的舒适阈值.     

IEC立体显示终端测量方法综述

介绍了IEC起草的佩戴眼镜式的立体显示终端测量方法草案。立体显示测量包括亮度、对比度、色域及两眼间串扰等。两眼间串扰是当前研究最为关心的参数,该草案提出了灰阶串扰测量方法。最后总结了我国制定立体显示测量行业标准的进展情况。     

裸眼立体显示液晶屏的光学结构及设计

裸眼立体显示液晶屏以液晶像素作为立体视图的载体，使用特殊的光学元件改变显示器和人眼的成像系统来获取立体视觉效果。狭缝背光照明的裸眼立体显示液晶屏的光学结构包括狭缝照明板、液晶盒及背光组件。设计了可以完成面光源照明和线光源照明相互转换的可控光栅，研究了一种行之有效的立体显示液晶屏的装配方法——动态装配法，利用装配组件的工作特性产生莫尔条纹，完成立体显示液晶屏的精密装配。研制的裸眼立体显示液晶屏可以方便地在2D和3D显示模式之间转换。     

光栅式自由立体显示器概述

文章介绍了光栅式自由立体显示器的结构及原理,分析了影响其立体效果及性能的因素,如人眼调节和会聚特性、多视点技术、亮度及分辨率损失、串扰、2D／3D切换及兼容性等,并简要介绍了相应的提高立体显示效果的方法。     

改善显示品质的直下式LED背光技术

通过理论分析,在窄色域液晶屏的背光中选择合适谱线的RGB三基色LED背光,可以将显示器的色域从40%提升至70%。试验结果与理论相符合,但是三基色直下式背光的混光比为1.3∶1,比全白灯背光的1∶1大。在三基色LED背光中加入LED白灯,能够降低混光比。白光灯的亮度逐步增加时,色域会降低。当色域从70.2%下降到63.7%时,白灯发出的亮度占总亮度的30%,混光比也降低为1.1∶1。     

激光量子点背光显示模组光强度对色域影响的研究

采用调节光源亮度和调整量子点膜排列方式的方法对亮度和色域的相关性进行了研究。结果表明激光光源的亮度与量子点膜显示器的色域存在非线性关系,通过优化激光光源的亮度可提高激光量子点膜背光显示器的显示色域。同时,提出了采取量子点膜不同的组合和放置顺序的方法,以减小光强对色域影响的灵敏度。     

彩色显示器亮度和对比度的最优化设置

实验研究了彩色显示器亮度和对比度设置对显示器颜色特性的影响.将Neso彩色显示器的亮度和对比度分别设置为最大值的20、50、80和100 %共16种组合,详细地测试和比较了每种设置下显示器的黑点亮度、白点亮度、阶调再现曲线(TRC)、通道可加性、色域和色品恒定性等颜色特性,实验结果表明,亮度设置对黑点亮度影响明显,对比度设置主要影响的白点亮度,黑点对通道可加性、色域和色品恒定性影响很大.通过亮度、对比度设置使黑点亮度尽可能小,白场亮度达到使用要求,同时TRC不出现"横剪切"和"纵剪切"现象,则显示器达到了最优化设置.     

Design Considerations Between Color Gamut and Brightness for Multi-Primary Color Displays

Color displays show a vivid colorful image by combination of three or above primary colors on every individual pixel. Brightness of color displays, however, strongly restricts the color gamut of displays. From the color mixing theory, the area of color gamut on the color coordination would shrink smaller when brightness grows up. At the maximal brightness, displays can show one system white point only. The difficulties how to obtain the maximal brightness under an assigned color point or color gamut have been a key issue for display manufacturers. The paper proposes a theory to analyze the relation between brightness and color gamut based on the multi-primary color display. Simulations estimate the boundary of color gamut of multi-primary color displays under required brightness which had been proved by experimental results of tri-primary color display. The theory can be applied on the color temperature (CT) design which experimental results show the fact that a display apparatus with higher color temperature could sacrifice brightness less compared to one with lower color temperature when color temperature of the display image needs to change. The theory provides a design guideline for optimization between color gamut, color temperature and brightness on multi-primary color displays     

Representations of Relative Display Gamut Size

Gamut size of a wide gamut display is usually represented with the ratio of its chromaticity triangle area and the chromaticity triangle area of a standard display in CIE xy color coordinates. Such a chromaticity area ratio (CAR) is a rough relative gamut size, because CIE xy is a nonuniform color coordinate system and display gamut is a volume in color space. The representation of relative gamut size with the ratio of the discernible color numbers in a display gamut and NTSC TV gamut is studied. This ratio is called the discernible color number ratio (DCNR). Discernible color number is counted with CIE94 color difference formula in CIELAB color space. It is found that CAR is larger than DCNR for the display with primary purity higher than NTSC primary purity. For example, the CAR of a practical light-emitting diode (LED) display with respect to NTSC TV is 7.8% overestimated, in which red, green, and blue LED primary wavelengths are 625, 520, and 470 nm, respectively; red, green, and blue LED bandwidths are 20, 40, and 30 nm, respectively. In addition, the DCNRs of wide gamut displays with respect to the object color of the same white illuminant are investigated. It is shown that the gamut size improvement for laser display compared with LED display is not significant.     

显示色域转换的误差影响效应

显示器的研究人员经常面对这样的问题：就是在其设计的显示系统同标准显示系统之间存在色域偏差，因而，他们引入了色域转换的方法来克服这一问题。为了能准确表示一个显示系统所表现的颜色，CIE色度图常常用来描述该显示系统所复现的颜色坐标范围。在不同的显示系统中，由于其基色的特性不同，从而带来其显示色域的不同。目前，因为CRT广泛的应用和许多历史原因，使得CRT被公认为标准的显示系统，而其显示色域也自然成为准色域。这样产生的一个后果就是，许多显示系统的设计人员不得不放弃自有显示系统的色域，并设法将其转换到标准色域。由于多种因素的影响，转换后的色域往往仍然存在着较大的偏差。本文在色域的三维模型上对转换误差进行分析，评估色域转换的质量；同时，在分析这种偏差的基础上，详细论述了色域量化误差影响效应。     

狭缝光栅自由立体显示器的立体图像串扰度

为了表征狭缝光栅自由立体显示器存在的左右眼视差图像的混叠程度,提出了立体图像串扰度C的概念。根据狭缝光栅自由立体显示器的结构和工作原理,应用几何光学知识,分析得出了立体图像串扰度C的计算公式,并给出了一个具体的狭缝光栅自由立体显示器的计算结果。通过观看实验,证明了所定义的立体图像串扰度C可以定量描述观看者在立体可视区域看到的立体图像的串扰程度。     

基于棱镜反射光栅的低串扰自由立体投影显示方法

为解决传统柱透镜自由立体投影显示中像差和视几何引起的串扰和视点数受限问题,基于回归反射,提出了一种棱镜反射光栅自由立体投影显示方法。通过分析其3D成像的原理,对棱镜反射光栅自由立体投影显示进行仿真,发现该方法在水平视宽相同的条件下,视场照度是柱透镜光栅投影的10倍,而其串扰比是柱透镜光栅投影的1/5,且不存在次视区。制作了棱镜反射光栅屏,并搭建系统进行实验,验证了棱镜反射光栅自由立体投影显示方案的可行性。     

应用微柱透镜的自由立体前投影屏幕设计

介绍了应用微柱透镜阵列的自由立体前投影显示的原理。推导出确定自由立体前投影屏幕中微柱透镜参数的公式,详细给出了一种设计方法。根据此方法设计了一块采用微柱透镜阵列的自由立体前投影屏幕,在Lighttools中对采用此屏幕的投影系统进行仿真模拟,仿真结果显示有5个比较明显的视区,视区间隔比较连续。搭建屏幕和投影系统进行实验验证,实验结果与仿真结果一致,串扰度为7.9%,图像重合度为1.008,在观察面处立体效果显著。实验结果验证了应用微柱透镜阵列的自由立体前投影显示的可行性。与背投影的自由立体显示技术相比,自由立体前投影显示具有装调快、占用空间小、投影距离灵活可调的优点,将是未来大屏幕自由立体显示的一个重要发展方向。     

基于阿尔法形态的显示器三维色域体积快速算法

随着各种宽色域显示设备的出现,越来越需要高效准确的色域比较评价方法。三维色域由于包含了亮度信息,与二维色域相比,能够更全面地展示、比较色域差异。但由于其形状不规则,三维色域的计算较困难,高计算复杂度限制了三维色域评价在实时性要求较高的工程领域的应用。实现了基于阿尔法形态的三维色域体积计算方法。实验结果表明,通过仔细选择半径参数,能够以较低计算复杂度准确计算不规则三维色域体积。与基于准蒙特卡洛的体积计算方法相比,基于阿尔法形态的方法更适合实时应用。     

Laser Digital Cinema Projector

The reason for wider color gamut of laser display systems rests on RGB laser lights whose color coordinates very approach the locus of gamut chart, which means the most saturated colors. A novel, practical and simplest method to reduce the laser speckle is developed. A Laser Digital Cinema Projector (LDCP) is manufactured for the first time in the world. The LDCP enjoys all benefits of 166% NTSC expanded color gamut, beyond 9 024 ANSI lumens light output, a minimum sequential contrast ratio of 2595:1, 2048$times$1080 display resolution, etc.