Kontrast displeje - Display contrast

Kontrast ve vizuálním vnímání je rozdíl ve vzhledu dvou nebo více částí pole viděných současně nebo postupně (tedy: kontrast jasu, kontrast lehkosti, barevný kontrast, současný kontrast, postupný kontrast atd.).

Kontrast ve fyzice je veličina určená ke korelaci s vnímaným kontrastem jasu , obvykle definovaná jedním z mnoha vzorců (viz níže), které zahrnují např. Jas uvažovaných podnětů, například: ΔL / L blízko prahové hodnoty jasu (známé jako Weberův kontrast) nebo L _H / L _L pro mnohem vyšší jasy.

Kontrast může být také kvůli rozdílům barevnosti stanovených kolorimetrické vlastnosti (např rozdíl barvy AE CIE 1976 UCS).

Vizuální informace jsou vždy obsaženy v jakémsi vizuálním kontrastu, takže kontrast je nezbytnou výkonovou vlastností elektronických vizuálních displejů .

Kontrast na elektronické zobrazovací displeje závisí na elektrickém řízení (analogový nebo digitální vstupní signál), na okolním osvětlení a na směru pozorování (tj ve směru V pohledu ).

Kontrast jasu

„Kontrast jasu“ je poměr mezi vyšší jasností _LH a nižší jasností L _L , který definuje detekovaný prvek. Tento poměr, často nazývané kontrastní poměr , CR, (ve skutečnosti, že je jas poměr ), se často používá pro vysoké jasů a specifikaci kontrastu z elektronických zobrazovacích zařízení. Kontrast (poměr) jasu, CR, je bezrozměrné číslo , často označené přidáním ": 1" k hodnotě kvocientu (např. CR = 900: 1).

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

„Kontrastní poměr“ CR = 1 znamená žádný kontrast.

Kontrast lze také určit pomocí modulace kontrastu (nebo Michelsonova kontrastu ), C _M , definované jako:

${\ displaystyle C_ {M} = {\ frac {(L_ {H} -L_ {L})} {(L_ {H} + L_ {L})}}}$ s 0 ≤ C _M ≤ 1.

C _M = 0 znamená žádný kontrast.

Další definicí kontrastu je praktická aplikace Weberova kontrastu , který se někdy vyskytuje v poli elektronických displejů, K nebo C _W , je:

${\ displaystyle C_ {W} = {\ frac {(L_ {H} -L_ {L})} {L_ {H}}}}$ s 0 ≤ C _W ≤ 1.

C _W = 0 znamená žádný kontrast, zatímco maximální kontrast, C _{Wmax se} rovná jedné, nebo běžněji popsané jako procento jako Michelson, 100%.

Modifikace Webera od Hwaung / Peli přidává do jmenovatele posunutí oslnění, aby bylo možné přesněji modelovat počítačové displeje. Takto upravený Weber je:

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

To přesněji modeluje ztrátu kontrastu, ke které dochází při tmavším jasu displeje v důsledku podmínek okolního světla.

Barevný kontrast

Dvě části zorného pole mohou mít stejnou jasnost, ale jejich barva ( chromatičnost ) je odlišná. Takový barevný kontrast lze popsat vzdáleností ve vhodném systému chromatičnosti (např. CIE 1976 UCS, CIELAB , CIELUV).

Metrikou pro barevný kontrast často používanou v poli elektronických displejů je barevný rozdíl ΔE * uv nebo ΔE * ab.

Kontrast na celou obrazovku

Během měření hodnot jasu použitých pro vyhodnocení kontrastu je aktivní oblast obrazovky často zcela nastavena na jeden z optických stavů, pro které má být stanoven kontrast, např. Zcela bílá (R = G = B = 100 %) a zcela černá (R = G = B = 0%) a jas se měří jeden po druhém (časově sekvenčně).

Tento způsob postupu je vhodný pouze v případě, že zobrazovací zařízení nevykazuje zatěžovací účinky , což znamená, že svítivost zkušebního obrazce se mění s velikostí zkušebního obrazce. Tyto efekty načítání lze nalézt na displejích CRT a PDP . Malý testovací vzor (např. 4% vzor okna) zobrazený na těchto zařízeních může mít výrazně vyšší jas než odpovídající vzor na celou obrazovku, protože napájecí proud může být omezen speciálními elektronickými obvody.

Kontrast celého švihu

K vyhodnocení kontrastu mezi nimi lze použít libovolné dva testovací vzory, které nejsou zcela identické. Když jeden testovací obrazec obsahuje úplně jasný stav (úplně bílý, R = G = B = 100%) a druhý úplně tmavý stav (úplně černý, R = G = B = 0%), výsledný kontrast se nazývá kontrast s plným otočením . Tento kontrast je nejvyšší (maximální) kontrast, kterého může displej dosáhnout. Pokud v datovém listu není specifikován žádný testovací vzor spolu s příkazem kontrastu, bude s největší pravděpodobností odkazovat na kontrast s plným otočením .

Statický kontrast

Standardní postup pro vyhodnocení kontrastu je následující:

1. Aplikujte první testovací vzorek na elektrické rozhraní testovaného displeje a počkejte, až se optická odezva ustálí na stabilní ustálený stav,
2. Změří se jas nebo chromatičnost prvního zkušebního obrazce a zaznamená se výsledek,
3. Aplikujte druhý testovací vzor na elektrické rozhraní testovaného displeje a počkejte, až se optická odezva ustálí na stabilním ustáleném stavu,
4. Změří se jas nebo chromatičnost druhého zkušebního obrazce a zaznamená se výsledek,
5. Vypočítejte výsledný statický kontrast pro dva testovací vzory pomocí jedné z metrik uvedených výše (CR, C _M nebo K).

Když se měří jas a / nebo chromatičnost předtím, než se optická odezva ustálí na ustáleném ustáleném stavu, namísto statického kontrastu se změří nějaký druh přechodného kontrastu .

Přechodný kontrast

Když se obsah obrazu rychle mění, např. Během zobrazování video nebo filmového obsahu, nemusí optický stav displeje dosáhnout pomalého odezvy na zamýšlený stabilní ustálený stav, a tak se zdánlivý kontrast sníží ve srovnání se statickým kontrastem .

opakovaná impulzní odezva LCD monitoru

Tento obrázek ukazuje opakující se impulzní reakci mezi několika stavy šedé, když je každý stav použit pouze pro jeden snímek. Je zřejmé, že stacionární úrovně jasu (označené přerušovanými vodorovnými čarami) nejsou dosaženy v rámci jednoho snímku.

Dynamický kontrast

Jedná se o techniku ​​pro zvýšení kontrastu LCD obrazovek.

Displeje LCD zahrnují jednotku podsvícení, která trvale vyzařuje světlo, a panel LCD před ní, který moduluje přenos světla s ohledem na intenzitu a chromatičnost. Aby se zvýšil kontrast těchto LCD obrazovek, lze podsvícení (globálně) ztlumit, když je zobrazovaný obraz tmavý (tj. Neobsahuje obrazová data s vysokou intenzitou), zatímco obrazová data jsou numericky korigována a přizpůsobena snížené intenzitě podsvícení . Tímto způsobem lze zlepšit tmavé oblasti v tmavých obrazech a podstatně zvýšit kontrast mezi následujícími snímky. Kontrast v rámci jednoho snímku lze také záměrně rozšířit v závislosti na histogramu obrázku (některé sporadické zvýraznění v obrázku mohou být oříznuty nebo potlačeny). Existuje docela dost digitálního zpracování signálu požadovaného pro implementaci techniky dynamického řízení kontrastu způsobem, který je příjemný pro lidský vizuální systém (např. Nesmí být vyvolávány žádné efekty blikání).

Kontrast v rámci jednotlivých snímků ( současný kontrast ) lze zvýšit, když lze lokálně ztlumit podsvícení. Toho lze dosáhnout pomocí jednotek podsvícení, které jsou realizovány pomocí polí LED. LCD s vysokým dynamickým rozsahem (HDR) používají tuto techniku ​​k realizaci (statických) hodnot kontrastu v rozsahu CR> 100 000.

Kontrast tmavé místnosti

Aby bylo možné měřit nejvyšší možný kontrast, nesmí být tmavý stav testovaného displeje narušen světlem z okolí, protože i malé přírůstky ΔL ve jmenovateli poměru ( _LH + ΔL) / (L _L + ΔL ) způsobí výrazné snížení tohoto podílu. To je důvod, proč se většina kontrastních poměrů používaných pro reklamní účely měří za podmínek temné místnosti (intenzita osvětlení E _DR ≤ 1 lx).

Všechny emisní elektronické displeje (např. CRT, PDP) teoreticky nevyzařují světlo v černém stavu (R = G = B = 0%), a tedy za podmínek temné komory bez okolního světla odraženého od povrchu displeje do zařízení pro měření světla, jas černého stavu je nulový a kontrast se tak stává nekonečným.

Pokud se tyto obrazovky používají mimo zcela tmavou místnost, např. V obývacím pokoji (intenzita osvětlení přibližně 100 lx) nebo v kanceláři (osvětlení minimálně 300 lx), okolní světlo se odráží od povrchu displeje, což zvyšuje jas temného stavu, a tím značně snižuje kontrast.

Zcela nová televizní obrazovka realizovaná pomocí technologie OLED je specifikována s kontrastním poměrem tmavé místnosti CR = 1 000 000 (jeden milion). V realistické aplikační situaci s osvětlením 100 lx kontrastní poměr klesne na ~ 350, při 300 lx se sníží na ~ 120.

„Okolní kontrast“

Kontrast, který lze zažít nebo měřit za přítomnosti okolního osvětlení, se krátce nazývá „kontrast okolí“. Zvláštním druhem „kontrastu okolí“ je kontrast za podmínek venkovního osvětlení, kdy může být intenzita osvětlení velmi intenzivní (až 100 000 lx). Kontrast zjevný za takových podmínek se nazývá „kontrast denního světla“.

Protože tmavé oblasti displeje jsou vždy poškozeny odraženým světlem, lze přiměřené hodnoty „okolního kontrastu“ udržovat pouze tehdy, když je displej vybaven účinnými opatřeními ke snížení odrazů antireflexní vrstvou a / nebo antireflexní vrstvou.

Souběžný kontrast

Když se zobrazí testovací vzor, ​​který obsahuje oblasti s různou jasností a / nebo barevností (např. Šachovnicový vzor), a pozorovatel vidí různé oblasti současně, zjevný kontrast se nazývá souběžný kontrast (termín simultánní kontrast se již používá pro jiný účinek). Hodnoty kontrastu získané ze dvou následně zobrazených vzorů na celou obrazovku se mohou lišit od hodnot vyhodnocených ze šachovnicového vzoru se stejnými optickými stavy. Tato nesrovnalost může být způsobena neideálními vlastnostmi obrazovky (např. Přeslechy, halace atd.) A / nebo problémy se stínovým světlem v měřicím zařízení světla.

Postupný kontrast

Když je vytvořen kontrast mezi dvěma optickými stavy, které jsou vnímány nebo měřeny jeden po druhém, tento kontrast se nazývá postupný kontrast . Kontrast mezi dvěma vzory na celou obrazovku (kontrast na celou obrazovku) je vždy následným kontrastem .

Metody měření

• kontrast displejů s přímým pohledem
• kontrast projekčních displejů

V závislosti na povaze displeje zkoušeného (přímé-zobrazení nebo projekce) kontrast se vyhodnocuje jako podíl hodnoty jasu (přímé-view) nebo jako podíl hodnoty osvětlenosti (projekční displeje) v případě, že vlastnosti promítací plátno je odděleně od projektoru. V druhém případě se promítne šachovnicový vzor s plně bílými a černými obdélníky a intenzita osvětlení se měří ve středu obdélníků. Norma ANSI IT7.215-1992 definuje testovací vzory a místa měření a způsob, jak získat světelný tok z měření osvětlení, nedefinuje však množství s názvem „ANSI lumen“.

Pokud jsou do měření zahrnuty reflexní vlastnosti projekčního plátna (obvykle v závislosti na směru), musí být změřena svítivost odražená od středů obdélníků pro (sadu) konkrétních směrů pozorování .

Světelnost , kontrast a barevnost z LCD obrazovek se obvykle mění s na směru pozorování (tj ve směru V pohledu ). Variace elektrooptických charakteristik se směrem pozorování lze měřit sekvenčně mechanickým skenováním pozorovacího kuželu ( gonioskopický přístup) nebo simultánním měřením na základě conoskopie .

Viz také

• Kontrast (vidění)
• Interferometrická viditelnost

Reference

externí odkazy

• Charles Poynton: Snižování únavy očí z video a počítačových monitorů
• Kontrast obrazovky Sonys XEL-1 OLED s osvětlením okolí [1]