信息顯示技術(shù)：第一章 顯示技術(shù)基礎(chǔ)

信息顯示技術(shù)第一章顯示技術(shù)基礎(chǔ)所謂顯示（display），一般是指物品的陳列、展示。本課程中“顯示”，主要指對(duì)信息的表示，即

information

display。在霍華德（James

H.Howard）的著作中，以非常通俗的方式對(duì)顯示系統(tǒng)給出了定義：將某種外界的刺激傳給人們的感覺器官并在大腦中形成結(jié)果。在信息顯示學(xué)會(huì)（SID：Society

of

Information

Display）1963年發(fā)表的文獻(xiàn)中定義：信息顯示，是為了將特定的信息向人們展示而是用的全部方法和手段。當(dāng)前在信息工程學(xué)領(lǐng)域中，把信息顯示技術(shù)限定在基于電子手段產(chǎn)生的視覺效果中，即根據(jù)視覺可識(shí)別的亮度、顏色，將信息內(nèi)容以光電信號(hào)的形式傳達(dá)給眼睛產(chǎn)生視覺效果！顯示技術(shù)也稱為信息顯示，利用它可把看不見的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為發(fā)光信號(hào)（包括圖形、圖像或字碼等）。信息顯示主要由信息源、數(shù)據(jù)處理和顯示器三部分組成。根據(jù)工作原理不同，顯示器件可分為陰極射線管（CRT），液晶顯示（LCD）等。就顯示原理的本質(zhì)來看，顯示技術(shù)利用了發(fā)光現(xiàn)象和電光效應(yīng)兩種物理現(xiàn)象。電光效應(yīng)是指加上電壓之后物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)（包括折射率、反射率和透射率等）發(fā)生變化的現(xiàn)象。根據(jù)像素本身發(fā)光與否，把顯示系統(tǒng)分為被動(dòng)顯示和主動(dòng)顯示。顯示技術(shù)包括下列內(nèi)容：煉各種發(fā)光材料發(fā)光機(jī)理的研究；

煉各種顯示方式的基本原理和結(jié)構(gòu)；煉顯示器件上、下游產(chǎn)業(yè)鏈中所用各種材料的選擇與制作工藝；煉顯示信息的輸出、交換、處理與控制技術(shù)。信息顯示技術(shù)的特點(diǎn)：煉電子顯示技術(shù)傳輸與處理信息具有準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、直觀和信息量大的特點(diǎn)；煉電子顯示技術(shù)是多學(xué)科的綜合。涉及物理學(xué)各個(gè)方面，如光學(xué)、電子學(xué)、材料學(xué)、集成電路、真空技術(shù)、固體物理、半導(dǎo)體物理、計(jì)算機(jī)技術(shù)等。煉應(yīng)用面廣；煉電子信息技術(shù)發(fā)展快。1.顯示技術(shù)的發(fā)展史現(xiàn)代顯示技術(shù)電子束顯示器件（~1970年）平板顯示器件（1970年~）（8）電子墨水20世紀(jì)70年代，日本首先研究出電泳顯示技術(shù)20世紀(jì)90年代中后期，美國麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室也開始了對(duì)于E-Ink技術(shù)的研究亞馬遜公司推出的Kindle、OPPO推出的Enjoy（首款基于Android系統(tǒng)的電子書閱讀器），漢王公司推出的漢王N系列電子閱覽器（電紙書）都是應(yīng)用EInk的電子墨水技術(shù)顯示技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展信息社會(huì)對(duì)顯示器件的需求與日俱增（1）筆記本用途20世紀(jì)90年代開始，筆記本電腦對(duì)顯示器件的應(yīng)用增長迅速。（2）計(jì)算機(jī)監(jiān)視器（3）電視用途（4）便攜應(yīng)用（5）投影顯示（6）戶外顯示（7）穿戴式顯示顯示器件發(fā)展趨勢（1）多樣化的技術(shù)（2）顯示屏尺寸的大型化（3）全高清（full

HD）成為主流,4K8K電視興起全高清的顯示屏整體物理分辨力要達(dá)1920×1080P，也就是水平方向的分辨力要達(dá)到1920個(gè)像素，垂直分辨力要達(dá)到1080條掃描線。符合全高清標(biāo)準(zhǔn)的液晶電視，在其面板附近將會(huì)以標(biāo)簽或者作為電視機(jī)設(shè)計(jì)的一部分，用“FULLHD”標(biāo)示出其顯示屏的物理分辨率滿1920×1080P的全高清標(biāo)準(zhǔn)。目前市場上，40英寸以上的大屏幕液晶電視絕大多數(shù)都屬于全高清顯示。（4）進(jìn)一步薄型化超薄型LCD電視，成為目前各大電視機(jī)廠商的開發(fā)熱點(diǎn)！LG

42寸2.6mm（5）強(qiáng)調(diào)節(jié)能、環(huán)保日本于2006年4月修正并通過了《節(jié)省能源法》，并且將液晶電視和等離子電視列入監(jiān)控范圍。2007年年底，中國信息產(chǎn)業(yè)部表示，2008年有關(guān)部門將致力于降低平板電視的功耗。各大液晶電視生產(chǎn)廠商均表示，將大力推廣環(huán)保節(jié)能型

LCD電視。目前采用LED背光源，可成功將40/42寸液晶電視的能耗，從200~280W降低至100W左右。同時(shí)，LED光源不含汞，屬于綠色環(huán)保型光源?。?）關(guān)注色彩和畫質(zhì)液晶電視在經(jīng)歷了響應(yīng)速度、大屏、寬屏、動(dòng)態(tài)對(duì)比度等一系列革命后，目前也將彩色和畫質(zhì)作為發(fā)展的重點(diǎn)。采用CCFL加濾色片的彩色實(shí)現(xiàn)方式，難以獲得好的色差表現(xiàn)范圍，其色域僅為NTSC色域的72%。采用RGB

LED的背光模式，可以獲得超過105%NTSC的色域，可以極大的提升LCD電視的色彩及畫質(zhì)。（7）3D顯示（8）柔性顯示REFLEX手機(jī)（2

）顯示器件的分類電子顯示器件的功能1、按光學(xué)方式分類2、按顯示原理分類3、按顯示屏的大小分類顯示屏的尺寸都是指矩形屏對(duì)角線的尺寸，更嚴(yán)格地說是顯示矩形光柵的對(duì)角線尺寸。

>4m2

稱為超大屏幕顯示

1m2~

4m2

稱為大屏幕顯示

0.2m2~

1m2

稱為中屏幕顯示

<0.2

1m2

稱為小屏幕顯示4、按顯示圖像顏色分類黑白單色多色彩色5、按顯示內(nèi)容分類數(shù)碼：可用段式顯示器字符軌跡圖表圖形圖像顯示不要求顯示灰度，可用只有黑白或只有高低電平的單色顯示器一種顯示器要在平板顯示器市場上占有一定份額必須具備顯示大尺寸全彩色高分辨力視頻圖形的能力。6、其他分類方式按顯示材料固體氣體液體等離子體液晶按顯示結(jié)構(gòu)瓶頸狀平板狀按驅(qū)動(dòng)方式靜態(tài)動(dòng)態(tài)矩陣（一）視覺系統(tǒng)介紹（二）光度學(xué)（三）色度學(xué)2.光度和色度（一）視覺系統(tǒng)介紹煉近視圓球形煉直徑24mm

光線在眼睛中通過的路線：光線

角膜

瞳孔

水晶體

視網(wǎng)膜

桿細(xì)胞&錐細(xì)胞

視神經(jīng)瞳孔直徑與視場亮度的關(guān)系人眼的結(jié)構(gòu)

視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)人眼的結(jié)構(gòu)

黃斑在眼底視神經(jīng)盤的顳側(cè)0.35cm處并稍下方，處于人眼的光學(xué)中心區(qū)，是視力軸線的投影點(diǎn)。黃斑中央的凹陷稱為中央凹，是視力最敏銳的地方。中央凹由單純的視錐組成，色彩感覺最鮮明。黃斑區(qū)以外的視網(wǎng)膜視力是極其低下的。人眼的結(jié)構(gòu)

盲點(diǎn)視神經(jīng)與眼球的交接點(diǎn)。盲點(diǎn)視覺產(chǎn)生的原理視網(wǎng)膜雙極細(xì)胞神經(jīng)節(jié)細(xì)胞視桿細(xì)胞感光細(xì)胞視錐細(xì)胞視桿細(xì)胞與視錐細(xì)胞

相對(duì)獨(dú)立；

在視網(wǎng)膜上分布不均勻。近視網(wǎng)膜中心，視錐細(xì)胞多，視桿細(xì)胞少；周邊則視桿細(xì)胞多；

一個(gè)視錐細(xì)胞連一個(gè)雙極細(xì)胞，再與一個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞相連；多個(gè)視桿細(xì)胞連一個(gè)雙極細(xì)胞，然后多個(gè)雙極細(xì)胞再與一個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞相連。視桿細(xì)胞感光

與視紫紅質(zhì)有關(guān)；

視紫紅質(zhì)由視蛋白和視黃醛組成；

對(duì)500nm光線吸收能最強(qiáng)；

在光照時(shí)迅速分解為視蛋白和視黃醛，誘發(fā)視桿細(xì)胞的感受器電位；

在暗處重新組合；

不能感受顏色。暗適應(yīng)

照明停止或由亮處進(jìn)入暗處時(shí)，視覺感受提高的時(shí)間過程。夜盲暗視覺實(shí)際上是視紫紅質(zhì)的合成和分解過程。光學(xué)暗，合成快于分解，使視桿細(xì)胞作用，對(duì)弱光敏感。夜盲由于視桿細(xì)胞缺乏合成視紫紅質(zhì)的原料—視黃醛（維生素A）。視錐細(xì)胞感光

含有三種視錐色素（分別稱為視紅質(zhì)、視綠質(zhì)和視藍(lán)質(zhì)）；

視錐色素由視蛋白和視黃醛；

視蛋白分子特性，決定著不同視色素的光譜吸收特性；

能感受色彩，分辨率高。明適應(yīng)

照明開始或由暗處進(jìn)入亮處時(shí)，視覺感受下降的時(shí)間過程。約5分鐘。閃光盲視敏度對(duì)象與眼睛所形成的張角叫視角。3438距離物體長度視角（分）視力表1.0，視網(wǎng)膜的像的距離約為4～5μm人中央凹處視錐細(xì)胞直徑常小于2μm。視敏度又稱視力，是指眼分辨物體細(xì)微結(jié)構(gòu)的最大能力。通常以辨別兩點(diǎn)之間的最小距離為標(biāo)準(zhǔn)。視敏度V=1/α視敏度受下列因素影響：①物體離觀察的距離增加，人眼的視敏度也下降；②亮度增加會(huì)提高視敏度；③物體與背景之間的對(duì)比度加大，視敏度提高。V

a

log

I

b人眼的絕對(duì)視覺閾限在充分暗適應(yīng)的狀態(tài)下，全黑視場中，人眼感覺到的最小光刺激值，稱為人眼的絕對(duì)視覺閾值。約為10-9lx數(shù)量級(jí)。在一定的背景亮度Lb條件下，人眼能夠觀察的最小照度Emin約為minbE

3.5

105

L人眼的閾值對(duì)比度人眼的視覺敏銳程度與背景的亮度及目標(biāo)在背景中的襯度有關(guān)。對(duì)比度：LBLT

LBC

把人眼視覺在一定背景亮度下可探測的最小襯度對(duì)比度稱為閾值對(duì)比度，或稱亮度差靈敏度。視覺閾限實(shí)驗(yàn)測定，初次覺察出來的光度變化同這種光度原有水平的比始終是一個(gè)常數(shù)。這種覺察出兩個(gè)刺激間的最小差別量，叫做差別感覺閾限，也可叫作最小可覺差。II

kE

k

log

I

C臨界閃爍頻率在光刺激停止后所留下來的感覺稱為視覺殘留或視覺后像。視覺后像又分為正后像和負(fù)后像。視覺殘留時(shí)間受如下因素影響：①弱發(fā)光物體的后像在1~2s內(nèi)消失，強(qiáng)發(fā)光物體的后像可以保持幾分鐘；②刺激光的作用時(shí)間越長，后像的延續(xù)時(shí)間也越長；③不同色光的刺激，后像的延續(xù)時(shí)間不同，黃色光的后像消失得最快。當(dāng)閃光頻率增加到一定程度時(shí)，人眼就不再感到是閃光，而感到一種固定的或連續(xù)的光。這樣一種頻率就叫閃光融合頻率或臨界頻率，簡稱CFF。當(dāng)周期光信號(hào)的頻率高于CFF時(shí)，視亮度為：TTI

0L(t)dt1其中T為周期，L(t)為周期光的實(shí)際亮度。CFF是人眼對(duì)光刺激時(shí)間分辨能力的指標(biāo)，一般為

30~55次/s。光的強(qiáng)度對(duì)CFF時(shí)有影響的：n

a

log

I

bn是臨界頻率，I是光的強(qiáng)度，a、b為常數(shù)影響CFF的因素：①刺激的強(qiáng)度；②刺激的面積；③視網(wǎng)膜的不同部位；④不同背景光及不同的刺激色光。視野單眼固定地注視正前方一點(diǎn)不動(dòng)時(shí)，所能看到的空間范圍，稱為該眼的視野。視野實(shí)驗(yàn)：用一只眼睛在30～40公分處注視十字，同時(shí)將一小塊紅或綠色彩紙片由白紙中心向外側(cè)移動(dòng)。這時(shí)色彩紙片先刺激視網(wǎng)膜的中央?yún)^(qū)，看到紅色或綠色，當(dāng)紙片移到紅、綠盲區(qū)就變成灰色。全色盲區(qū)全色盲區(qū)（二）光度學(xué)對(duì)各種電磁輻射能量的計(jì)量研究稱為輻射量度學(xué)

(r

adiometry)對(duì)可見光能量的計(jì)量研究稱為光度學(xué)

(photometr

y)1)視見函數(shù)在可見光范圍內(nèi)，人眼對(duì)不同波長的輻射所引起的視覺效應(yīng)，具靈敏度是不同的，我們把人眼對(duì)可見光各種波長輻射反應(yīng)程度稱為視覺函數(shù)，以V

來表示.V

值的大小與照度條件有關(guān)。人眼對(duì)0.555的黃光最為敏感V

1

，其它波長V

12）光通量CV()eC：比例常數(shù)C＝683光通量單位：流明（l

m）其大小規(guī)定如下，假定輻射體發(fā)出的光的波長為555nm，并且其功率為1瓦，則該輻射體所發(fā)出的光通量為683流明

e光視效能：每瓦輻射通量能產(chǎn)生的光通量數(shù)：K

發(fā)光效率:電光源發(fā)出的總光通量Φ與電光源的耗電功率P之比η光通量輻射通量到光通量的轉(zhuǎn)換光通量I

dd3）發(fā)光強(qiáng)度

發(fā)光具有方向性

表征光通量空間分布的物理量

定義:點(diǎn)光源在單位立體角中發(fā)出的光通量

單位:坎德拉

cd

1坎德拉=1球面度1流明流明定義：發(fā)光強(qiáng)度為1坎德拉的點(diǎn)光源在單位主體角內(nèi)發(fā)出的光通量為1流明。cd是光學(xué)基本量，是國際單位制中七個(gè)基本量之一。對(duì)各向同性的點(diǎn)光源:

IdI4I

光強(qiáng)分布圖發(fā)光強(qiáng)度4）光出射度MdsdM

發(fā)光表面單位面積內(nèi)所發(fā)出的光通量單位：勒克斯lx（輻脫）1勒克斯=

1流明

1平方米1輻脫=104勒克斯表征受照面被照明程度的物理量，可用落在受照物體單位面積上的光通量數(shù)值來量度，可表達(dá)為E

ddS2dS

dS

rd

Id

IE

cos照度定律5）照度光量度單位面積的物體在光源照射下所獲得的光通量[注：]照度中的d是指入射于ds上的光通量而出射度中的d是指從ds面上發(fā)出的光通量單位:勒克司(lx),燭光(fc)1lx

1lm

/

m21f

c

1lm

/

f

t21

lx=0.0929

fc1

fc=10.76

lx6）亮度當(dāng)光源是一個(gè)有限面積的光源時(shí),其輻射特性在不同方向是不一樣的。Ids.

cos

i

cos

i

ds

ddL

即光源亮度等于沿法線方向角單位面積上的發(fā)光強(qiáng)度.2單位：尼特（cd/m

）1平方米1坎德拉1尼特1熙提=104尼特

與人眼最小靈敏度相對(duì)應(yīng)的物體10-10

無月的夜空10-3

滿月的表面0.25

煤油燈焰1.5

陽光照射下的潔凈雪面3

乙炔焰8

鎢絲白熾燈500～1，500

超高壓球狀汞燈120，000

在地面上看到的太陽150，0006）亮度7）朗伯定律7）朗伯定律7）朗伯定律7）朗伯定律（三）色度學(xué)

色度學(xué)就是用數(shù)值的方式來標(biāo)示色彩的科學(xué)，即利用色彩三刺激值－如R，G，B等三個(gè)數(shù)值來標(biāo)示一個(gè)色光來我們眼睛所造成的整體色感效果。

光度學(xué)只涉及一個(gè)光譜加權(quán)函數(shù)（比視感度），而色度學(xué)則涉及三個(gè)加權(quán)函數(shù)（色相、彩度、亮度）。

物色=光源+物體+眼睛1.顏色的基本特性及顏色混合可見光的波長范圍：380

nm

～

780

nm紅

橙

黃

綠

青

藍(lán)

紫630600570500450430380780630600570500450430(1)色彩的屬性非彩色和彩色色彩可分為非彩色和彩色兩大類。白黑系列——由白色漸漸到淺灰，再到中灰，再到深灰，直到黑色。純白是理想的完全反射的物體，其光反射率等于1；純黑是理想的無反射的物體，其光反射率等于0。愈接近白色，明度愈高，反之，愈接近黑色，明度愈低。白黑系列色彩的三屬性：色相、明度、純度煉色相：色別、色的相貌。如：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫色相主要決定于光的波長。色相決定于刺激人眼的光譜組成

對(duì)單色光來說，色相決定于該色光的波長；

對(duì)復(fù)色光來說，色相決定于復(fù)色光中各波長色光的相對(duì)量或比例。

物體的顏色是由光源的光譜成分和物體表面反射（或透射）的特性決定的。煉明度：色彩的明暗、深淺程度。實(shí)際上就是光波輻射或者物體反射出來的不同強(qiáng)度所呈現(xiàn)的現(xiàn)象?？拷锥宋桓呙鞫壬?，靠近黑端為低明度色，中間為中明度色；彩色加白提高明度，加黑降低明度。明度主要決定于物體反射率的高低。

同一顏色在強(qiáng)光照射下顯得明亮，弱光照射下顯得較灰暗模糊；

同一顏色加黑或加白摻和后產(chǎn)生各種明亮程度。①同一色相不同明度每一種純色都有與其相應(yīng)的明度。黃色調(diào)的明度最高，藍(lán)紫色調(diào)的明度最低，紅綠色為中間明度②各種顏色不同明度純度（飽和度）：色彩的鮮艷程度純度的高低決定了色彩包含標(biāo)準(zhǔn)色成分的多少。純度主要決定于物體反射率光譜選擇性。含有標(biāo)準(zhǔn)的比例越大，則色彩純度越高，含有標(biāo)準(zhǔn)色比例越小，則彩度越低。可見光譜的各種單色光是最純的顏色。當(dāng)一種顏色中摻入黑、白或其它顏色時(shí)，純度會(huì)發(fā)生變化。

一種顏色，當(dāng)混入白色時(shí)，它的明度提高，純度降低；

混入黑色時(shí)，明度降低，純度也降低。

混入灰色或者其他色相的顏色能使明度和純度產(chǎn)生豐富的變化。如紅加亮灰能增強(qiáng)明度，但降低純度。純度與明度的關(guān)系2.色彩的混合色光混合（加法混合）+

+

=+=+=+=色光混合（不等量混合）色光混合格拉斯曼色彩混合定律人的視覺只能分辨色彩的三種變化：明度、色相、純度．在由兩個(gè)成分組成的混合色中，如果一個(gè)成分連續(xù)地變化， 混合色的外貌也連續(xù)地變化。

補(bǔ)色律：每一種色彩都有一個(gè)相應(yīng)的補(bǔ)色。如果某一色彩與其補(bǔ)色以適當(dāng)比例混合，便產(chǎn)生白色或灰色；如果二者按其他比例混合，便產(chǎn)生近似比重大的色彩成分的非飽和色。

中間色律：任何兩個(gè)非補(bǔ)色相混合，便產(chǎn)生中間色，其色調(diào)決定于兩色彩的相對(duì)數(shù)量，其飽和度決定于二者在色調(diào)順序上的遠(yuǎn)近。3.色彩外貌相同的光，不管它們的光譜組成是否—樣，在色彩混合中具有相同的效果。換言之，凡是在視覺上相同的色彩卻是等效的。

代替律：相似色混合后仍相似。如果色彩A=色彩B，色彩C=色彩D，那么:色彩A+色彩C=色彩B+色彩D代替律表明:只要在感覺上色彩是相似的，便可以互相代替，所得的視覺效果是同樣的。設(shè)A+B=C，而B=X+Y，那么A+(X+Y)=C。這個(gè)由代替而產(chǎn)生的混合色與原來的混合色在視覺上具有相同的效果。根據(jù)代替津，可利用色彩混合方法來產(chǎn)生或代替某種所需要的色彩。色彩混合的代替律是一條非常重要的定律，現(xiàn)代色度學(xué)就是建立在這一定律基礎(chǔ)上的。4.混合色的總亮度等于組成混合色的各色彩光亮度的總和。這一定律叫做亮度相加律。上面所說的格拉斯曼色彩混合定律是色度學(xué)的一般規(guī)律，適用于各種色彩光的相加混合。但這些規(guī)律不適用于染料或涂料的混合。色料混合（減法混合）+

+

=+=+=+=補(bǔ)色的定義

對(duì)色光:凡兩色光相混合后能得白光的，此兩色光即互為補(bǔ)色；如:青色光

紅色光

對(duì)色料，凡兩色混合后成為黑色者，則此兩色即互為補(bǔ)色。如:品紅

綠；紅

青；黃

藍(lán)紫補(bǔ)色原理對(duì)于指導(dǎo)調(diào)色（色的混合）具有極為重要的意義。如欲調(diào)純度較高的鮮艷色，不應(yīng)該選擇帶有補(bǔ)色關(guān)系的色，以避免所得色帶灰黑成分；反之，若要適當(dāng)降低某色的鮮艷度，則可混合適量的補(bǔ)色。中間混合煉時(shí)間混合煉空間混合色的空間混合的條件混合色必須是細(xì)點(diǎn)、細(xì)線，且呈密集狀并 列。點(diǎn)、線愈細(xì)、愈密，混合效果愈明 顯；色空間混合的效果與視覺距離有關(guān)，即必 須在一定的視覺距離之外。距離愈遠(yuǎn)， 混合效果愈明顯。空間混合色的空間混合具有如下規(guī)律：互補(bǔ)色按不同比例空間混合可得無彩色系 的灰和有彩色系的灰(即帶有不同色味的 灰色)；非互補(bǔ)色空間混合，可得被混二色的中間 色；有彩色系同無彩色系空間混合可得被混色

的中間色；與白色空間混合，得高明度的淺 色；與灰色空間混合，得不同純度的色；與 黑色空間混合，得低明度的深色或暗色。色的空間混合的特點(diǎn)(1)近看色彩豐富，遠(yuǎn)看則色調(diào)統(tǒng)—，不同的視覺距離具有不同的混色效果；(2)色彩有顫動(dòng)感，適于表現(xiàn)光感；(3)可用少套色而獲得多套色的效果。如彩色印刷，多色織造，僅用品紅、黃、青、黑、白即可通過印刷網(wǎng)點(diǎn)和紗線組織點(diǎn)的疏密變化的分布而獲得色彩極其豐富的圖案畫面。）視覺色彩三原色理論）對(duì)立色色彩理論）階段視覺色彩理論2.色覺理論1）視覺色彩三原色理論

1802年，由英國的托馬斯▲楊格提出三原色說

1861年英國Ma

xwe

l

l利用三原色光的混合法，制作了第一張彩色照片

1892年德國He

l

mhol

t

z則加以驗(yàn)證并闡述其學(xué)說三原色理論模型敏藍(lán)細(xì)胞敏綠細(xì)胞敏紅細(xì)胞三原色理論模型優(yōu)點(diǎn)：可以充分解釋說明各種色彩的混合現(xiàn)象，解決色彩再現(xiàn)問題，如彩色電影、彩色電視的色彩復(fù)制等。所提出的三種感光細(xì)胞的假設(shè)，在實(shí)驗(yàn)結(jié)果也得到了證明。缺點(diǎn)：不能滿意的解釋色盲現(xiàn)象。紅-綠色盲，紅綠色盲看到黃色，色盲能感覺到灰色白色等。2）對(duì)立色色彩理論

1878年由德國的生理學(xué)家黑林提出；

紅-綠、黃-藍(lán)、黑-白總是呈現(xiàn)對(duì)立關(guān)系的色彩現(xiàn)象；

假設(shè)在視覺機(jī)構(gòu)中的感光細(xì)胞存在有上述三種對(duì)立色的反應(yīng)；

主張：“色彩空間是屬于三度空間，其分別為紅-綠、黃-藍(lán)、黑-白等三個(gè)雙極座標(biāo)軸，而三個(gè)對(duì)立色的反應(yīng)作用組合，則產(chǎn)生各種色彩感覺和各種色彩混合現(xiàn)象”。所以又稱為“四原色學(xué)說”，認(rèn)為產(chǎn)生各種色彩感覺現(xiàn)象是由紅、綠、黃、藍(lán)等四種顏色所形成。視網(wǎng)膜有：三對(duì)視素感光化學(xué)視素白—黑視素紅—綠視素黃—藍(lán)視素視網(wǎng)膜過程異化同化異化同化異化同化色覺白黑紅綠黃藍(lán)對(duì)立色色彩理論對(duì)立色色彩理論缺陷：解釋子下列幾個(gè)事實(shí)與現(xiàn)象：

補(bǔ)色殘像

色盲現(xiàn)象對(duì)于紅、綠、藍(lán)三原色能夠產(chǎn)生所有光譜色彩的現(xiàn)象并無法得到滿意的解釋補(bǔ)色殘像

當(dāng)某一色彩刺停止時(shí)，與該色彩相關(guān)的對(duì)立色彩便開始作用，因而產(chǎn)生該色的對(duì)立色——互補(bǔ)色3

）階段視覺色彩理論

最早是由G.E.Muller（1930）及Judd（1949）所提出；

認(rèn)為視覺色彩三原色理論與對(duì)立色色彩理論可以加以統(tǒng)合與相互配合；

視網(wǎng)膜水平上，三原色理論；視覺系統(tǒng)的更高水平，對(duì)立色色彩理論。階段視覺色彩理論配色方程:

F=

R[R]

+G[G]

+

B[B]其中：[R]、[G]、[B]稱基色單位量，是由CIE規(guī)定的；R、G、B是三色分布系數(shù)，可以通過配色實(shí)驗(yàn)得到；色匹配試驗(yàn)方法3.色度學(xué)概述（1）CI

E-RGB色系CIE對(duì)三基色光的波長和基色單位的規(guī)定如下：

波長為700nm，1

lm的紅光作為一個(gè)紅基色單位；波長為546.1nm，4.5907lm的綠光為綠基色單位；波長為435.8nm，0.0601

lm的藍(lán)光為藍(lán)基色單位。

若混配時(shí)紅、綠、藍(lán)光都采用一個(gè)基色單位，則可配得等能白光，即E白=1[R]+1[G]+1[B]。此時(shí)E白的光通量是三個(gè)基色光的光通量之和，即1＋4.5907＋0.0601＝5.6508

lm。若三基色光同時(shí)增大到原來的K倍，則混配之后仍然得到E白，只不過其光通量也增大到原來的K倍。[B

]g[G](1,0,0)[R](0,0,1)(0,1,0)rrggrr+g=1.01.01.0[C](R,G,B)[C]色坐標(biāo)的建立

B

GRR

G

Bb

R

G

Bg

R

G

Br

1

rg我們可以對(duì)一定輻射功率（1

W）、波長為

λ的單色刺激[Cλ]進(jìn)行匹配可得出：[Cλ]

r

[R]g

[G]b

[B]r

、g

、b

是該單色光的光譜三刺激值，稱為色匹配系數(shù)，作為波長的函數(shù)得到的稱為色匹配函數(shù)。g

()r

()r

()

g

()

b

()b()

r

()

g

()

b

()b

()g

()

r

()

g

()

b

()r

()

1.CIE-RGB色系光譜軌跡r純紫軌跡等能白光點(diǎn)BGRvisvisB

P

()b()dG

P

()g

()dR

P

()r

()dvis值得注意的是色匹配函數(shù)是在色匹配實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定的，它與原刺激、基礎(chǔ)刺激的選取有關(guān)，原刺激、基礎(chǔ)刺激改變色匹配函數(shù)也會(huì)改變當(dāng)某光刺激的光譜功率分布函數(shù)P(λ)已知時(shí)，各單色光λ、帶寬dλ處的功率為P(λ)煉dλ，在格拉斯曼法則指導(dǎo)下，該光刺激的三刺激值可以由下式來求出：

RGB計(jì)色系統(tǒng)采用物理三基色，因而物理意義清楚，但使用起來卻很不方便。為此，CI

E規(guī)定了另一種計(jì)色制，即XYZ計(jì)色制，又稱標(biāo)準(zhǔn)計(jì)色制。

在XYZ計(jì)色系統(tǒng)中，基色XYZ只是假想的三基色，但是借助它們來計(jì)算各種實(shí)際顏色卻十分方便。選擇XYZ計(jì)色系統(tǒng)的目的就是為了克服RGB計(jì)色系統(tǒng)的缺點(diǎn)，因此，在確定基色量[X]、[Y]、[Z]時(shí)有一些特定的要求：2）

CIE-XYZ色系

用配色方程F＝X[X]＋Y[Y]＋Z[Z]配色時(shí)，三個(gè)色系數(shù)均應(yīng)為正值；

為便于計(jì)算，合成彩色光F的亮度應(yīng)僅由Y[Y]項(xiàng)的系數(shù)Y決定，與X、Z值無關(guān)。不過，合成光F的色度仍由X、Y、Z的比例關(guān)系決定。X＝Y(jié)＝Z時(shí)，仍代表等能白光。

這兩種計(jì)色制之間是線性相關(guān)的，對(duì)某一實(shí)際色光，可通過配色實(shí)驗(yàn)確定三色系數(shù)R、G、B，再通過計(jì)算轉(zhuǎn)換成X、Y、Z標(biāo)準(zhǔn)三色系數(shù)。（2

）

CIE-XYZ色系①

令XY段與r-g坐標(biāo)上540-700

nm段重合；②

Y的值代表光通量，則XZ稱為無亮度線；③

YZ與503

nm這點(diǎn)相切。RGB系統(tǒng)中的度方程是：Y

r

4.5907

g

0.0601b亮度為零，即：Y

0，r

4.5907

g

0.0601b

0把r

g

b

1代入，得：0.9399r

4.5306

g

0.0601

0這就是亮零度方程。亮零度方程推導(dǎo)0.9399

r+4.5306g+0.0601=0r+0.99g-1=01.45r+0.55g+1=0(1)(2)(3)(X):(Y):(Z):r=1.2750,r=-1.7392,r=-0.7431,g=-0.2778,g=2.7671,g=0.1409,b=0.0028b=-0.0279b=1.6022求直線的交點(diǎn)X

0.490

R

0.310G

0.200

BY

0.177

R

0.812G

0.011BZ

0.010G

0.990

B通過對(duì)R、G、B三刺激值進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換完成的．其轉(zhuǎn)換關(guān)系如下XYZ色坐標(biāo)0.00000r()

0.01000

g

()

0.99000b()z()

0.66697r()

1.13240

g

()

1.20063b()0.17697r

()

0.81240

g

()

0.01063b()y()

0.66697r()

1.13240

g

()

1.20063b()0.49000r()

0.31000

g

()

0.20000b()x()

0.66697r

()

1.13240

g

()

1.20063b()RGB系統(tǒng)中的色度坐標(biāo)和XYZ系統(tǒng)中色度坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換關(guān)系19

31

CIE-xy色度圖光譜三刺激值的計(jì)算(3)色度的計(jì)算visvisvisZ

P

()z()dY

P

()y()d顏色的三刺激值計(jì)算X

P

()x()dP(λ)為光源的光譜功率分布色度的計(jì)算色品坐標(biāo)x=X/

(

X+Y+Z)y=Y/

(

X+Y+Z)z

=Z/

(

X+Y+Z)色坐標(biāo)只表示三刺激值的相對(duì)比例，不代表光源的亮度。一個(gè)色品點(diǎn)能代表一組不同亮度但相同色坐標(biāo)的顏色。色度的計(jì)算顏色的表示方法確定X,Y,Z值確定Y，x，y值EES

y

yEx

x y

yEC

x

x

p

E

EcC′點(diǎn)的色純度p

EEpcy

yEP

x

x

y'

yE

E

C'

x'

xEp'色度的計(jì)算主波長和色純度C點(diǎn)的色純度色度的計(jì)算顏色的混合（1

）計(jì)算法初始色F1

X1

(X)

Y1

(Y)

Z1

(Z)F2

X2

(X)

Y2

(Y)

Z2

(Z)混合色X=X1+X2Y=Y

1+Y

2Z=Z1+Z2根據(jù)X,Y,Z計(jì)算出色坐標(biāo)色度的計(jì)算顏色的混合（2

）作圖法F1

X1

(X)

Y1

(Y)

Z1

(Z)F2

X2

(X)

Y2

(Y)

Z2

(Z)l1

X1

Y1

Z1l2

X2

Y2

Z23.圖像的分辨率特性圖像分辨率特性是指圖像中的細(xì)微部分能被正確地顯示、重現(xiàn)出來，以及圖像給人清晰印象的程度等。在心理上是指圖像的分辨度、細(xì)微度、清晰度等。能夠測定的心理物理量或物理量包括臨界分辨率、空間頻率響應(yīng)、像素?cái)?shù)等。在圖像分辨率特性中，圖像的細(xì)微部分在顯示時(shí)被分割的程度，用圖像分辨率或者臨界分辨率表示。評(píng)價(jià)圖像時(shí)，只靠圖像分辨率是不能評(píng)價(jià)的。這就需要用空間頻率特性來評(píng)價(jià)，這個(gè)概念就稱為圖像鮮明度或圖像清晰度。1）臨界分辨率指把畫面垂直高度用多少白和黑的細(xì)線（TV線）表示，即假設(shè)在1

mm的高度中，有m根白線或黑線顯示出來。對(duì)于顯示器，臨界分辨率為2

mV，其中V為垂直高度。LCD、P

DP等顯示器是固定空間像素的點(diǎn)陣型顯示器，故它們是以垂直、水平方向的像素來表示分辨率。2）空間調(diào)制傳遞函數(shù)清晰度可以利用在顯示器中輸入極窄幅的脈沖信號(hào)時(shí)，顯示圖形的擴(kuò)展函數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。清晰度之所以不好，可以認(rèn)為是顯示系統(tǒng)的高端空間頻率的振幅響應(yīng)過低所引起的。因此，調(diào)制傳遞函數(shù)是

綜合評(píng)價(jià)包含清晰度在內(nèi)的顯示器圖像分辨性能的尺度。對(duì)比度（調(diào)制度）調(diào)制傳遞函數(shù)什么是空間頻率在講清MTF曲線隨空間頻率的變化關(guān)系以前，我們先來弄明白什么叫“空間頻率”?？臻g頻率(SpatialFrequency)的概念與分辨率的概念非常相似，單位都是“線對(duì)/毫米”(lp/mm)。但測試分辨率的標(biāo)板是一組一組輪廓鮮明的黑白線條，每兩條線條之間的距離，以及線條本身的寬度之比是個(gè)定值，目前我國分辨率的標(biāo)板規(guī)定，這個(gè)定為公因子是20√10≈1.122等比級(jí)數(shù)；而空間頻率用一種叫“光柵”的標(biāo)板測試，它的線條是從黑到白逐漸過渡的，而且線條的間距和寬度也是由稀至密，從寬到窄逐漸過渡的分辨率與清晰度CRT時(shí)代，模擬的電視信號(hào)的圖像清晰度使用電視線的概念。電視線：沿屏幕水平方向量取一段長度，使其等于畫面垂直

高度，其中所含的線數(shù)就等于其電視線。數(shù)字電視信號(hào)，圖像清晰度使用分辨力的概念。平板電視，圖像清晰度也使用分辨力的概念。圖像清晰度=信號(hào)源的圖像質(zhì)量×處理電路的處理水平×顯示方式的顯像質(zhì)量P

ixe

ls

P

e

r

Inch所表示的是每英寸所擁有的像素（P

ixe

l）數(shù)目。因此P

P

I數(shù)值越高，即代表顯示屏能夠以越高的密度顯示圖像。當(dāng)然，顯示的密度越高，擬真度就越高。煉小米Note采用的5.7英寸屏幕,達(dá)到了515像素/英寸（P

P

I）煉三星Ga

la

xy

S

7采用的5.1英寸屏幕,達(dá)到了509像素/英寸（P

P

I）煉Moto

X

P

ro采用的5.96英寸屏幕,達(dá)到493像素/英寸（P

P

I）煉魅族MX3采用的5.1英寸屏幕達(dá)到415像素/英寸（P

P

I）煉華為ma

te

8屏幕為367像素/英寸（P

P

I）煉蘋果iP

hone

6

S屏幕達(dá)到了401像素/英寸（P

P

I）煉夏普UHD智能手機(jī)，5.5英寸屏幕，4

K分辨率，806

ppi4.顯示器件畫面質(zhì)量評(píng)價(jià)觀眾對(duì)顯示屏上圖像主要參量的重視程度：煉分辨率（52.7%）煉亮度（20.1%）煉視角（17.8%）煉彩色飽和度（9.4%）（1）亮度亮度（L）的單位是cd/m2對(duì)畫面亮度的要求與環(huán)境光強(qiáng)度有關(guān)，例如：電影院中，電影亮度30~45室內(nèi)看電視，亮度50~70室外觀看大于300在亮度、對(duì)比度、灰度、彩色飽和度這幾個(gè)光學(xué)參量中，亮度起著決定性作用?。?）對(duì)比度對(duì)比度（C）也稱顯示反差，是指畫面上最大亮度和最小亮度之比，即：對(duì)比度又分暗室對(duì)比度和亮室對(duì)比度。亮室對(duì)比度：C

Lmin

LoutLmax

Lout（3）灰度與灰度等級(jí)灰度是圖像從亮到暗之間的明暗層次?；叶鹊燃?jí)其實(shí)就是亮度等級(jí)。是指顯示屏上輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)電平的最大量化級(jí)數(shù)?；叶确从沉巳搜蹖?duì)光亮度的感覺，即人眼的明度。B

K

ln

L顯然有LLB

K

Lth

B

So

LBm

inK亮度閾值。即人眼在不同亮度下，所能分辨的最小亮度差與亮度本身成正比。So在0.02~0.05之間。在整個(gè)對(duì)比度范圍內(nèi)，人眼所能分辨的亮度級(jí)差數(shù)

m就是人眼可以分辨的灰度級(jí)。0minmaxLL)

/

ln(1

S

)m

1

(ln（4）響應(yīng)時(shí)間、余輝時(shí)間響應(yīng)時(shí)間是指從施加電壓到出現(xiàn)圖像顯示的時(shí)問，又稱上升時(shí)間。從切斷電源到圖像顯示消失的時(shí)間稱為下