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在信息时代,显示器件作为人机联系和信息展示的窗口,其作用日益显著;人们对显示图像质量要求也日益提高。液晶显示(LCD)和等离子体显示(PDP)等平板显示技术凭借其薄、轻等优点,不断蚕食传统阴极射线管(CRT)显示市场;同时运动模糊、动态伪轮廓、大面积闪烁等视觉赝象对其显示图像质量的影响也日益突出。
论文基于显示器件发光机制和人眼视觉特性,揭示了常见视觉赝象的产生机制,分析了不同显示器件视觉赝象表现形式之间的共性和个性;提出了运动模糊、动态伪轮廓、大面积闪烁等视觉赝象的定量分析方法,为各种显示器件的优化设计和性能测量提供了必要的客观手段。论文同时分析了降低甚或避免视觉赝象的思路和具体实现方法,并着重从整个视频系统出发,提出了消除视觉赝象的根本方法和未来电视技术的发展方向之——高保真电视系统。具体内容可以概括为以下六个方面:
1.提出了显示器件视觉赝象的一种研究方法。显示器件发光机制和人眼视觉特性共同作用形成视觉赝象。论文通过测量显示屏输出光信号随时间、空间变化规律,利用计算机程序仿真人眼视觉特性,从而模拟出人眼对显示图像的实际感知效果,并用视觉感知实验验证。与传统的利用特定设备(如移动相机)直接记录视觉赝象的方法相比,该方法能够清晰反映各种赝象背后的本质机制:并具有成本低、灵活性高、易改进等特点;而且对具体显示技术依赖性小,论文所述方法和结论大多适用于各种显示类型,包括有机电致发光显示、场发射显示等新型显示技术。该方法已被写入IEC国际标准草案。
2.自主设计了一套光电测量系统。系统由可编程视频信号发生器、数据采集、信号校正,以及自动控制等基本单元构成。系统实现了对显示器件输出光信号亮度随时间变化规律的快速、准确测量。在设定的测试序列条件下,通过像素和基色组合,系统可以得到显示屏输出光信号亮度、颜色随时间和空间的变化关系。其在精度、速度等方面满足论文关于LCD、PDP等显示器件视觉赝象研究的要求。
3.提出了平板显示运动伪像通用仿真模型。该估算模型可以准确估计包括LCD运动模糊、PDP动态伪轮廓等运动伪像。基于该模型,论文还根据不同显示器件的发光特性,设计了相应的快速算法。该模型具备以下特点:(1)基于可测光信号变化特性;(2)速度快、实时性高;(3)与视觉感知实验结果相匹配、准确性高。模型用一幅静止图像准确模拟出人眼对运动图像的感知结果,实现了运动伪像的可记录性,一定程度上摆脱了过去对主观视觉感知实验的依赖,为后续的客观分析奠定了基础。
4.提出了液晶显示动态调制传递函数的一种测量计算方法。论文提出将动态调制传递函数作为显示器件运动模糊的评价参数之一,并详细讨论了其测量、计算方法和应用分析。传统的评价方法主要基于两个灰度之间跳变的阶跃响应,适用于简单图案显示。而动态调制传递函数的计算基于多灰度序列响应,更接近自然动态图像显示条件;而且该参数同传统光学传递函数理论一致,易与其它光学系统兼容。
5.建立了等离子体显示大面积闪烁估算的一个经验模型。论文利用测得的光亮信号随时间变化与人眼感知闪烁严重程度统计之间的对应关系,通过回归分析得到了大面积闪烁程度量化估算的经验模型。结合闪烁感知相关的视觉特性研究基础,论文研究了显示系统时间分辨率特性、显示器件发光特性与大面积闪烁之间的关系,以及对动态图像质量的影响。
6.针对现行电视系统无法同时消除大面积闪烁和运动伪像这一特点,论文提出了高保真电视系统概念。论文利用信号与系统的基本原理,从理论上分析了显示器件静态、动态清晰度与视频系统制式、显示器件输出光信号规律之间的关系。发现现有电视系统无法同时从根本上消除大面积闪烁和运动模糊。所以论文最后提出了未来电视技术之——同时满足空间高清和时间高清的高保真电视系统。