CN108844633B - 一种检测显示设备间观察者同色异谱差异的实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测显示设备间观察者同色异谱差异的实验方法。选择具有不同光谱形状、带宽和/或不同峰值波长位置的显示设备,选定一台为目标设备,在目标设备上分别显示CIE推荐的5个颜色中心,组织色觉正常观察者开展颜色匹配实验,分别调节待评价设备的R、G、B通道与目标显示设备上显示的5个颜色进行匹配。通过计算目标设备和待评价设备上5个颜色的平均和最大CIELAB色差值,检验不同显示设备间的观察者同色异谱差异大小。该方法可通过色觉正常观察者的颜色匹配实验,评价具有不同光谱原色的显示设备可引起的观察者同色异谱差异,为工业界显示设备的选取,特别是需要考虑到跨媒介的颜色匹配、复制和传递,提供了一种参考建议。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测显示设备间观察者同色异谱差异的实验方法,选取具有不同光谱原色的显示设备,并以其中一台设备作为目标设备,并在该设备上呈现CIE推荐的5个颜色中心(灰、红、黄、绿、蓝)。组织色觉正常的观察者开展颜色匹配实验,在不同的待评价设备上分别匹配出与目标设备上颜色接近的5个匹配色。计算目标设备和待匹配设备上5个颜色的平均和最大CIELAB色差值,用来检验不同显示设备间的观察者同色异谱差异大小。
背景技术
所有的颜色感觉都是由视网膜上三种锥体感光细胞的响应形成的,生活中经常会出现某一观察者认为匹配的颜色,其他观察者却认为不匹配的现象,即观察者的同色异谱现象。这种现象对于不同发光原理、不同参数的显示设备所产生的颜色刺激尤为明显。
随着窄带光谱显示技术的使用,如LED、OLED等显示设备和激光投影设备的广泛应用,观察者的同色异谱现象更加突出,这对以颜色为关键因素的工业应用领域(如跨媒体颜色复制等领域)影响较大。在此背景下,如何选取合适的显示设备,弱化不同观察者间的辨色差异,或在某些特殊场合强化观察者的辨色差异(如研究不同观察者的锥细胞响应),是需要解决的关键问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种检测不同显示设备间观察者同色异谱差异的实验方法,不同显示设备的原色光谱具有不同的带宽和峰值波长。由于观察者之间的个体差异,导致不同观察者对同一对颜色刺激会产生较大的颜色感知差异,某一观察者认为匹配的颜色,另一观察者会认为有较大的颜色差别,这就给颜色的复制、传递和评价带来了很大的麻烦。
本发明通过在目标设备上分别显示CIE推荐的5个颜色中心,组织色觉正常的观察者开展颜色匹配实验,即分别在每个待评价设备上调节R、G、B通道使得待评价设备上显示的颜色与目标设备上显示的颜色感觉一致。通过颜色测量仪器采集目标设备和不同待匹配设备的白场与5个颜色的光谱信息,计算目标设备和待匹配设备上5个颜色的平均和最大CIELAB色差值,检验不同显示设备间的观察者同色异谱差异大小。该方法可通过组织不同色觉正常观察者进行颜色匹配实验的方式,评价具有不同光谱原色的显示设备可引起的观察者同色异谱差异,为工业界显示设备的选取,特别是需要考虑到跨媒介的颜色匹配、复制和传递,提供了一种参考建议。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:
一种检测显示设备间观察者同色异谱差异的实验方法,包括如下步骤:
(1)选取三台以上不同的显示设备,将显示设备白场下的参数设置至相同或接近的状态;
(2)在每台显示设备屏幕的中间位置,分别设置最饱和的红色(R=255,G=0,B=0),绿色(R=0,G=255,B=0),蓝色(R=0,G=0,B=255)和白场(R=G=B=255)四个匀色色块,并用光谱辐射度计分别测量每台显示设备的白场和三原色的光谱功率分布;
(3)将显示设备中的一台设定为目标设备,其他的为待评价设备;调节目标设备的RGB通道比例,在目标设备的中央位置依次呈现CIE推荐的5个颜色中心(灰、红、黄、绿、蓝色);
(4)组织色觉正常观察者开展基于待评价设备与目标设备的颜色匹配实验;
(5)待观察者完成颜色匹配后,用光谱辐射度计测量目标设备上当前显示颜色和观察者在不同待评价设备上匹配颜色的光谱功率分布;
(6)将步骤(2)采集到的目标设备和待评价设备的白场光谱功率分布,步骤(5)采集到的观察者匹配颜色光谱功率分布,分别代入CIE1964颜色匹配函数,计算目标设备和待评价设备的白场;计算待评价设备上观察者匹配颜色和目标设备显示颜色的XYZ三刺激值和L*a*b*色度值;
(7)计算步骤(6)中目标设备上显示的5个颜色和待评价设备上观察者匹配颜色的色差值,并计算色差值的平均值和最大值,从而检测待评价设备与目标设备间的观察者同色异谱差异。
步骤(1)中,所述的不同显示设备是指显示设备的红、绿、蓝三原色光谱功率分布不同,其中包括不同的光谱形状、带宽和/或峰值波长位置,即这三个特征中至少有一个不同。可在不同品牌、不同发光原理(LCD液晶、LED背光、OLED等)的专业级显示设备和办公显示设备中选择。白场下的参数具体指色温和亮度。为方便进行目标设备和待评价设备的观察者同色异谱差异检测,需对显示设备预热60分钟,待显示设备达到稳定状态后,将显示设备的亮度、色温调至相同或接近的状态,通常要求色温的变化范围在±100K之间,亮度的变化范围在±10cd/cm2之间。
步骤(2)中,需在对显示设备预热60分钟后,在所有显示设备的屏幕中间位置,分别设置最饱和的红色(R=255,G=0,B=0),绿色(R=0,G=255,B=0),蓝色(R=0,G=0,B=255)和白场(R=G=B=255)四个匀色色块。色块可为圆形也可为方形,大小以直径不小于5cm(或边长不小于5cm)为宜。一般需在固定位置处,用光谱辐射度计等测量仪器在垂直于屏幕正前方分别测量采集显示设备屏幕中央位置的红、绿、蓝三原色的光谱功率分布和白场的光谱功率分布。如用光谱辐射度计在距离色块60cm左右处,测量头垂直于显示设备上的色块,测量得到显示设备原色光谱功率分布。
步骤(3)中,在目标设备中央位置依次呈现CIE推荐的5个颜色(灰、红、黄、绿、蓝色),选择这5个颜色的原因是由于它们较为均匀分布在CIELAB颜色空间,同时没有饱和度很高的颜色,均能在各显示设备上准确呈现及进行颜色匹配。用光谱辐射度计在距离色中心60cm左右处,与色中心保持垂直,测量光谱功率分布并代入CIE1964颜色匹配函数计算得到L*a*b*值,使其与CIE推荐的颜色中心相同或接近,CIELAB色差值≤5.0。
步骤(4)中,首先搭建颜色匹配实验装置,将目标设备和待评价设备并排放置,并在目标设备和待评价设备的中间位置设置相同大小的色块,显示器的其余部分均为黑色。为避免其他杂光的干扰,观察环境为暗室。待评价设备显示的色块与目标设备显示的色块高度应相同,观察者进行颜色匹配时眼睛距离显示器的距离约60cm,且视线应与显示器垂直。然后,观察者通过调节待评价设备的R、G、B通道进行颜色匹配,直至待评价设备中心显示的颜色与目标设备显示的颜色感觉相同,达到色觉匹配。
步骤(5)中,光谱辐射度计分别在距离目标色样和匹配色样约60cm左右处,测量头垂直于显示设备上的色样进行测量。
步骤(6)中,XYZ三刺激值和L*a*b*色度值是在CIE1964颜色匹配函数,10°视场的观察条件下代入计算得到。
步骤(7)中,计算色差时,需将目标设备和待评价设备的颜色色度值进行色适应转换,转换到同样的参考白场。参考白场可为目标设备的白场,也可选用D65(10°)标准照明体作为参考白场。考虑到计算的平均色差较大(CIELAB色差>5.0),选用CIEALB色差公式进行色差计算。
本发明检测不同显示设备间观察者同色异谱差异的实验方法,通过选择具有不同原色光谱(不同光谱形状、带宽和/或不同峰值波长位置)的显示设备,在目标显示设备上呈现CIE推荐的5个颜色(灰、红、黄、绿、蓝),组织色觉正常观察者开展基于目标设备与待评价设备的颜色匹配实验,调节待评价设备的R、G、B三通道数值使得待评价设备上呈现的颜色与目标设备显示的5个颜色分别进行匹配,使其具有相同的颜色外貌。采集目标设备和待评价设备观察者匹配颜色的光谱能量,分别计算目标设备和待评价设备5个颜色的色差(平均和最大CIELAB色差值),从而比较和检验不同显示设备间的观察者同色异谱差异大小。
本发明组织不同色觉正常观察者进行颜色匹配实验,同时要求选取具有不同原色光谱曲线的目标显示设备和评价显示设备进行检测。该方法可通过色觉正常观察者的颜色匹配实验,评价具有不同光谱原色的显示设备可引起的观察者同色异谱差异,为工业界显示设备的选取,特别是需要考虑到跨媒介的颜色匹配、复制和传递,提供了一种参考建议。
下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明,但并不意味着对本发明保护范围的限制。
附图说明
图1-1至图1-3是实验测试的目标设备(IPAD)和待评价设备(QUATO和EIZO19)的红绿蓝色三原色光谱功率分布,其中,图1-1是R(λ)通道的光谱能量分布;图1-2是G(λ)通道的光谱能量分布;图1-3是B(λ)通道的光谱能量分布。
图2是颜色匹配实验装置。
图3-1和图3-2是目标设备(IPAD)上显示的目标色和观察者在待评价设备(EIZO和QUATO)上匹配颜色的散点分布,其中,图3-1是颜色散点在CIELAB颜色空间的a*b*平面上的分布;图3-2是颜色散点在CIELAB颜色空间的L*C*图上的分布。
具体实施方式
本发明组织不同色觉正常观察者进行颜色匹配实验,同时选取具有较大差异的红、绿、蓝三原色光谱功率分布曲线的多台显示设备(包括目标设备和待评价设备),在目标设备上依次呈现CIE推荐的5个颜色中心(灰,红,黄,绿,蓝)。为达到颜色匹配,组织色觉正常的观察者开展颜色匹配实验,即分别在每个待评价设备上调节R、G、B通道使得待评价设备上显示的颜色与目标设备上显示的颜色感觉一致。通过计算所有观察者在待评价设备上匹配色和目标设备上显示颜色的最大和平均CIELAB色差值,检验待评价设备与目标设备间的观察者同色异谱差异,色差值越大,说明观察者间的同色异谱差异越大,反之越小。需要说明的是,本发明的设备不限于显示设备,可包括具有不同原色光谱的输入设备、显示设备和输出设备,其可适用于多种呈色方式的设备间观察者同色异谱大小比较。
本发明一种检验显示设备间观察者同色异谱差异的实验方法,包括如下步骤:
(1)选取三台具有不同发光原理的显示设备,将显示设备的亮度、色温等参数调节至相同(接近)的状态,如:将显示设备的亮度设定为120cd/cm2,色温设定为5000K;
(2)为比较不同显示设备的红绿蓝三原色光谱功率分布差异,选取IPAD、QUATO和EIZO19三台显示设备进行比较。在显示器的屏幕中间位置,分别设置最饱和的红色(R=255,G=0,B=0),绿色(R=0,G=255,B=0)和蓝色(R=0,G=0,B=255)和白场(R=G=B=255)四个匀色色块,色块大小为9cm×9cm,用光谱辐射度计测量其光谱功率分布,测量结果如图1-1至图1-3所示,图1-1是R(λ)通道的光谱能量分布;图1-2是G(λ)通道的光谱能量分布;图1-3是B(λ)通道的光谱能量分布;其中实线为IPAD显示设备,虚线为EIZO19显示设备,点线为QUATO显示设备。可见图中,在R(λ)通道,QUATO和EIZO19显示设备与IPAD具有相同的峰值波长位置,但是带宽窄于IPAD;在G(λ)通道,EIZO19显示设备与IPAD具有相同的峰值波长位置,但是带宽窄于IPAD;QUATO显示设备的峰值波长位置较IPAD目标设备向短波长位移;在B(λ)通道,QUATO和EIZO19显示设备的峰值波长位置较IPAD目标设备向短波长位移,同时EIZO19显示设备的带宽宽于IPAD显示设备。
(3)鉴于IPAD显示设备在R(λ)和G(λ)通道的宽带较宽,将IPAD设定为目标设备,调节IPAD的RGB通道比例,在目标设备的中央位置依次呈现CIE推荐的5个颜色中心(灰、红、黄、绿、蓝色),目标设备上显示颜色中心的实测值(D65/10°)和推荐值如表1所示:
表1目标设备显示颜色和CIE推荐颜色色度值
(4)组织30名色觉正常的观察者在光暗室开展颜色匹配实验。首先搭建颜色匹配实验装置,将目标设备和待评价设备并排放置,并在目标设备和待评价设备的中间位置设置相同大小的色块,显示器的其余部分均为黑色。为避免其他杂光的干扰,观察环境为暗室。待匹配设备显示的色样与目标设备显示的色块高度应相同。在目标设备IPAD上随机显示CIE推荐的五个颜色,观察者正坐于显示设备前方,进行颜色匹配时,眼睛距离显示器的距离约60cm,且视线应与显示器垂直。先后在待评价设备QUATO和EIZO19上调节R、G、B通道,使得待评价设备中心显示的颜色与IPAD上显示色有相同的颜色感觉。
30名观察者中有5名观察者重复6组实验,2名观察者重复2组实验,其余观察者均进行一次实验。因此采集到5×6+2×2+23×1=57组实验数据。
(5)每组颜色匹配实验完成后,实验组织者用光谱辐射度计在距离目标色样和匹配色样约60cm左右处,测量头垂直于显示设备上的色样测量观察者在当前待评价设备上匹配的颜色的光谱信息;
(6)通过步骤(5)中采集到的数据,代入CIE1964颜色匹配函数,计算当前待评价设备上观察者匹配产生的颜色与IPAD显示目标色块的三刺激值;
将步骤(6)中计算得到的目标色和匹配色三刺激值转换到相同的参考白场。参考白场可为目标设备的白场,也可选用D65(10°)标准照明体作为参考白场。转换时,选择的观察条件为平均,其中适应度F,环境光系数c,色感应系数Nc分别为1.0,0.69和1.0。D65(10°)标准照明体的白场参数为94.81,100,107.32。计算目标设备上的5个颜色和待评价设备上观察者匹配的57组颜色的色度值。如图3-1至图3-2所示,图3-1是目标色和匹配色在CIELAB颜色空间a*b*平面上的分布,图3-2是目标色和匹配色在CIELAB颜色空间L*C*图上的分布;其中圆形黑点代表IPAD目标设备的数据;灰色十字线散点为QUATO待评价设备的数据;黑色十字线散点为EIZO19待评价设备的数据。
(7)计算步骤(6)中目标设备上的5个颜色和待评价设备上观察者匹配产生的57组匹配色的色差值,并计算57组色差值的平均值和最大值。计算得到QUATO显示设备的285个(=57×5)色差的平均值和最大值为分别为9.59和20.73;EIZO19显示设备的285个(=57×5)色差的平均值和最大值分别为3.89和11.08。从而可检测出在本发明选取的两台待评价设备中,待评价设备EIZO19与目标设备IPAD间的观察者同色异谱差异低于待评价设备QUATO与目标设备IPAD间的观察者同色异谱差异。
Claims (8)
1.一种检测显示设备间观察者同色异谱差异的实验方法,包括如下步骤:
(1)选取三台以上不同的显示设备,将显示设备白场下的参数设置至相同或接近的状态;
(2)在显示设备屏幕的中间位置,分别设置红色,绿色,蓝色和白场四个匀色色块,并用光谱辐射度计分别测量显示设备的白场和三原色的光谱功率分布;
(3)将显示设备中的一台设定为目标设备,其他的为待评价设备;调节目标设备的RGB通道比例,在目标设备的中央位置依次呈现CIE推荐的5个颜色中心;
(4)组织色觉正常观察者开展基于待评价设备与目标设备的颜色匹配实验;
(5)待观察者完成颜色匹配后,用光谱辐射度计测量目标设备上当前显示颜色和观察者在不同待评价设备上的匹配颜色的光谱功率分布;
(6)将步骤(2)采集到的目标设备和待评价设备的白场光谱功率分布,步骤(5)采集到的观察者匹配颜色光谱功率分布,分别代入CIE1964颜色匹配函数,计算目标设备和待评价设备的白场;计算待评价设备上观察者匹配颜色和目标设备上显示颜色的XYZ三刺激值;
(7)分别计算步骤(6)中目标设备上显示的5个颜色中心和待评价设备上观察者匹配颜色的色差值,并计算色差值的平均值和最大值,从而检测待评价设备与目标设备间的观察者同色异谱差异;所述不同的显示设备为具有不同红、绿、蓝三原色光谱功率分布的显示设备,包括具有不同的光谱形状、带宽和/或峰值波长位置。
2.根据权利要求1所述的检测显示设备间观察者同色异谱差异的实验方法,其特征在于:所述白场下的参数为色温和亮度。
3.根据权利要求1所述的检测显示设备间观察者同色异谱差异的实验方法,其特征在于:CIE推荐的5个颜色中心为灰、红、黄、绿和蓝。
4.根据权利要求1所述的检测显示设备间观察者同色异谱差异的实验方法,其特征在于:进行颜色匹配实验时,将目标设备和待评价设备并排放置,并在目标设备和待评价设备的中间位置设置相同大小的色块,显示设备的其余部分均为黑色。
5.根据权利要求4所述的检测显示设备间观察者同色异谱差异的实验方法,其特征在于:组织色觉正常观察者开展颜色匹配实验,观察者通过调节待评价设备的R、G、B通道进行颜色匹配,使待评价设备上显示的颜色与目标设备上显示的颜色感觉一致。
6.根据权利要求1所述的检测显示设备间观察者同色异谱差异的实验方法,其特征在于:计算目标设备显示颜色与观察者匹配产生的匹配色的色度值时要将目标设备与待评价设备的白场进行色适应转换,转换至相同的参考白场。
7.根据权利要求6所述的检测显示设备间观察者同色异谱差异的实验方法,其特征在于:所述的参考白场为目标设备的白场,或D65-10°标准照明体白场。
8.根据权利要求1所述的检测显示设备间观察者同色异谱差异的实验方法,其特征在于:采用CIEALB色差公式进行色差值计算。
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GR01 | Patent grant | ||
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