TWI400938B - 動畫回應曲線之測定方法及裝置 - Google Patents

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Otsuka Denshi Kk
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Description

動畫回應曲線之測定方法及裝置
本發明係關於根據利用動畫追蹤彩色照相機進行拍攝的測定對象顯示器之動畫追蹤影像，施行動畫回應曲線之測定的方法及裝置。
為能進行顯示器中的動畫模糊評估，便必需依如人類眼球般追蹤(pursue)動畫的方式，使照相機移動並施行測定。
習知有藉由使安裝有鏡的掃描振鏡，配合動畫的移動速度旋轉，俾進行追蹤影像拍攝的裝置(稱「動畫追蹤照相機」)。
該拍攝裝置係將影像由左至右的進行捲動並對其追蹤影像進行拍攝。將該所拍攝到影像在移動方向上的CCD像素轉換成時間軸並設為橫軸，並以RGB受光強度為縱軸而圖形化。該曲線便稱為「動畫回應曲線」(MPRC；Moving Picture Response Curve)。從該MPRC的邊緣形狀求取動畫回應時間MPRT(Moving Picture Response Time)。使用該MPRT便可進行動畫模糊的客觀性評估。
若利用彩色照相機對動畫進行追蹤拍攝，並求取動畫回應曲線，便將觀測到邊緣的著色現象。
例如場序(Field sequence)驅動的情況時，原理上已知為了能各色的元件發光時序依每RGB偏移的方式進行亮燈，因而在動畫顯示時出現將影像的邊緣部著色之現象(亦稱「色彩分裂」、「色分離」，以下稱色分離)。理由係即便動畫回應時間係各色均相同，但是顯示時序卻偏移的緣故。
在電漿顯示器或液晶顯示器的情況時，因為顯示元件的動畫回應時間係依各色的每個元件而異，因而發生色彩模糊現象。例如在電漿顯示器中，因為螢光體的回應速度與餘輝特性將依RGB色而異，因而在從黑移至白的過程中出現偏藍色，而從黑移至白的過程中出現偏黃色。所以，動畫的邊緣部便呈色分離現象。
所以，當施行顯示器間的比較評估時，最好考慮影像的色分離情況，依照每個對象顯示器的發光色求取動畫回應曲線。
本發明之目的在於提供將動畫追蹤影像的邊緣色分離分解為每個構成色，並可執行顏色變化的客觀性定量評估之動畫回應曲線之測定方法。
(專利文獻1)日本專利特開2001－54147號公報(專利文獻2)國際公開WO2004/075567號公報
顯示器的邊緣色分離係大幅取決於顯示器的發光時序偏移。為了修正該邊緣部的顏色變化，便需要顯示器發光時序的資訊。所以，顯示器開發者便必需確認顯示器的MPRC以進行調整。
本發明的動畫回應曲線之測定方法，係在測定對象顯示器中使影像進行捲動，並利用彩色照相機對上述捲動中的動態影像進行追蹤拍攝，而取得動畫追蹤影像，將使用根據上述動畫追蹤影像所獲得受光強度數據的動畫回應曲線，轉換成使用測定對象顯示器顯示元件發光強度之動畫回應曲線的方法。
依照該方法，藉由以動畫追蹤彩色照相機對映出在顯示器上的動畫邊緣進行測定，而利用彩色影像進行動畫追蹤影像的測定。藉由利用彩色影像進行測定，便可重現肉眼所觀看到的影像。
特別係本發明藉由將使用受光強度數據的動畫回應曲線，轉換成使用測定對象顯示器顯示元件發光強度的動畫回應曲線，便可在不受彩色照相機特性左右的情況下，轉換成使用測定對象顯示器顯示元件發光強度的動畫回應曲線，便可進行測定對象顯示器的顏色變化定量評估。
亦可藉由從使用受光強度數據(其係根據上述動畫追蹤影像所獲得)的動畫回應曲線，將受光強度轉換成彩度(chromaticity)，而取得使用彩度的動畫回應曲線，再將使用該彩度的動畫回應曲線，轉換成使用測定對象顯示器顯示元件發光強度的動畫回應曲線。
再者，亦可將使用受光強度數據(其係根據上述動畫追蹤影像所獲得)的動畫回應曲線，直接轉換成使用測定對象顯示器顯示元件發光強度的動畫回應曲線。
再者，動畫回應曲線的測定裝置係與上述本發明動畫回應曲線之測定方法為實質相同發明的測定裝置。
本發明的上述或其他優點、特徵及效果，參照所附圖式經依下述實施形態的說明便可清楚明瞭。
圖1為動畫追蹤彩色照相機的構造圖。
動畫追蹤彩色照相機係對測定對象的顯示器5畫面進行拍攝，具備有：鏡測電流計2、通過鏡測電流計2並對顯示器5進行拍攝的彩色照相機3、光感測器11、以及電腦控制部6。
鏡測電流計2係在利用對線圈流通電流而發生的磁場中，可旋轉地配置著永久磁石，並在其永久磁石的旋轉軸上安裝著鏡者，可順暢且迅速地進行鏡旋轉。
從電腦控制部6通過鏡測電流計驅動控制器7，對鏡測電流計2傳送出旋轉驅動信號。
另外，鏡測電流計2與彩色照相機3亦可非形成各別的構造，而是將輕量數位照相機等照相機主機設置於旋轉台上，並以旋轉驅動馬達進行旋轉驅動。
彩色照相機3係將顯示器5的其中一部分或全部當作拍攝的視野。
在彩色照相機3與顯示器5之間將存在著：視感度用膜9、鏡測電流計2，配合鏡測電流計2的旋轉，彩色照相機3的視野便可在顯示器5上進行一維方向(以下稱「捲動方向」)移動。
光感測器11係對在顯示器5上進行移動的影像施行檢測者，以光感測器11的檢測時點為觸發點，而開始進行鏡測電流計2的旋轉。另外，亦可非由光感測器11進行，而是形成將使鏡測電流計2開始進行旋轉的觸發信號，從電腦控制部6供應給鏡測電流計驅動控制器7的狀態。
彩色照相機3所取得的影像信號通過I/O板8，並被取入於電腦控制部6中。
於電腦控制部6連接液晶螢幕10。
圖2係表示彩色照相機3檢測面31、與測定對象顯示器5間之位置關係的光程圖。來自顯示器5上的光線被鏡測電流計2所反射，並入射於彩色照相機3的透鏡中，並在彩色照相機3的檢測面31進行檢測。在鏡測電流計2的背側，依虛線描繪出描彩色照相機3檢測面31的鏡像32。
將沿顯示器5與鏡測電流計2之光程的距離設定為L。將沿測定對象顯示器與透鏡之光程的距離設定為a，將透鏡距檢測面31的距離設定為b。若透鏡的焦點距離f屬已知，則使用下式1/f＝1/a＋1/b，便可求得a、b的關係。
將測定對象顯示器5的捲動方向座標設為X。將彩色照相機3檢測面31的受光強度座標設為Y。X的原點X0係設定為測定對象顯示器中央，將Y的原點Y0設定為對應於X0的點。若將M設定為彩色照相機3的透鏡倍率，便將成立下式：X＝MY。倍率M係使用上述a、b並依下式表示：M＝－b/a
現若將鏡測電流計2旋轉角度，則測定對象顯示器5上的對應位置便將以鏡測電流計2的旋轉軸為中心地偏移角度2。該角度2所對應的測定對象顯示器5座標X便為下式： 。若將該式子進行變化，便為下式：
將上述式X＝Ltan2對時間t進行微分，便導出下式：。v係視野33在顯示器上的移動速度，ω係鏡測電流計的旋轉視角速度(ω＝d/dt)。若屬於微小的角度，則因為cos2 (2)→1，因而上式便將成為下式：ω＝v/2L，視野33在顯示器上的移動速度v、與鏡測電流計2的旋轉視角速度ω可視為比例關係。
其次，參照圖3(a)至圖3(c)，針對顯示器評估方法的原理進行說明。
於測定對象顯示器5上所顯示的評估用測定圖案P，係在捲動方向上呈一定長度，且具較背景明亮之亮度的帶狀測定圖案P。若因應測定對象顯示器5上的測定圖案P移動，使鏡測電流計2依某視角速度進行旋轉，則彩色照相機3便擷取到測定圖案P的影像。但是，彩色照相機3的曝光在鏡測電流計2的旋轉中係呈現開啟狀態。
圖3(a)所示係測定圖案P以箭頭速度vp進行移動，而照相機檢測面31所對應的視野33亦依追蹤此之方式，以速度vc進行移動的模式。
在照相機檢測面31所檢測影像的受光強度分佈，如圖3(b)、圖3(c)所示。圖3(b)、圖3(c)的橫軸係指在捲動方向上排列的像素，縱軸係指受光強度。
圖3(b)所示係當視野33移動速度vc、與測定圖案P移動速度vp不一致時，其測定圖案P的影像。
若將鏡測電流計2的旋轉視角速度記為ω，且旋轉視角速度ω係將測定圖案P移動速度vp所對應的旋轉視角速度選定為ω 0，則視野33的移動速度vc便等於測定圖案P的移動速度vp。圖3(c)所示係當視野33的移動速度vc、與測定圖案P的移動速度vp一致時，其測定圖案P的影像。
其次，說明動畫回應曲線MPRC、與動畫回應時間MPRT的關係。
將依上述所說明在照相機檢測面31檢測到的測定圖案P之影像受光強度分佈(圖3(b)、圖3(c))，稱為動畫回應曲線MPRC。如前述，將彩色照相機3的像素座標記為y。
動畫回應時間MPRT，簡言之，係將動畫回應曲線MPRC的橫軸y轉換為時間軸的曲線。
將測定對象顯示器5上的像素數、與其所對應的照相機檢測面31像素數之比，設定為R。比值R便可依下式表示：R＝(PiPDP /PiCCD )Mopt 。其中，下標字PDP係指測定對象顯示器(並非將測定對象顯示器僅侷限於PDP)，下標字CCD係指照相機的檢測面(並非將照相機僅侷限於CCD)。PiPDP 係測定對象顯示器的像素間距，PiCCD 係彩色照相機3檢測面的像素間距，Mopt 係彩色照相機3的倍率(Mopt 係等於前述的倍率M)。
測定對象顯示器5上的座標XPDP 、與彩色照相機3的像素座標(將彩色照相機3檢測面的座標Y換算成像素數者)y的關係，便如下式：XPDP ＝(PiPDP /R)y
座標XPDP 的視角θ係如下式：θ＝arctan(XPDP /a)。其中，a係如前述為測定對象顯示器距透鏡的距離。
將測定對象顯示器5上的視角速度設為V θ。視角速度V θ、與沿彩色照相機3檢測面像素的速度(dy/dt)之關係，係如下式：V θ＝d θ/dt＝(1/a)(dXPDP /dt)＝(PiPDP /aR)dy/dt。其中，該式係當a非常大時的近似式。當視角速度V θ為一定時，從該式便可將彩色照相機3檢測面的像素數、與時間間賦予對應關係。若將彩色照相機3檢測面的像素數變化量記為△y，將時間變化量記為△t，便如下式：△y＝(aRV θ/PiPDP )△t。從該式，便可將彩色照相機3檢測面的影像模糊換算成時間寬度。所以，便可對在照相機檢測面31所檢測到測定圖案P的影像亮度分佈的動畫回應曲線MPRC，將其橫軸y轉換成時間軸t的曲線求得，即可將動畫回應時間MPRT求得。
其次，說明本發明的彩色動畫回應曲線求法原理。
彩色動畫追蹤影像係穿透過所搭載的彩色照相機3的各色(RGB)濾波器，並將由感測器像素所檢測到受光強度(在本說明書中稱「RGB受光強度」)進行2維顯示。
首先，嘗試將由該彩色照相機3所檢測到影像的RGB受光強度轉換成彩度。轉換式係如下所示： 其中， 係指用來將對彩色照相機3的RGB各色濾波器之RGB受光強度轉換成彩度的「彩度校正係數」。
係指穿透過彩色照相機3的R、G、B濾波器之RGB受光強度。
係指從彩色照相機3所求得的彩度。
根據數1，便可從彩度校正係數(數2)與RGB受光強度(數3)，求得測定對象的顯示器彩度(數4)。該彩度(數4)係依XYZ表示，但是亦可從XYZ轉換成Y、x、y或Lu’v’等之彩度參數。
上述彩度校正係數(數2)必須事前先決定。
針對求取該彩度校正係數的順序，使用流程圖(圖4)進行說明。
彩度校正係數的求取方法係使顯示器進行R色畫面顯示(步驟S1)，並利用彩色照相機3施行RGB受光強度的測定，將其測定值記為CCDRr、CCDGr、CCDBr(步驟S2)。
接著，對其R色畫面利用色彩亮度計施行X、Y、Z彩度數據的測定。將該等測定值記為SXr、SYr、SZr(步驟S3)。
顯示器的G顯示亦是同樣的，求取CCD測定值CCDRg、CCDGg、CCDBg、以及色彩亮度計的彩度數據測定值SXg、SYg、SZg。
顯示器的B顯示亦是同樣的，求取CCD測定值CCDRb、CCDGb、CCDBb、以及色彩亮度計的彩度數據測定值SXb、SYb、SZb。
結果便將成立下示的三元聯立方程式。
解開該等3個聯立方程式，便可求得含有9個未知數的彩度校正係數(數2)(步驟S5)。
此時，將由實測值SXr、SYr、SZr、SXg、SYg、SZg、SXb、SYb、SZb(其係對在求取上述彩度校正係數時所使用的顯示器單色顯示，利用色彩彩度計施行測定所獲得的實測值)構成的行列式(數9)預先記憶(步驟S6)。將該行列式稱為「顯示器彩度係數」。
圖5所示係將由彩色照相機3所測得RGB受光強度，轉換成測定對象顯示器的顯示元件發光強度之方法的說明流程圖。
利用掃描振鏡追蹤在顯示器所顯示的捲動影像，並利用光感測器施行測定時序的感測，且利用彩色照相機3施行追蹤拍攝。將該影像稱「彩色追蹤影像」。將該影像數據輸入於電腦控制部6(步驟T1)。
根據該彩色追蹤影像的RGB受光強度數據，製作彩色動畫回應曲線(圖8)(步驟T2)。
其次，使用含有彩度校正係數的轉換式(數1)，將RGB受光強度轉換成彩度(步驟T3)。藉此，便可從彩色照相機3的RGB受光強度測定值，求得彩度CCDX、CCDY、CCDZ。
將使用該彩度的彩色動畫回應曲線進行描繪(步驟T4)。
另一方面，將從彩色照相機3所求得彩度CCDX、CCDY、CCDZ，轉換成測定對象顯示器的RGB發光強度(步驟T5)。
在彩色照相機的彩色動畫回應曲線，因為在CCD上所安裝的彩色濾波器穿透率，並未對應於顯示器的RGB單色，因而將不同於顯示器發光強度的回應曲線。例如因為彩色照相機的Green之穿透波長的帶寬較寬廣，因而除顯示顯示器的G以外，尚包含R與B成分的混色。所以，不同於顯示器的G發光強度，導致時序調整趨於困難的結果。
該轉換式係如下式： 其中， 係上述顯示器彩度係數。
係欲求取的顯示器發光強度。
係指從彩色照相機3的測定值，使用轉換式(數1)進行運算而得的彩度。
若將該轉換式(數8)解開，便可根據從彩色照相機3所求得之彩度CCDX、CCDY、CCDZ，求取顯示器顯示元件R、G、B的發光強度(數10)。
計算根據顯示器顯示元件發光強度的彩色動畫回應曲線(圖10)(步驟T6)。
依此將彩色照相機3的測定值，轉換成測定對象顯示器顯示元件的發光強度，便可獲得使用顯示器顯示元件發光強度的彩色動畫回應曲線。
其次，說明本發明另一實施形態。
前述的實施形態係如使用流程圖(圖4)所說明，彩度校正係數係使用色彩亮度計來求得彩度，再根據其求取顯示器的發光強度。
但是，即便不使用彩度，仍可依照以下的手法直接地求取顯示器的發光強度。
依照以下的手法，可在未使用亮度/彩度校正係數的情況下，求得顯示器顯示元件發光強度的彩色動畫回應曲線。所以，並無必要利用色彩亮度計進行彩度校正係數的求取。
彩色照相機3的RGB受光強度測定值(CCD)、與顯示器的RGB發光強度(Display)之關係，根據數5~數7所使用的CCDRr、CCDGr、CCDBr、CCDRg、CCDGg、CCDBg、CCDRb、CCDGb、CCDBb(數13)進行數式化。
成立下示之聯立方程式： 其中，將 稱為彩色照相機3的顯示器強度校正係數。該顯示器強度校正係數係預先利用彩色照相機3施行顯示器的RGB顯示測定，並計算出彩色照相機3的RGB成分，藉此便可求得。
係顯示器的發光強度。
係彩色照相機3的測定RGB受光強度。
若將該方程式(數12)解開，便可求得顯示器的發光強度(數14)。所以，即便不使用彩度，仍可直接地求得顯示器的發光強度。
其次，嘗試利用顯示器發光強度(Display)、與顯示器RGB顯示色的彩度值之乘積，求取顯示器的彩度(CCD)。
其中 係依顯示器的各顯示色所測得的彩度； 係顯示器的發光強度； 係從彩色照相機3所求得的彩度。藉此亦可求得彩度。
針對從上述測定數據所進行的轉換流程，使用流程圖(圖6)進行說明而如下。
由掃描振鏡追蹤在顯示器所顯示的捲動影像，並利用光感測器進行測定時序的感測(detects)，且利用彩色照相機3照相機施行拍攝。將此稱為彩色追蹤影像。將該影像數據輸入於電腦控制部6中(步驟U1)。
利用彩色照相機3施行RGB受光強度(數15)的測定(步驟U2)。
使用轉換式(數12)，求取顯示器的發光強度(數14)。
計算出根據該顯示元件發光強度的彩色動畫回應曲線(步驟U6)。
接著，使用轉換式(數16)，求取顯示器的彩度(CCD)。
使用彩度CCDX、CCDY、CCDZ，進行彩色動畫回應曲線的描繪(步驟U6)。
<實施例>
利用動畫追蹤彩色照相機測定移動之邊緣的彩色動畫追蹤影像。測定條件如下：樣品：場序驅動的顯示器邊緣影像捲動速度：8像素/格框照相機快門速度：1/20 sec影像信號：720P(漸進式)。所測得的動畫追蹤影像，如圖7所示。
利用該彩色動畫追蹤影像便可捕捉邊緣部的RGB受光強度變化。換言之，將橫軸轉換成時間軸，且縱軸係取各色的RGB受光強度，便可求得彩色動畫回應曲線。圖8所示係依此所獲得彩色照相機3感度的彩色動畫回應曲線。
因為該數據係根據彩色照相機3的受光感度，因而不同於顯示器發光強度的RGB顯示成分。
然後，轉換成彩度。將預先求得的彩度校正係數，乘上彩色照相機3的RGB受光強度(數1)，便可轉換成彩度XYZ。
以下，係例示將彩度XYZ轉換成明度Y與彩度u、v。Y係指彩度X、Y、Z的Y。且，u’、v’係可依下式求得：u’＝4X/(X＋15Y＋Z) v’＝9X/(X＋15Y＋Z)
圖9所示係使用彩度Yu’v’的彩色動畫回應曲線圖形。
因為使用彩度Yu’v’的彩色動畫回應曲線，係表示動畫的亮度Y和彩度u’v’，因而針對邊緣部等處的色分離程度便可利用亮度和彩度進行定量評估。在彩色照相機的彩色動畫回應曲線中由於照相機固有的濾波器穿透率相異，因而若彩色照相機機體不同則其強度亦將隨之改變，故無法進行照相機機體間的比較。因此，藉由轉換成受光強度和彩度，便使與其他測定器間的比較檢討趨於容易。
若彩度u’、v’的彩色動畫回應曲線屬於平坦，便表示動畫邊緣部並無色彩模糊現象。該圖形中，每80msec將可在彩度u’、v’中發現尖峰。此現象表示顯示器的動畫邊緣部分有出現色分離現象。
其次，使用顯示器彩度係數(數9)，從彩度XYZ求得顯示器的RGB發光強度。
依此所獲得顯示器的發光強度之彩色動畫回應曲線，如圖10所示。
動畫邊緣部的色分離原因係顯示器的發光強度回應偏移。所以，當進行顯示器改良時，便可一邊確認顯示器發光強度的回應曲線，一邊進行調整。
2．．．鏡測電流計
3．．．彩色照相機
5．．．顯示器
6．．．電腦控制部
7．．．鏡測電流計驅動控制器
8．．．I/O板
9．．．視感度用膜
10．．．液晶螢幕
11．．．光感測器
31．．．檢測面
32．．．鏡像
33．．．視野
P．．．評估用測定圖案
圖1為動畫追蹤彩色照相機的構造圖。
圖2係表示照相機檢測面與測定對象顯示器間之位置關係的光程圖。
圖3(a)為測定圖案P依箭頭速度vp移動，且照相機檢測面所對應的視野亦依追蹤此的方式，依移動速度vc進行移動的模式圖。
圖3(b)為在照相機檢測面所檢測的測定圖案P之亮度分佈圖圖形。
圖3(c)為測定圖案P的影像擷取最小模糊狀態時，測定圖案P的亮度分佈圖圖形。
圖4為彩度校正係數、顯示器彩度係數的求取順序流程圖。
圖5為將彩色照相機3的測定值轉換成使用彩度的彩色動畫回應曲線，並轉換成使用測定對象顯示器之顯示元件發光強度的彩色動畫回應曲線之流程說明用流程圖。
圖6為另一實施形態之從測定數據進行轉換的流程之流程圖。
圖7為由彩色照相機3所測得的動畫追蹤影像圖。
圖8為使用彩色照相機3的RGB受光強度之彩色動畫回應曲線圖形。
圖9為使用彩度的彩色動畫回應曲線圖形。
圖10為使用顯示器發光強度的彩色動畫回應曲線圖形。
2．．．鏡測電流計
3．．．彩色照相機
5．．．顯示器
6．．．電腦控制部
7．．．鏡測電流計驅動控制器
8．．．I/O板
9．．．視感度用膜
10．．．液晶螢幕
11．．．光感測器

Claims (2)

  1. 一種動畫回應曲線之測定方法，係根據利用動畫追蹤彩色照相機所拍攝到測定對象顯示器的動畫追蹤影像，而施行動畫回應曲線之測定方法；其特徵在於：在測定對象顯示器中使影像進行捲動，對上述捲動中的動態影像利用上述彩色照相機施行追蹤拍攝，而取得根據上述彩色照相機之受光強度的彩色動畫追蹤影像，從使用根據上述彩色動畫追蹤影像所獲得受光強度數據的動畫回應曲線，將受光強度轉換成彩度(chromaticity)，藉此取得使用彩度的動畫回應曲線，將該使用彩度的動畫回應曲線，轉換成根據測定對象顯示器顯示元件之發光強度的動畫回應曲線。
  2. 一種動畫回應曲線之測定裝置，係根據利用動畫追蹤彩色照相機所拍攝到測定對象顯示器的動畫追蹤影像，施行動畫回應曲線測定的裝置；其特徵在於具備有：追蹤拍攝手段，在測定對象顯示器中，利用彩色照相機追蹤拍攝捲動中的動態影像；以及運算手段，從根據上述追蹤拍攝到的影像而得之使用受光強度數據的動畫回應曲線，將受光強度轉換成彩度，藉此取得使用彩度的動畫回應曲線，將該使用彩度的動畫回應曲線，轉換成根據測定對象顯示器顯示元件之發光強度的動畫回應曲線。
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