Displaykontrast

Kontrast i visuell perception är en märkbar skillnad i utseendet på två eller flera delar av ett fält sedda samtidigt eller successivt (därav: ljusstyrkekontrast, ljushetskontrast, färgkontrast, samtidig kontrast, successiv kontrast, etc.).

Kontrast i fysik är en storhet som är avsedd att korrelera med den upplevda ljusstyrkekontrasten , vanligtvis definierad av en av ett antal formler (se nedan) som inbegriper t.ex. luminanserna för de stimuli som betraktas, till exempel: ΔL/L nära luminanströskeln (känd som Weber-kontrast), eller L _H /L _L för mycket högre luminanser.

En kontrast kan också bero på skillnader i kromaticitet som specificeras av kolorimetriska egenskaper (t.ex. färgskillnaden ΔE CIE 1976 UCS).

Visuell information finns alltid i någon form av visuell kontrast, så kontrast är en viktig funktion för elektroniska visuella skärmar .

Kontrasten hos elektroniska visuella skärmar beror på den elektriska körningen (analog eller digital insignal), på omgivningsbelysningen och på observationsriktningen (dvs. visningsriktning ) .

Luminanskontrast

"Luminanskontrasten" är förhållandet mellan den högre luminansen, LH, _och den lägre luminansen, L _L , som definierar den egenskap som ska detekteras. Detta förhållande, ofta kallat kontrastförhållande , CR , (som faktiskt är ett luminansförhållande ), används ofta för höga luminanser och för specifikation av kontrasten för elektroniska visuella visningsenheter . Luminanskontrasten (förhållandet), CR, är ett dimensionslöst tal , ofta indikerat genom att lägga till ":1" till värdet på kvoten (t.ex. CR = 900:1).

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

Ett "kontrastförhållande" på CR = 1 betyder ingen kontrast.

Kontrasten kan också specificeras av kontrastmoduleringen ( eller Michelson contrast ), CM _, definierad som:

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

C _M = 0 betyder ingen kontrast.

En annan kontrastdefinition är en praktisk tillämpning av Weber-kontrast , som ibland finns i det elektroniska displayfältet, K eller CW, _är :

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

C _W = 0 betyder ingen kontrast, medan maximal kontrast, C _Wmax är lika med en, eller mer vanligen beskriven som en procentsats som Michelson, 100 %.

En modifiering av Weber av Hwaung/Peli lägger till en bländningsförskjutning till nämnaren för att modellera datorskärmar mer exakt. Den modifierade Weber är alltså :

$C_{m}W={\frac {(L_{H}-L_{L})}{(L_{H}+0.05 )}}$

Detta modellerar mer exakt den kontrastförlust som uppstår på mörkare skärmluminans på grund av omgivande ljusförhållanden.

Färgkontrast

Två delar av ett synfält kan ha samma luminans, men deras färg ( kromaticitet ) är olika. En sådan färgkontrast kan beskrivas med ett avstånd i ett lämpligt kromaticitetssystem (t.ex. CIE 1976 UCS, CIELAB , CIELUV).

Ett mått för färgkontrast som ofta används i det elektroniska displayfältet är färgskillnaden ΔE *uv eller ΔE*ab.

Helskärmskontrast _

Vid mätning av luminansvärdena som används för utvärdering av kontrasten är det aktiva området på bildskärmen ofta helt inställt på ett av de optiska tillstånden för vilka kontrasten ska bestämmas, t.ex. helt vit (R=G=B=100) %) och helt svart (R=G=B=0%) och luminansen mäts efter varandra (tidssekventiell).

Detta sätt att gå tillväga är endast lämpligt när displayenheten inte uppvisar laddningseffekter , vilket innebär att luminansen hos testmönstret varierar med storleken på testmönstret. Sådana laddningseffekter kan hittas i CRT -skärmar och i PDP:er . Ett litet testmönster (t.ex. 4 % fönstermönster) som visas på dessa enheter kan ha betydligt högre luminans än motsvarande helskärmsmönster eftersom matningsströmmen kan begränsas av speciella elektroniska kretsar.

Kontrast i full gång

Alla två testmönster som inte är helt identiska kan användas för att utvärdera en kontrast mellan dem. När ett testmönster omfattar det helt ljusa tillståndet (helvitt, R=G=B=100%) och det andra det helt mörka tillståndet (helsvart, R=G=B=0%) kallas den resulterande kontrasten fullgångskontrast . Denna kontrast är den högsta (maximala) kontrasten som skärmen kan uppnå. Om inget testmönster anges i ett datablad tillsammans med en kontrastsats, kommer det med största sannolikhet att hänvisa till full-swing-kontrasten .

Statisk kontrast

Standardproceduren för kontrastutvärdering är som följer:

1. Applicera det första testmönstret på det elektriska gränssnittet på skärmen som testas och vänta tills den optiska responsen har stabiliserats till ett stabilt stabilt tillstånd,
2. Mät luminansen och/eller kromaticiteten för det första testmönstret och registrera resultatet,
3. Applicera det andra testmönstret på det elektriska gränssnittet på skärmen som testas och vänta tills den optiska responsen har stabiliserats till ett stabilt stabilt tillstånd,
4. Mät luminansen och/eller kromaticiteten för det andra testmönstret och registrera resultatet,
5. Beräkna den resulterande statiska kontrasten för de två testmönstren med hjälp av en av mätvärdena som anges ovan (CR, C _M eller K).

När luminans och/eller kromaticitet mäts innan den optiska responsen har sjunkit till ett stabilt stabilt tillstånd, har någon form av transient kontrast uppmätts istället för den statiska kontrasten .

Övergående kontrast

När bildinnehållet ändras snabbt, t.ex. under visning av video- eller filminnehåll, kan det hända att det optiska tillståndet för skärmen inte når det avsedda stabila stabila tillståndet på grund av långsam respons och därför minskar den skenbara kontrasten jämfört med den statiska kontrasten .

repetitiva impulssvar från en LCD-monitor

Den här illustrationen visar det upprepade impulssvaret mellan flera tillstånd av grått när varje tillstånd tillämpas endast för en bildruta. Det är uppenbart att de stationära luminansnivåerna (indikerade med streckade horisontella linjer) inte nås inom en enda ram.

Dynamisk kontrast

Detta är en teknik för att utöka kontrasten på LCD-skärmar.

LCD-skärmar består av en bakgrundsbelysningsenhet som ständigt avger ljus och en LCD-panel framför den som modulerar ljusöverföringen med avseende på intensitet och kromaticitet. För att öka kontrasten på sådana LCD-skärmar kan bakgrundsbelysningen (globalt) dämpas när bilden som ska visas är mörk (dvs inte innehåller högintensiv bilddata) medan bilddata korrigeras numeriskt och anpassas till den reducerade bakgrundsbelysningsintensiteten . På så sätt kan de mörka områdena i mörka bilder förbättras och kontrasten mellan efterföljande bildrutor kan ökas avsevärt. Kontrasten inom en bildruta kan också utökas avsiktligt beroende på bildens histogram (vissa sporadiska högdagrar i en bild kan klippas ut eller dämpas). Det krävs en hel del digital signalbehandling för implementering av den dynamiska kontrastkontrolltekniken på ett sätt som är tilltalande för det mänskliga visuella systemet (t.ex. får inga flimmereffekter induceras).

Kontrasten inom enskilda ramar ( samtidig kontrast ) kan ökas när bakgrundsbelysningen kan dämpas lokalt. Detta kan uppnås med bakgrundsbelysningsenheter som är realiserade med arrayer av lysdioder. LCD-skärmar med högt dynamiskt omfång (HDR) använder den tekniken för att realisera (statiska) kontrastvärden inom området CR > 100 000.

Kontrast i mörka rum

För att mäta högsta möjliga kontrast får det mörka tillståndet på displayen som testas inte skadas av ljus från omgivningen, eftersom även små steg ΔL i nämnaren av förhållandet (L H + ΔL) / (L _L + _ΔL ) ) åstadkomma en avsevärd minskning av den kvoten. Detta är anledningen till att de flesta kontrastförhållanden som används för reklamsyften mäts under mörka rumsförhållanden (belysningsstyrka EDR _≤ 1 lx).

Alla emitterande elektroniska displayer (t.ex. CRT, PDP) avger teoretiskt sett inte ljus i svart tillstånd (R=G=B=0%) och därför, under mörkrumsförhållanden utan omgivande ljus som reflekteras från displayytan in i ljusmätanordningen , luminansen för det svarta tillståndet är noll och därmed blir kontrasten oändlig.

När dessa skärmar används utanför ett helt mörkt rum, t.ex. i vardagsrummet (belysningsstyrka ca 100 lx) eller i en kontorssituation (belysningsstyrka 300 lx minimum), reflekteras omgivande ljus från skärmytan, vilket ökar ljusstyrkan av det mörka tillståndet och därmed minska kontrasten avsevärt.

En helt ny TV-skärm realiserad med OLED-teknik specificeras med ett mörkrumskontrastförhållande CR = 1 000 000 (en miljon). I en realistisk applikationssituation med 100 lx belysningsstyrka går kontrastförhållandet ner till ~350, med 300 lx reduceras det till ~120.

"Omgivningskontrast"

Den kontrast som kan upplevas eller mätas i närvaro av omgivande belysning kallas kort för "omgivande kontrast". En speciell typ av "omgivande kontrast" är kontrasten under utomhusbelysningsförhållanden när belysningsstyrkan kan vara mycket intensiv (upp till 100 000 lx). Den uppenbara kontrasten under sådana förhållanden kallas "dagsljuskontrast".

Eftersom de mörka områdena på en display alltid är skadade av reflekterat ljus, kan rimliga "omgivande kontrast"-värden endast upprätthållas när displayen är försedd med effektiva åtgärder för att minska reflektioner genom antireflexions- och/eller antireflexbeläggningar.

Samtidig kontrast

När ett testmönster visas som innehåller områden med olika luminans och/eller kromaticitet (t.ex. ett schackbrädemönster), och en observatör ser de olika områdena samtidigt, kallas den skenbara kontrasten samtidig kontrast (termen simultan kontrast används redan för en annan effekt). Kontrastvärden som erhålls från två efterföljande visade helskärmsmönster kan skilja sig från de värden som utvärderas från ett schackbrädemönster med samma optiska tillstånd. Denna avvikelse kan bero på icke-ideala egenskaper hos bildskärmen (t.ex. överhörning, halation, etc.) och/eller på ströljusproblem i ljusmätanordningen.

Successiv kontrast

När en kontrast upprättas mellan två optiska tillstånd som uppfattas eller mäts efter varandra, kallas denna kontrast successiv kontrast . Kontrasten mellan två helskärmsmönster (helskärmskontrast) är alltid en successiv kontrast .

Metoder för mätning

• kontrast för direktvisningsskärmar
• kontrast på projektionsskärmar

Beroende på vilken typ av display som testas (direkt-vy eller projektion) utvärderas kontrasten som en kvot av luminansvärden (direkt-view) eller som en kvot av luminansvärden (projiceringsskärmar) om egenskaperna för projektionsduken är skild från projektorns. I det senare fallet projiceras ett rutmönster med helvita och helsvarta rektanglar och belysningsstyrkan mäts i mitten av rektanglarna. Standarden ANSI IT7.215-1992 definierar testmönster och mätplatser, och ett sätt att erhålla ljusflödet från belysningsmätningar, den definierar dock inte en kvantitet som heter "ANSI-lumen".

Om de reflekterande egenskaperna hos projektionsduken (vanligtvis beroende på riktning) ingår i mätningen, måste luminansen som reflekteras från rektanglarnas centrum mätas för en (uppsättning) specifika observationsriktningar .

Luminans , kontrast och kromaticitet hos LCD-skärmar varierar vanligtvis med observationsriktningen (dvs. visningsriktningen) . Variationen av elektrooptiska egenskaper med betraktningsriktning kan mätas sekventiellt genom mekanisk skanning av betraktningskonen ( gonioskopiskt tillvägagångssätt) eller genom samtidiga mätningar baserade på konoskopi .

Se även

• Kontrast (seende)
• Interferometrisk synlighet

externa länkar

• Charles Poynton: Minska ögonbelastningen från video- och datorskärmar
• Kontrast från Sonys XEL-1 OLED-TV-skärm med omgivande belysning [ 1]