信息显示技术：第一章 显示技术基础

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1、信息显示技术第一章第一章显示技术基础显示技术基础所谓显示（display），一般是指物品的陈列、展示。本课程中“显示”，主要指对信息的表示，即information display。在霍华德（James H. Howard）的著作中，以非常通俗的方式对显示系统给出了定义：将某种外界的刺激传给人们的感觉器官并在大脑中形成结果。在信息显示学会（SID：Society of Information Display）1963年发表的文献中定义：信息显示，是为了将特定的信息向人们展示而是用的全部方法和手段。 当前在信息工程学领域中，把信息显示技术限定在基于电子手段产生的视觉效果中，即根据视觉可识别的亮度

2、、颜色，将信息内容以光电信号的形式传达给眼睛产生视觉效果！ 显示技术也称为信息显示，利用它可把看不见的电信号转化为发光信号（包括图形、图像或字码等）。信息显示主要由信息源、数据处理和显示器三部分组成。根据工作原理不同，显示器件可分为阴极射线管（CRT），液晶显示（LCD）等。就显示原理的本质来看，显示技术利用了发光现象发光现象和电电光效应光效应两种物理现象。电光效应是指加上电压之后物质的光学性质（包括折射率、反射率和透射率等）发生变化的现象。根据像素本身发光与否，把显示系统分为被动显示和主动显示。显示技术包括下列内容：显示技术包括下列内容： 各种发光材料发光机理的研究； 各种显示方式的基本原理

3、和结构； 显示器件上、下游产业链中所用各种材料的选择与制作工艺； 显示信息的输出、交换、处理与控制技术。信息显示技术的特点：信息显示技术的特点： 电子显示技术传输与处理信息具有准确、实时、直观和信息量大的特点； 电子显示技术是多学科的综合。涉及物理学各个方面，如光学、电子学、材料学、集成电路、真空技术、固体物理、半导体物理、计算机技术等。 应用面广； 电子信息技术发展快。1.1.显示技术的发展史显示技术的发展史现代显示技术现代显示技术电子束显示器件（1970年）平板显示器件（1970年）（8）电子墨水）电子墨水亚马逊公司推出的Kindle、OPPO推出的Enjoy（首款基于Android系统的

4、电子书阅读器），汉王公司推出的汉王N系列电子阅览器（电纸书）都是应用EInk的电子墨水技术20世纪70年代，日本首先研究出电泳显示技术20世纪90年代中后期，美国麻省理工学院媒体实验室也开始了对于E-Ink技术的研究显示技术的应用及发展显示技术的应用及发展信息社会对显示器件的需求与日俱增（1）笔记本用途）笔记本用途20世纪90年代开始，笔记本电脑对显示器件的应用增长迅速。（2）计算机监视器）计算机监视器（3）电视用途）电视用途（4）便携应用）便携应用（5）投影显示）投影显示（6）户外显示）户外显示（7）穿戴式显示）穿戴式显示显示器件发展趋势（1）多样化的技术）多样化的技术（2）显示屏尺寸的大型

5、化）显示屏尺寸的大型化（3）全高清（）全高清（full HD）成为主流）成为主流,4K8K电视兴起电视兴起 全高清的显示屏整体物理分辨力要达19201080P，也就是水平方向的分辨力要达到1920个像素，垂直分辨力要达到1080条扫描线。符合全高清标准的液晶电视，在其面板附近将会以标签或者作为电视机设计的一部分，用“FULL HD”标示出其显示屏的物理分辨率满19201080P的全高清标准。 目前市场上，40英寸以上的大屏幕液晶电视绝大多数都属于全高清显示。（4）进一步薄型化）进一步薄型化 超薄型LCD电视，成为目前各大电视机厂商的开发热点！LG 42寸寸 2.6mm（5）强调节能、环保）强调

6、节能、环保 日本于2006年4月修正并通过了节省能源法，并且将液晶电视和等离子电视列入监控范围。 2007年年底，中国信息产业部表示，2008年有关部门将致力于降低平板电视的功耗。 各大液晶电视生产厂商均表示，将大力推广环保节能型LCD电视。 目前采用LED背光源，可成功将40/42寸液晶电视的能耗，从200280W降低至100W左右。同时，LED光源不含汞，属于绿色环保型光源！（6）关注色彩和画质）关注色彩和画质 液晶电视在经历了响应速度、大屏、宽屏、动态对比度等一系列革命后，目前也将彩色和画质作为发展的重点。 采用CCFL加滤色片的彩色实现方式，难以获得好的色差表现范围，其色域仅为NTSC

7、色域的72%。 采用RGB LED的背光模式，可以获得超过105% NTSC的色域，可以极大的提升LCD电视的色彩及画质。（7）3D显示显示（8）柔性显示）柔性显示REFLEX手机手机（2）显示器件的分类）显示器件的分类电子显示器件的功能1、按光学方式分类2、按显示原理分类3、按显示屏的大小分类、按显示屏的大小分类显示屏的尺寸都是指矩形屏对角线的尺寸，更严格地说是显示矩形光栅的对角线尺寸。u 4m2 称为超大屏幕显示u 1m2 4m2 称为大屏幕显示u 0.2m2 1m2 称为中屏幕显示u 0.2 1m2 称为小屏幕显示4、按显示图像颜色分类、按显示图像颜色分类黑白单色多色彩色5、按显示内容分

8、类、按显示内容分类数码：可用段式显示器字符轨迹图表图形图像显示不要求显示灰度，可用只有黑白或只有高低电平的单色显示器 一种显示器要在平板显示器市场上占有一定份额必须具备显示大尺寸全彩色高分辨力视频图形的能力。6、其他分类方式、其他分类方式按显示材料固体气体液体等离子体液晶按显示结构瓶颈状平板状按驱动方式静态动态矩阵（一）视觉系统介绍（二）光度学（三）色度学2.2.光度和色度光度和色度（一）视觉系统介绍 近视圆球形 直径24mm光线在眼睛中通过的路线：光线在眼睛中通过的路线： 光线角膜瞳孔水晶体视网膜杆細胞& 锥細胞视神经瞳孔直径与视场亮度的关系瞳孔直径与视场亮度的关系人眼的结构视网膜的结构人眼

9、的结构黄斑黄斑 在眼底视神经盘的颞侧0.35cm处并稍下方，处于人眼的光学中心区，是视力轴线的投影点。 黄斑中央的凹陷称为中央凹，是视力最敏锐的地方。中央凹由单纯的视锥组成，色彩感觉最鲜明。 黄斑区以外的视网膜视力是极其低下的。人眼的结构盲点盲点 视神经与眼球的交接点。盲点视觉产生的原理视网膜视网膜感光细胞双极细胞神经节细胞视杆细胞视锥细胞视杆细胞与视锥细胞u相对独立；u 在视网膜上分布不均匀。近视网膜中心，视锥细胞多，视杆细胞少；周边则视杆细胞多；u 一个视锥细胞连一个双极细胞，再与一个神经元细胞相连；多个视杆细胞连一个双极细胞，然后多个双极细胞再与一个神经元细胞相连。视杆细胞感光与视紫红质

10、有关；视紫红质由视蛋白和视黄醛组成；对500nm光线吸收能最强；在光照时迅速分解为视蛋白和视黄醛，诱发视杆细胞的感受器电位；在暗处重新组合；不能感受颜色。 暗适应照明停止或由亮处进入暗处时，视觉感受提高的时间过程。夜盲 暗视觉实际上是视紫红质的合成和分解过程。光学暗，合成快于分解，使视杆细胞作用，对弱光敏感。 夜盲由于视杆细胞缺乏合成视紫红质的原料视黄醛（维生素A）。视锥细胞感光含有三种视锥色素（分别称为视红质、视绿质和视蓝质）；视锥色素由视蛋白和视黄醛；视蛋白分子特性，决定着不同视色素的光谱吸收特性；能感受色彩，分辨率高。 明适应照明开始或由暗处进入亮处时，视觉感受下降的时间过程。约5分钟。

11、闪光盲闪光盲视敏度对象与眼睛所形成的张角叫视角。 视敏度又称视力，是指眼分辨物体细微结构的最大能力。通常以辨别两点之间的最小距离为标准。 视力表1.0，视网膜的像的距离约为45m 人中央凹处视锥细胞直径常小于2m 。视敏度V=1/视敏度受下列因素影响：视敏度受下列因素影响：物体离观察的距离增加，人眼的视敏度也下降；亮度增加会提高视敏度； 物体与背景之间的对比度加大，视敏度提高。人眼的绝对视觉阈限人眼的绝对视觉阈限在充分暗适应的状态下，全黑视场中，人眼感觉到的最小光刺激值，称为人眼的绝对视觉阈值。约为10-9lx数量级。在一定的背景亮度Lb条件下，人眼能够观察的最小照度Emin约为人眼的阈值对比

12、度人眼的阈值对比度人眼的视觉敏锐程度与背景的亮度及目标在背景中的衬度有关。对比度：把人眼视觉在一定背景亮度下可探测的最小衬度对比度称为阈值对比度，或称亮度差灵敏度。视觉阈限视觉阈限实验测定，初次觉察出来的光度变化同这种光度原有水平的比始终是一个常数。这种觉察出两个刺激间的最小差别量，叫做差别感觉阈限，也可叫作最小可觉差。临界闪烁频率 在光刺激停止后所留下来的感觉称为视觉残留或视觉后像。视觉后像又分为正后像和负后像。视觉残留时间受如下因素影响：弱发光物体的后像在12s内消失，强发光物体的后像可以保持几分钟；刺激光的作用时间越长，后像的延续时间也越长；不同色光的刺激，后像的延续时间不同，黄色光的后

13、像消失得最快。 当闪光频率增加到一定程度时，人眼就不再感到是闪光，而感到一种固定的或连续的光。这样一种频率就叫闪光融合频率或临界频率，简称CFF。 当周期光信号的频率高于CFF时，视亮度为：其中T为周期，L(t)为周期光的实际亮度。 CFF是人眼对光刺激时间分辨能力的指标，一般为3055次/s。光的强度对CFF时有影响的： n是临界频率，I是光的强度，a、b为常数影响CFF的因素：刺激的强度；刺激的面积；视网膜的不同部位；不同背景光及不同的刺激色光。视野单眼固定地注视正前方一点不动时，所能看到的空间范围，称为该眼的视野。 视野实实验验：用用一一只只眼眼睛睛在在3040公公分分处处注注视视十十字

14、字，同同时时将将一一小小块块红红或或绿绿色色彩彩纸纸片片由由白白纸纸中中心心向向外外侧侧移移动动。这这时时色色彩彩纸纸片片先先刺刺激激视视网网膜膜的的中中央央区区，看看到到红红色色或或绿绿色色，当当纸纸片片移到红、绿盲区就变成灰色。移到红、绿盲区就变成灰色。全色盲区全色盲区全色盲区全色盲区（二）光度学 对对各种电磁辐射各种电磁辐射能量的计量研究称为能量的计量研究称为辐射辐射量度学量度学(radiometry) 对对可见光可见光能量的计量研究称为能量的计量研究称为光度学光度学(photometry)1)1)视见函数视见函数 在可见光范围内，人眼对不同波长的辐射所引起的视觉效应，具灵敏度是不同的，

15、我们把人眼对可见光各种波长辐射反应程度称为视觉函数，以 来表示. 值的大小与照度条件有关。人眼对0.555的黄光最为敏感 ，其它波长 2 2）光通量）光通量C：比例常数 C683光通量单位：流明（lm） 其大小规定如下，假定辐射体发出的光的波长为555 nm，并且其功率为1瓦，则该辐射体所发出的光通量为683流明光视效能 ：每瓦辐射通量能产生的光通量数： 电光源发出的总光通量与电光源的耗电功率P之比发光效率发光效率:光通量光通量辐射通量到光通量的转换辐射通量到光通量的转换光通量光通量3 3） 发光强度发光强度 发光具有发光具有方向性方向性表征光通量空间分布的物理量表征光通量空间分布的物理量 定

16、义定义:点光源在单位立体角中发出的光通量点光源在单位立体角中发出的光通量单位单位: 坎德拉坎德拉1坎德拉= 流明定义：发光强度为1坎德拉的点光源在单位主体角内发出的光通量为1流明。cd是光学基本量，是国际单位制中七个基本量之一。 对各向同性的点光源对各向同性的点光源: 光强分布图光强分布图发光强度发光强度4 4）光出射度）光出射度M M 发光表面单位面积内所发出的光通量 单位：勒克斯lx（辐脱）1勒克斯= 1辐脱=104勒克斯 表征表征受照面受照面被照明程度的物理量，可用落在受照物体被照明程度的物理量，可用落在受照物体单位面位面积上的光通量数上的光通量数值来量度，可表达来量度，可表达为照度定律

17、照度定律5 5）照度）照度 单位面积的物体在光源照射下所获得的光通量 注：照度中的 是指入射于ds上的光通量而出射度中的 是指从ds面上发出的光通量光量度光量度单位单位: 勒克司勒克司(lx),烛光烛光(fc)1 lx=0.0929 fc 1 fc=10.76 lx6 6）亮度）亮度 当光源是一个有限面积的光源时,其辐射特性在不同方向是不一样的。 即光源亮度等于沿法线方向角单位面积上的发光强度. 单位：尼特（cd/m2）1熙提=104尼特与人眼最小灵敏度相对应的物体与人眼最小灵敏度相对应的物体10-10无月的夜空无月的夜空10-3满月的表面满月的表面0.25煤油灯焰煤油灯焰1.5阳光照射下的洁

18、净雪面阳光照射下的洁净雪面3乙炔焰乙炔焰8钨丝白炽灯钨丝白炽灯5001，500超高压球状汞灯超高压球状汞灯120，000在地面上看到的太阳在地面上看到的太阳150，0006 6）亮度）亮度7 7）朗伯定律）朗伯定律7 7）朗伯定律）朗伯定律7 7）朗伯定律）朗伯定律7 7）朗伯定律）朗伯定律（三）色度学色度学就是用数值的方式來标示色彩的科学，即利用色彩三刺激值如R，G，B等三個数值来标示一個色光来我們眼睛所造成的整体色感效果。光度学只涉及一個光谱加权函数（比视感度），而色度学則涉及三個加权函数（色相、彩度、亮度）。物色=光源+物体+眼睛1.颜色的基本特性及颜色混合可见光的波长范围：可见光的波长

19、范围：380 nm 780 nm 红红红红 橙橙橙橙 黄黄 绿绿 青青 蓝蓝蓝蓝 紫紫紫紫 630 600 570 500 450 430 380 780 630 600 570 500 450 430(1)色彩的色彩的属性属性非彩色和彩色非彩色和彩色 色彩可分为非彩色和彩色两大类。色彩可分为非彩色和彩色两大类。 白白黑黑系系列列由由白白色色渐渐渐渐到到浅浅灰灰，再再到到中中灰，再到深灰，直到黑色。灰，再到深灰，直到黑色。纯白是理想的完全反射的物体，其光反射率等于纯白是理想的完全反射的物体，其光反射率等于1；纯黑是理想的无反射的物体，其光反射率等于纯黑是理想的无反射的物体，其光反射率等于0。

20、愈接近白色，明度愈高，反之，愈接近黑愈接近白色，明度愈高，反之，愈接近黑色，明度愈低。色，明度愈低。 白黑系列白黑系列色彩的三属性色彩的三属性：色相色相、明度明度、纯度纯度 色相：色别、色的相貌。色相：色别、色的相貌。 如：如：红红、橙橙、黄黄、绿绿、青青、蓝蓝、紫紫色相主要决定于光的波长。色相主要决定于光的波长。色相决定于刺激人眼的光谱组成色相决定于刺激人眼的光谱组成u 对单色光来说，色相决定于该色光的波长；u 对复色光来说，色相决定于复色光中各波长色光的相对量或比例。u 物体的颜色是由光源的光谱成分和物体表面反射（或透射）的特性决定的。 明度：明度：色彩的明暗、深浅程度。实际上就是光波辐射

21、或者物体反射出来的不同强度所呈现的现象。靠近白端位高明度色，靠近黑端为低明度色，中间为中明度色；彩色加白提高明度，加黑降低明度。 明度主要决定于物体反射率的高低。同一颜色在强光照射下显得明亮，弱光照射下显得较灰暗模糊； 同一颜色加黑或加白掺和后产生各种明亮程度。同一色相不同明度同一色相不同明度 每一种纯色都有与其相应的明度。黄色每一种纯色都有与其相应的明度。黄色调的明度最高，蓝调的明度最高，蓝紫紫紫紫色调的明度最低色调的明度最低 ，红红绿色为中间明度绿色为中间明度各种颜色不同明度各种颜色不同明度 纯度（饱和度）：纯度（饱和度）：色彩的鲜艳程度纯度的高低决定了色彩包含标准色成分的多少。纯度主要决

22、定于物体反射率光谱选择性。纯度主要决定于物体反射率光谱选择性。 含有标准的比例越大，则色彩纯度越高，含有标准色比例越小，则彩度越低。可见光谱的各种单色光是最纯的颜色。当一种颜色中掺入黑、白或其它颜色时，纯度会发生变化。l一种颜色，当混入白色时，它的明度提高，纯度降低；l 混入黑色时，明度降低，纯度也降低。l 混入灰色或者其他色相的颜色能使明度和纯度产生丰富的变化。如红加亮灰能增强明度，但降低纯度。纯度与明度的关系纯度与明度的关系2.色彩的混合色彩的混合 色光混合（加法混合）色光混合（加法混合）+=+=+=+=色光混合（不等量混合）色光混合（不等量混合）色光混合色光混合格拉斯曼色彩混合定律格拉斯

23、曼色彩混合定律1.人的视觉只能分辨色彩的三种变化：明度、色相、纯度人的视觉只能分辨色彩的三种变化：明度、色相、纯度2.在在由由两两个个成成分分组组成成的的混混合合色色中中，如如果果一一个个成成分分连连续续地地变变化化，混合色的外貌也连续地变化。混合色的外貌也连续地变化。补补色色律律：每每一一种种色色彩彩都都有有一一个个相相应应的的补补色色。如如果果某某一一色色彩彩与与其其补补色色以以适适当当比比例例混混合合，便便产产生生白白色色或或灰灰色色；如如果果二二者者按按其其他他比比例例混混合合，便便产产生生近近似似比比重重大大的的色色彩彩成成分的非饱和色。分的非饱和色。中中间间色色律律：任任何何两两个

24、个非非补补色色相相混混合合，便便产产生生中中间间色色，其其色色调调决决定定于于两两色色彩彩的的相相对对数数量量，其其饱饱和和度度决决定定于于二二者者在色调顺序上的远近。在色调顺序上的远近。3.色色彩彩外外貌貌相相同同的的光光，不不管管它它们们的的光光谱谱组组成成是是否否样样，在在色色彩彩混混合合中中具具有有相相同同的的效效果果。换换言言之之，凡凡是是在在视视觉觉上上相相同同的的色色彩彩却却是是等等效的。效的。代替律代替律：相似色混合后仍相似。：相似色混合后仍相似。 如果色彩如果色彩A=色彩色彩B，色彩，色彩C=色彩色彩D，那么那么:色彩色彩A+色彩色彩C=色彩色彩B+色彩色彩D代替律表明:只要

25、在感觉上色彩是相似的，便可以互相代替，所得的视觉效果是同样的。设A+B=C，而B=X+Y，那么A+(X+Y)=C。这个由代替而产生的混合色与原来的混合色在视觉上具有相同的效果。根据代替津，可利用色彩混合方法来产生或代替某种所需要的色彩。色彩混合的代替律是一条非常重要的定律，现代色度学就是建立在这一定律基础上的。4.混合色的总亮度等于组成混合色的各色彩光亮度的总和。这一定律叫做亮度相加律。上面所说的格拉斯曼色彩混合定律是色度学的一般规律，适用于各种色彩光的相加混合。但这些规律不适用于染料或涂料的混合。色料混合（减法混合）色料混合（减法混合）+=+=+=+=补色的定义补色的定义对对色色光光:凡凡两

26、两色色光光相相混混合合后后能能得得白白光光的的，此此两色光即互为补色；两色光即互为补色； 如如:青青色光色光 红红红红色光色光对对色色料料，凡凡两两色色混混合合后后成成为为黑黑色色者者，则则此此两两色即互为补色。色即互为补色。 如如:品红品红 绿；红绿；红青；黄青；黄蓝紫蓝紫 补补色色原原理理对对于于指指导导调调色色（色色的的混混合合）具具有有极极为为重重要要的的意意义义。如如欲欲调调纯纯度度较较高高的的鲜鲜艳艳色色，不不应应该该选选择择带带有有补补色色关关系系的的色色，以以避避免免所所得得色色带带灰灰黑黑成成分分；反反之之，若若要要适适当当降降低低某某色色的的鲜艳度，则可混合适量的补色。鲜艳

27、度，则可混合适量的补色。 中间混合中间混合 时间混合 空间混合色的空间混合的条件色的空间混合的条件(1)混混合合色色必必须须是是细细点点、细细线线，且且呈呈密密集集状状并并列列。点点、线线愈愈细细、愈愈密密，混混合合效效果果愈愈明明显；显； (2)色色空空间间混混合合的的效效果果与与视视觉觉距距离离有有关关，即即必必须须在在一一定定的的视视觉觉距距离离之之外外。距距离离愈愈远远，混合效果愈明显。混合效果愈明显。空间混合空间混合色的空间混合具有如下规律：色的空间混合具有如下规律：(1)互互补补色色按按不不同同比比例例空空间间混混合合可可得得无无彩彩色色系系的的灰灰和和有有彩彩色色系系的的灰灰(即

28、即带带有有不不同同色色味味的的灰色灰色)；(2)非非互互补补色色空空间间混混合合，可可得得被被混混二二色色的的中中间间色；色；(3)有有彩彩色色系系同同无无彩彩色色系系空空间间混混合合可可得得被被混混色色的的中中间间色色；与与白白色色空空间间混混合合，得得高高明明度度的的浅浅色色；与与灰灰色色空空间间混混合合，得得不不同同纯纯度度的的色色；与黑色空间混合，得低明度的深色或暗色。与黑色空间混合，得低明度的深色或暗色。色的空间混合的特点色的空间混合的特点(1)(1)近近看看色色彩彩丰丰富富，远远看看则则色色调调统统，不不同同的的视视觉觉距离具有不同的混色效果；距离具有不同的混色效果；(2)(2)色

29、彩有颤动感，适于表现光感；色彩有颤动感，适于表现光感；(3)(3)可可用用少少套套色色而而获获得得多多套套色色的的效效果果。如如彩彩色色印印刷刷，多多色色织织造造，仅仅用用品品红红、黄黄、青青、黑黑、白白即即可可通通过过印印刷刷网网点点和和纱纱线线组组织织点点的的疏疏密密变变化化的的分分布布而而获得色彩极其丰富的图案画面。获得色彩极其丰富的图案画面。1）视觉色彩三原色理论2）对立色色彩理论3）阶段视觉色彩理论2.色觉理论1）视觉色彩三原色理论1802年，由英国的托马斯杨格提出三原色说1861年英国Maxwell利用三原色光的混合法，制作了第一张彩色照片 1892年德国Helmholtz则加以验

30、证并阐述其学说 三原色理论模型敏蓝细胞敏蓝细胞敏绿细胞敏绿细胞敏红细胞敏红细胞三原色理论模型优点：优点：缺点：缺点： 可以充分解释说明各种色彩的混合现象，解决色彩再现问题，如彩色电影、彩色电视的色彩复制 等。所提出的三种感光细胞的假设，在实验结果也得到了证明 。 不能满意的解释色盲现象。红-绿色盲，红绿色盲看到黄色，色盲能感觉到灰色白色等。 2）对立色色彩理论1878年由德国的生理学家黑林提出；红-绿、黄-蓝、黑-白总是呈现对立关系的色彩现象；假设在视觉机构中的感光细胞存在有上述三种对立色的反应；主张：“色彩空间是属于三度空间，其分别为红-绿、黄-蓝、黑-白等三个双极座标轴，而三个对立色的反应

31、作用组合，则产生各种色彩感觉和各种色彩混合现象”。所以又称为“四原色学说”，认为产生各种色彩感觉现象是由红、绿、黄、蓝等四种颜色所形成。 视网膜有：三对视素视网膜有：三对视素感光化学视素感光化学视素 视网膜过程视网膜过程 色觉色觉 白白黑黑视素视素 异化异化 白白 同化同化 黑黑红红绿绿视素视素 异化异化 红红 同化同化 绿绿黄黄蓝蓝视素视素 异化异化 黄黄 同化同化 蓝蓝对立色色彩理论对立色色彩理论解释子下列几个事实与现象：解释子下列几个事实与现象：缺陷：缺陷： 补色残像 色盲现象 对于红、绿、蓝三原色能够产生所有光谱色彩的现象并无法得到满意的解释 补色残像当某一色彩刺停止时，与该色彩相关的

32、对立色彩便开始作用，因而产生该色的对立色互补色3）阶段视觉色彩理论最早是由G.E.Muller（1930）及Judd（1949）所提出； 认为视觉色彩三原色理论与对立色色彩理论可以加以统合与相互配合； 视网膜水平上，三原色理论；视觉系统的更高水平，对立色色彩理论。阶段视觉色彩理论色匹配试验方法色匹配试验方法配色方程:F=RR+GG+BB其中： R、G、B称基色单位量，是由CIE规定的； R、G、B是三色分布系数，可以通过配色实验得到； 3.色度学概述（1 1）CIE-RGB色系CIE对三基色光的波长和基色单位的规定如下：波长为700nm，1lm的红光作为一个红基色单位； 波长为546.1nm，

33、4.5907lm的绿光为绿基色单位； 波长为435.8nm，0.0601lm的蓝光为蓝基色单位。若混配时红、绿、蓝光都采用一个基色单位，则可配得等能白光 ，即 E白=1R+1G+1B。此时 E白的光通量是三个基色光的光通量之和，即14.59070.06015.6508lm。若三基色光同时增大到原来的K倍，则混配之后仍然得到E白，只不过其光通量也增大到原来的K倍。 B(1,0,0)gGR(0,0,1)(0,1,0)rrggrr+g=1.01.01.0C(R,G,B)C色坐标的建立色坐标的建立我们可以对一定辐射功率（1W）、波长为的单色刺激C进行匹配可得出：是该单色光的光谱三刺激值，称为色匹配系数

34、，作为波长的函数得到的称为色匹配函数。1.CIE-RGB色系光光谱谱轨轨迹迹r纯纯紫紫轨轨迹迹等等能能白白光光点点BGR值得注意的是色匹配函数是在色匹配实验的基础上确定的，它与原刺激、基础刺激的选取有关，原刺激、基础刺激改变色匹配函数也会改变 当某光刺激的光谱功率分布函数P()已知时，各单色光、带宽d处的功率为P() d，在格拉斯曼法则指导下，该光刺激的三刺激值可以由下式来求出： RGB计色系统采用物理三基色，因而物理意义清楚，但使用起来却很不方便。为此，CIE规定了另一种计色制，即XYZ计色制，又称标准计色制。 在XYZ计色系统中，基色XYZ只是假想的三基色，但是借助它们来计算各种实际颜色却

35、十分方便。选择XYZ计色系统的目的就是为了克服RGB计色系统的缺点，因此，在确定基色量X、Y、Z时有一些特定的要求：2） CIE-XYZ色系 用配色方程FXXYYZZ配色时，三个色系数均应为正值； 为便于计算，合成彩色光F的亮度应仅由YY项的系数Y决定，与X、Z值无关。不过，合成光F的色度仍由X、Y、Z的比例关系决定。 XYZ时，仍代表等能白光。 这两种计色制之间是线性相关的，对某一实际色光，可通过配色实验确定三色系数R、G、B，再通过计算转换成X、Y、Z标准三色系数。（2）CIE-XYZ色系令XY段与r-g坐标上540-700 nm段重合；Y的值代表光通量，则XZ称为无亮度线；YZ与503

36、nm这点相切。推导0.9399r+4.5306g+0.0601=0(1)r+0.99g-1=0(2)1.45r+0.55g+1=0(3)(X): r=1.2750,g=-0.2778, b=0.0028(Y):r=-1.7392,g=2.7671, b=-0.0279(Z):r=-0.7431,g=0.1409, b=1.6022求直线的交点 通过对R、G、B三刺激值进行坐标转换完成的其转换关系如下XYZ色坐标色坐标RGBRGB系统中的色度坐标和系统中的色度坐标和XYZXYZ系统中系统中色度坐标的转换关系色度坐标的转换关系1931CIE-xy色度图光谱三刺激值的计算(3)色度的计算色度的计算颜

37、色的三刺激值计算颜色的三刺激值计算P()为光源的光谱功率分布色度的计算色度的计算色品坐标色品坐标x=X/(X+Y+Z)x=X/(X+Y+Z)y=Y/(X+Y+Z)y=Y/(X+Y+Z)z=Z/(X+Y+Z)z=Z/(X+Y+Z)色坐标只表示三刺激值的相对比例，不代表光源的亮度。色坐标只表示三刺激值的相对比例，不代表光源的亮度。一个色品点能代表一组不同亮度但相同色坐标的颜色。一个色品点能代表一组不同亮度但相同色坐标的颜色。色度的计算色度的计算颜色的表示方法颜色的表示方法（1 1）确定）确定X,Y,ZX,Y,Z值值（2 2）确定）确定Y Y，x x，y y值值C点的色纯度C点的色纯度色度的计算色度

38、的计算主波长和色纯度主波长和色纯度（1）计算法色度的计算色度的计算颜色的混合颜色的混合初始色初始色混合色混合色X=X1+X2Y=Y1+Y2Z=Z1+Z2根据X,Y,Z计算出色坐标色度的计算色度的计算颜色的混合颜色的混合（2）作图法3 3. .图像的分辨率特性图像的分辨率特性 图像分辨率特性是指图像中的细微部分能被正确地显示、重现出来，以及图像给人清晰印象的程度等。在心理上是指图像的分辨度、细微度、清晰度等。能够测定的心理物理量或物理量包括临界分辨率、空间频率响应、像素数等。 在图像分辨率特性中，图像的细微部分在显示时被分割的程度，用图像分辨率或者临界分辨率表示。评价图像时，只靠图像分辨率是不能

39、评价的。这就需要用空间频率特性来评价，这个概念就称为图像鲜明度或图像清晰度。1）临界分辨率指把画面垂直高度用多少白和黑的细线（TV线）表示，即假设在1mm的高度中，有m根白线或黑线显示出来。对于显示器，临界分辨率为2mV，其中V为垂直高度。LCD、PDP等显示器是固定空间像素的点阵型显示器，故它们是以垂直、水平方向的像素来表示分辨率。2）空间调制传递函数清晰度可以利用在显示器中输入极窄幅的脉冲信号时，显示图形的扩展函数进行评价。清晰度之所以不好，可以认为是显示系统的高端空间频率的振幅响应过低所引起的。因此，调制传递函数是综合评价包含清晰度在内的显示器图像分辨性能的尺度。对比度（调制度）对比度（

40、调制度）调制传递函数调制传递函数什么什么是空间频率是空间频率 在讲清在讲清MTF曲线随空间频率的变化关系以曲线随空间频率的变化关系以前，我们先来弄明白什么叫前，我们先来弄明白什么叫“空间频率空间频率”。 空间频率空间频率(SpatialFrequency)的概念与分辨率的概念非常相似，单的概念与分辨率的概念非常相似，单位都是位都是“线对线对/毫米毫米”(lp/mm)。但测试分辨率的标板是一。但测试分辨率的标板是一组一组轮廓鲜明的黑白线条，每两条线条之间的距离，以组一组轮廓鲜明的黑白线条，每两条线条之间的距离，以及线条本身的宽度之比是个定值，目前我国分辨率的标板及线条本身的宽度之比是个定值，目前

41、我国分辨率的标板规定，这个定为公因子规定，这个定为公因子 是是20101.122等比级数；而空间等比级数；而空间频率用一种叫频率用一种叫“光栅光栅” ” 的标板测试，它的线条是从黑到白的标板测试，它的线条是从黑到白逐渐过渡的，而且线条的间距和宽度也是由稀至密，从宽逐渐过渡的，而且线条的间距和宽度也是由稀至密，从宽到窄逐渐过渡的到窄逐渐过渡的 分辨率与清晰度CRT时代，模拟的电视信号的图像清晰度使用电视线的概念。电视线：沿屏幕水平方向量取一段长度，使其等于画面垂直高度，其中所含的线数就等于其电视线。数字电视信号，图像清晰度使用分辨力的概念。平板电视，图像清晰度也使用分辨力的概念。图像清晰度=信号

42、源的图像质量处理电路的处理水平显示方式的显像质量PixelsPerInch所表示的是每英寸所拥有的像素（Pixel）数目。因此PPI数值越高，即代表显示屏能够以越高的密度显示图像。当然，显示的密度越高，拟真度就越高。小米Note采用的5.7英寸屏幕,达到了515像素/英寸（PPI）三星GalaxyS7采用的5.1英寸屏幕,达到了509像素/英寸（PPI）MotoXPro采用的5.96英寸屏幕,达到493像素/英寸（PPI）魅族MX3采用的5.1英寸屏幕达到415像素/英寸（PPI）华为mate8屏幕为367像素/英寸（PPI）苹果iPhone6S屏幕达到了401像素/英寸（PPI）夏普UHD智

43、能手机，5.5英寸屏幕，4K分辨率，806ppi4.4.显示器件画面质量评价显示器件画面质量评价观众对显示屏上图像主要参量的重视程度： 分辨率（52.7%）亮度（20.1%）视角（17.8%）彩色饱和度（9.4%）（1）亮度）亮度亮度（L）的单位是cd/m2对画面亮度的要求与环境光强度有关，例如：电影院中，电影亮度3045室内看电视，亮度5070室外观看大于300 在亮度、对比度、灰度、彩色饱和度这几个光学参量中，亮度起着决定性作用！（2）对比度）对比度 对比度（C）也称显示反差，是指画面上最大亮度和最小亮度之比，即：对比度又分暗室对比度和亮室对比度。 亮室对比度：（3）灰度与灰度等级）灰度与

44、灰度等级 灰度是图像从亮到暗之间的明暗层次。 灰度等级其实就是亮度等级。是指显示屏上输入的驱动信号电平的最大量化级数。 灰度反映了人眼对光亮度的感觉，即人眼的明度。显然有 亮度阈值。即人眼在不同亮度下，所能分辨的最小亮度差与亮度本身成正比。So在0.020.05之间。 在整个对比度范围内，人眼所能分辨的亮度级差数m就是人眼可以分辨的灰度级灰度级。（4）响应时间、余辉时间）响应时间、余辉时间 响应时间是指从施加电压到出现图像显示的时问，又称上升时间。从切断电源到图像显示消失的时间称为下降时间，又称余辉时间。电视图像显示时需要小于l30s的响应时间，一般主动发光型显示器件的响应时间都可小于0.1m

45、s，而非主动发光型的LCD显示器件的响应时间为10-500ms，在显示快速运动的电视图像时，由于响应时间太长，会出现拖尾或余像，使运动图像模糊。（5）显示色）显示色 发光型显示器件发光的颜色和非发光型显示器件透射或反射光的颜色称作显示色。显示色分为黑白、单色、多色和全色四大类。人类是在日光下长大的，在观看电视图像时，若不是彩色，则最好是黑白。 在彩色图像显示已高度发展的今天，对于任何一种平板显示器件，如不能完美地解决彩色显示技术，则是不可能有大的发展前途的。（6）发光效率）发光效率 发光效率是发光型显示器件所发出的光通量与器件所消耗功率之比，单位为流明每瓦(lm/W)。另外还有电流发光效率（c

46、d/A）、流明功率效率（%)。 发光效率决定了显示器件工作时的功率消耗，这对于便携式显示器件尤为重要。LCD之所以能迅速占领中、小屏幕市场，主要是其微小的功耗起了重要作用。即使是用市电供电，对于大面积显示，其供电功率也是一个重要指标。（7）工作电压和消耗电流）工作电压和消耗电流 驱动显示器件所施加的电压为工作电压(V)，流过的电流称为消耗电流(A)。工作电压与消耗电流的乘积就是显示器件的消耗功率。外加电压有交流电压与直流电压之分，如LCD必须用交流供电，而OLED、LED等则用直流供电。（8）寿命）寿命 平板显示器件在发展过程中都遇到过寿命这个重要的问题，因为作为实用化的显示器件，特别是作为娱

47、乐型大家电显示器件，寿命都应在3万小时以上。LED、VFD的寿命不成问题；PDP的寿命，也基本已经解决；OLED的寿命正在解决之中；FED的寿命尚未解决；LCD的寿命决定其使用材料的化学稳定性、耐湿性和耐光性，寿命问题已解决。（9）存储功能）存储功能 外加电压去除之后仍然具有保持显示状态的功能叫做存储功能。5.5.视频接口视频接口（1）复合视频接口）复合视频接口 AV接口或者Video接口（2）S-Video接口接口 将亮度和色度分离输出。（3）YPbPr/YCbCr色差接口色差接口 将色度信号里的蓝色差、绿色差分开发送。（4）VGA接口接口 显卡上应用最广泛的接口类型，常用于与计算机显示器连

48、接（5）DVI接口接口 数字信号接口（6）HDMI接口接口 高清晰度数字多媒体接口，同时传递无压缩的音频及高分辨视频信号。（7）BNC接口接口 同轴电缆接口（8）DisplayPort接口接口 DisplayPort是由视频电子标准协会（VESA）批准的接口规范。DisplayPort无需版权费DisplayPort利用了目前工作速率为2.5Gbps的PCIExpress的电气层，可获得四条通道总共多达10.8Gbps的带宽。DisplayPort将在传输视频信号的同时加入对高清音频信号传输的支持，同时支持更高的分辨率和刷新率优点：优点：抗干扰能力较强；数据传输路径较长；支持较高分辨率；支持双向数据传输；支持热插拔；应用范围广泛，可以应用于外部连接和内部连接的各种场合。（9）数字音）数字音/视频交互接口视频交互接口DiiVADiiVA是由中国数字家庭产业联盟推广的标准，主要推广者有海信、TCL、创维、长虹、康佳、海尔、上广电、熊猫、凌旭等企业。6.6.驱动电路原理驱动电路原理（1）基本结构 由空间交叉的电极夹持住发光物质。X方向的移位脉冲发生器起到帧扫描的作用Y方向的移位脉冲发生器起到行扫描的作用（2）平板显示器件专业控制、驱动集成电路