發(fā)布時(shí)間：2020-08-04 14:41

【摘要】：激光顯示是一種新型的顯示技術(shù),它擁有著色域廣,亮度高,壽命長等優(yōu)點(diǎn)。目前,擁有不同光譜寬度和中心波長的氣體激光器,固體激光器,半導(dǎo)體激光器和光纖激光器等多種光源可以被應(yīng)用于激光顯示中。光譜寬度和中心波長可以影響激光顯示系統(tǒng)的色域和散斑對(duì)比度。但是,提升色域需要較窄的光譜,而降低散斑對(duì)比度需要相對(duì)寬一些的光譜,這對(duì)矛盾成為了擺在我們眼前的難題。我們迫切需要一種計(jì)算激光顯示系統(tǒng)立體色域的辦法。麥克亞當(dāng)理論是一種計(jì)算色域的優(yōu)秀算法。和傳統(tǒng)的平面色域比較,麥克亞當(dāng)理論可以使用更均勻的CIELAB色空間,并且能夠反映亮度對(duì)色域的影響。然而,這種算法在計(jì)算以激光顯示為代表的窄光譜和不連續(xù)光譜時(shí),會(huì)產(chǎn)生一些問題。本文就是在解決上述問題的背景下產(chǎn)生的。本文的主要研究工作如下:1.提出了適用于以激光顯示代表的三基色顯示系統(tǒng)的色域體積計(jì)算方法,通過該方法,我們可以獲得任意中心波長,光譜寬度下面的三基色顯示系統(tǒng)的色域體積,解決了前人算法中留下的問題。2.討論了三基色顯示系統(tǒng)中,光譜寬度,單一基色波長,單一基色光譜寬度對(duì)立體色域的影響。得到了綠光對(duì)激光顯示色域影響最大的結(jié)論。通過理論的指導(dǎo),我們選取中心波長為660nm,譜寬為10nm的紅光;中心波長為532nm,譜寬為5nm的綠光;中心波長為465nm,譜寬為10nm的藍(lán)光作為三基色顯示的參考光源,用來兼顧擴(kuò)展色域和降低散斑對(duì)比度。3.擴(kuò)展了三基色的麥克亞當(dāng)理論到多基色顯示系統(tǒng),使麥克亞當(dāng)理論可以應(yīng)用于超過三基色的顯示系統(tǒng)。這樣的立體色域系統(tǒng)解決了通過添加低亮度的基色使整體色域獲得不合理提升的問題。四基色色域可以提升至三基色的113%,而六基色可以提升至三基色的126%。4.以四基色為代表,討論了基色譜寬,基色強(qiáng)度,波長選擇對(duì)色域體積的影響,提出了多基色顯示系統(tǒng)中基色強(qiáng)度之間的關(guān)系,優(yōu)化了以467nm,505nm,520nm,630nm的四基色顯示系統(tǒng)的強(qiáng)度,當(dāng)四基色強(qiáng)度比值為1.0000:0.8353:0.8958:1.8500時(shí),色域最廣。5.基于麥克亞當(dāng)理論的幾何模型,研究了麥克亞當(dāng)色立體上點(diǎn)線面的物理意義,討論了它們數(shù)量和基色數(shù)量的關(guān)系,利用幾何意義繞開計(jì)算來得到麥克亞當(dāng)色立體。6.基于心理物理學(xué)的實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了麥克亞當(dāng)極限的形狀。通過人眼在不同顯示系統(tǒng)下顏色的判斷能力來衡量不同顯示系統(tǒng)的色域。通過8位觀察者針對(duì)12種顏色的辨識(shí)實(shí)驗(yàn),我們得到了激光顯示比傳統(tǒng)的氙燈顯示色域多49.48%的結(jié)論,這一結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差為8.7%。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為:1.提出基色概念是照明系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)的重要區(qū)別,通過在傳統(tǒng)的麥克亞當(dāng)理論中引入基色,提出最飽和三刺激值的概念。使之可以應(yīng)用于窄譜,不連續(xù)譜等一系列光譜的色域計(jì)算中。大大擴(kuò)展了原始麥克亞當(dāng)算法的應(yīng)用范圍。2.基于三基色顯示系統(tǒng)的麥克亞當(dāng)理論,提出了NTSC,Rec.709,Rec.2020,DCI-P3等平面色域標(biāo)準(zhǔn)在CIELAB色空間中的對(duì)應(yīng)。保證了我們的理論對(duì)平面色域標(biāo)準(zhǔn)的向下兼容。3.基于白平衡點(diǎn)的配平方程,得出N基色顯示系統(tǒng)中確認(rèn)每個(gè)基色的強(qiáng)度值,需要至少給出(N-2)個(gè)基色的強(qiáng)度值這一結(jié)論。從而討論了基色強(qiáng)度對(duì)顯示系統(tǒng)色域的影響。4.將麥克亞當(dāng)色立體的點(diǎn)線面同實(shí)際物理意義結(jié)合,即色立體上的頂點(diǎn)代表了所有基色強(qiáng)度取值均為0和1的點(diǎn),色立體上的棱代表了除了一個(gè)基色以外,所有基色強(qiáng)度取值均為0和1的點(diǎn),色立體上的面代表了除了兩個(gè)基色以外,所有基色強(qiáng)度取值均為0和1的點(diǎn)。根據(jù)麥克亞當(dāng)理論的幾何意義重新解釋了許多色域計(jì)算中的結(jié)論。5.從數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)分析兩個(gè)方向討論CIEXYZ和CIELUV色空間對(duì)立體色域的還原程度,兩種結(jié)果都表明,CIEXYZ色空間比CIELUV色空間更接近立體色域的真實(shí)情況。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN873;TN24
【圖文】：

邐第一章緒論邐逡逑穩(wěn)定性和輸出功率，典型通過稀土離子摻雜制成的固體激光器中心波長為逡逑５３２ｎｍ，譜寬為Ｏ．Ｏｌｎｍ以下。然而，和氣體激光器類似，它的尺寸限制了它逡逑在激光顯示中的應(yīng)用。逡逑半導(dǎo)體激光器［圖ｌ－ｌ（ｃ）］通過具有電子能級(jí)的半導(dǎo)體材料作為工作物質(zhì)，逡逑具有效率高，尺寸小，能量高等優(yōu)點(diǎn)，它存在著諸如４５５ｎｍ，４６５ｎｍ，５２０ｎｍ，逡逑５３２ｎｍ，６３８ｎｍ，６６０ｎｍ等一系列的工作波長，譜寬一般在０．２ｎｍ以下，它的逡逑特性使它成為激光顯示光源的首選。目前，市面上已出現(xiàn)用于顯示系統(tǒng)中的逡逑半導(dǎo)體光源［４］。逡逑染料激光器［圖ｌ－ｌ（ｄ）］，使用溶于有機(jī)溶劑中的尼羅紅，羅丹明等染料作逡逑為工作物質(zhì)，通過激勵(lì)光源激發(fā)產(chǎn)生激光，具有非常廣泛的發(fā)射波長，它可逡逑以產(chǎn)生４００－７００ｎｍ，幾乎所有波段的可見光，典型的譜寬為１０ｎｍ，染料激光逡逑器是激光顯示目前的研宄方向之一［５，６］。

不同波長的光，人眼對(duì)其的響應(yīng)是不一致的，譬如，人眼對(duì)于綠色逡逑的光尤其敏感，甚至可以感知單個(gè)光子的強(qiáng)度，對(duì)于波長較大的紅光，或者是逡逑波長較小的藍(lán)紫光，敏感程度就弱了許多，圖１－３顯示了人眼的響應(yīng)同光源波逡逑長的關(guān)系：逡逑（ｂ＞逡逑廣＼邋．逡逑°－９邋／邐＼逡逑０８邐ｉｓｒ邐ｖ逡逑Ｉ＂邋０．７邐／邐＇逡逑Ｓ邋０－６邐＼逡逑１邋°５邋／邋＼逡逑§邋０．４邐／邐＼逡逑１0，邋／邋＼逡逑０２邋／邋＼逡逑°：｜邋ｙ邐Ｖ逡逑３８０邋４００邐４５０邐５００邐５５０邐６００邐６５０邐７＾逡逑Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ邋（ｎｍ）逡逑圖１－３人眼對(duì)波長的響應(yīng)曲線，Ｖ表示的是亮度較高的明視覺，逡逑Ｖ？表示的是亮度較低的暗視覺Ｉ＂］逡逑和輻通量相對(duì)應(yīng)，描述可見光對(duì)于人眼的視覺刺激程度的物理量被稱作光逡逑通量。它的表達(dá)式為逡逑叫＝邋‘／0＞（又）（１－２）逡逑表達(dá)式中，４是常數(shù)，這里是６８３１ｍ／Ｗ，０（；；0表示了人眼對(duì)于不同波逡逑長的光的光視效率。光通量的單位是流明（ｌｍ）。逡逑通常，當(dāng)我們談到顯示系統(tǒng)的亮度的時(shí)候，指的就是光通量［ＫＭ３１。逡逑４逡逑

不同波長的光，人眼對(duì)其的響應(yīng)是不一致的，譬如，人眼對(duì)于綠色逡逑的光尤其敏感，甚至可以感知單個(gè)光子的強(qiáng)度，對(duì)于波長較大的紅光，或者是逡逑波長較小的藍(lán)紫光，敏感程度就弱了許多，圖１－３顯示了人眼的響應(yīng)同光源波逡逑長的關(guān)系：逡逑（ｂ＞逡逑廣＼邋．逡逑°－９邋／邐＼逡逑０８邐ｉｓｒ邐ｖ逡逑Ｉ＂邋０．７邐／邐＇逡逑Ｓ邋０－６邐＼逡逑１邋°５邋／邋＼逡逑§邋０．４邐／邐＼逡逑１0，邋／邋＼逡逑０２邋／邋＼逡逑°：｜邋ｙ邐Ｖ逡逑３８０邋４００邐４５０邐５００邐５５０邐６００邐６５０邐７＾逡逑Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ邋（ｎｍ）逡逑圖１－３人眼對(duì)波長的響應(yīng)曲線，Ｖ表示的是亮度較高的明視覺，逡逑Ｖ？表示的是亮度較低的暗視覺Ｉ＂］逡逑和輻通量相對(duì)應(yīng)，描述可見光對(duì)于人眼的視覺刺激程度的物理量被稱作光逡逑通量。它的表達(dá)式為逡逑叫＝邋‘／0＞（又）（１－２）逡逑表達(dá)式中，４是常數(shù)，這里是６８３１ｍ／Ｗ，０（；；0表示了人眼對(duì)于不同波逡逑長的光的光視效率。光通量的單位是流明（ｌｍ）。逡逑通常，當(dāng)我們談到顯示系統(tǒng)的亮度的時(shí)候，指的就是光通量［ＫＭ３１。逡逑４逡逑

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