funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa...

32
1 Ćwiczenie nr 8 Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne ekranów wizyjnych Pytania kontrolne: 1. Opis światła: - fizyczny - psychofizjologiczny - psychofizyczny - prawa Grassmana 2. Układ kolorymetryczny: - składowe i współrzędne trójchromatyczne - wykres chromatyczności x,y - wyznaczanie długości fali dominującej i czystości pobudzenia 3. Pojęcie temperatury barwowej w powiązaniu z prawami Plancka i Wiena. Narysować wykresy ilustrujące te dwa prawa. 4. Co to jest rozdzielczość (zdolność rozdzielcza) i w jaki sposób może być definiowana? Zinterpretuj pojęcie Funkcji Przenoszenia Modulacji posługując się odpowiednim wykresem. 5. Jak dokonywany jest pomiar MTF w ćwiczeniu? Na czym polega kalibracja i kiedy jest przeprowadzana? LABORATORIUM OPTOELEKTRONIKI OBRAZOWEJ

Upload: others

Post on 11-Jul-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

1

Ćwiczenie nr 8

Funkcja przenoszenia modulacji i własności

kolorymetryczne ekranów wizyjnych

Pytania kontrolne:

1. Opis światła:

- fizyczny

- psychofizjologiczny

- psychofizyczny

- prawa Grassmana

2. Układ kolorymetryczny:

- składowe i współrzędne trójchromatyczne

- wykres chromatyczności x,y

- wyznaczanie długości fali dominującej i czystości pobudzenia

3. Pojęcie temperatury barwowej w powiązaniu z prawami Plancka i Wiena. Narysować wykresy

ilustrujące te dwa prawa.

4. Co to jest rozdzielczość (zdolność rozdzielcza) i w jaki sposób może być definiowana?

Zinterpretuj pojęcie Funkcji Przenoszenia Modulacji posługując się odpowiednim wykresem.

5. Jak dokonywany jest pomiar MTF w ćwiczeniu? Na czym polega kalibracja i kiedy jest

przeprowadzana?

LABORATORIUM OPTOELEKTRONIKI OBRAZOWEJ

Page 2: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

2

Wstęp teoretyczny 8.1. Podstawowe wielkości i jednostki fizyczne charakteryzujące światło

ŚWIATŁO, OBRAZ, WIDZENIE

Optoelektronika obrazowa: dyscyplina zajmująca się analizą, syntezą i

przetwarzaniem obrazów.

Obraz jest przestrzennym rozkładem informacji, której nośnikiem mogą być:

promieniowanie elektromagnetyczne, ładunki elektryczne, potencjały chemiczne, miara

kształtu powierzchni, i.t.p. wielkości fizyczne.

Człon opto- sugeruje tu, że nośnikiem informacji jest promieniowanie e.m. w zakresie

optycznym, w klasycznym podejściu (tj. w zakr. widzialnym) zwane światłem.

Obecnie, optyka (i optoelektronika obrazowa) zajmuje się promieniowaniem w

znacznie szerszym zakresie dł. fali: od 10nm (UV) do 1mm (IR).

Rys. 8.1. Zakres widzialny i zakres optyczny na tle widma promieniowania elektromagnetycznego

Page 3: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

3

OKO CZŁOWIEKA jest naturalnym przetwornikiem, przetwarzającym światło na

potencjały czynnościowe komórek nerwowych, niosących informacje o obserwowanym

obiekcie. Informacje wzrokowe to 80% wszystkich informacji o otaczającym świecie,

stąd ich kluczowa rola dla przekazywania i utrwalania informacji.

Budowa: analogiczna do kamery

foto- ,

Tęczówka: - przesłona, 5x zmiana

D.

Siatkówka: sensor obrazu – 120

mln pręcików (widz. nocne) i 6 mln

czopków (widz. barwne), reakcja

na zmiany ośw. 10 8 x od kilku

fotonów/s począwszy.

Dołek środkowy: 2 0 , max.

rozdzielczości, czopki co 2μm, dalej

gęstość stopniowo maleje. Pręciki

pojawiają się poza dołkiem, czułość

kilka rzędów większa.

Światło – promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali w przedziale 380 – 760

nm, w którym wywołuje wrażenia wzrokowe.

Opis fizyczny światła – podaje zależność mocy promienistej (strumienia

energetycznego) od długości fali, np. w formie charakterystyki spektralnej, tj. Φe = f(λ) ,

Promieniowanie: monochromatycze, o widmie prążkowym, ciągłe, o widmie

mieszanym.

Źródła światła: pierwotne (generacja) i wtórne (rozpraszanie).

Rys. 8.3. Rozdział strumienia świetlnego padającego na płytkę częściowo przepuszczającą

światło.

Page 4: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

4

Opis światła:- fizyczny – energia i długość fali,

psychofizjologiczny – cechy wrażenia wzrokowego: intensywność oraz barwa i

nasycenie (np. blado żółta) jest trudny do przedstawienia ilościowego.

Kompromisem jest: opis psychofizyczny światła, zapewniający jednoznaczność i

możliwość obliczeń, obejmuje fotometrię i kolorymetrię. Opiera się na umownym,

ściśle opisanym modelu percepcji światła, ustalonym przez Międzynarodową Komisję

Oświetleniową (CIE) w 1931r.

Fotometria – miary i sposoby pomiaru ilości światła.

Kolorymetria – miary i sposoby wyznaczenia barwy światła. Opiera się na 3-ch

prawach Grassmana:

1.- Dowolne światło może być określone za pomocą trzech zmiennych niezależnych,

np.. świateł o trzech barwach podstawowych, których suma da takie samo wrażenie jak

światło opisywane (zasada addytywności).

2.- Ciągła zmiana jednego ze składników mieszaniny dwóch świateł powoduje ciągłą

zmianę barwy mieszaniny.

3.- Barwa mieszaniny świateł zależy tylko od barw jej składników, a nie ich składu

widmowego (wiele rozkładów w. może dawać tę samą barwę).

*.- Dodatkowo - strumień świetlny mieszaniny świateł jest równy sumie strumieni

świetlnych składników, choć wrażenie psychofizjologiczne nie jest do niego

proporcjonalne (podane przez Grassmana, dotyczy fotometrii).

Parametry promieniowania świetlnego (energetyczne i fotometryczne)

Wiązkę promieniowania o przekroju dA, niosącą w określonym kierunku energię W,

można scharakteryzować obiektywnie za pomocą podstawowych parametrów

energetycznych. W przypadku promieniowania świetlnego w zakresie widzialnym (dł.

fal 380-760 nm) ocenie podlega jego oddziaływanie na oko obserwatora. Cechy tego

oddziaływania (tj. chromatyczną skuteczność oka ludzkiego) uwzględniają parametry

fotometryczne. Oba rodzaje parametrów zebrano w tabeli, gdzie: V(λ) –

znormalizowana skuteczność świetlna oka ludzkiego,

Rys. 8.4. Charakterystyka

znormalizowanej skuteczności

świetlnej oka ludzkiego przy

widzeniu fotopowym (dziennym).

Page 5: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

5

Km = 680 lm/W – fotometryczny równoważnik energii.

Trójchromatyczny opis światła opiera się na prawach Grassmana i traktuje dowolne

światło jako addytywną mieszaninę świateł o trzech liniowo niezależnych barwach

podstawowych. W telewizji są to nominalne barwy świecenia luminoforów R G B.

Układ kolorymetryczny, w którym dokonuje się trójchromatycznego opisu światła

(ilość i barwa światła) jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i

barwa odniesienia, zwykle biel. Oprócz układu RGB (TV), jako podstawowy przyjęto

układ XYZE (CIE 1931).

Jest to układ o fikcyjnych barwach podstawowych, obejmujący w swym wnętrzu

wszystkie barwy rzeczywiste, a strumienie jednostkowe X i Z są tu zerowe. Wtedy

składowa Y stanowi bezpośrednią informację o luminancji światła. Jeśli znany jest

rozkład widmowy światła S (λ), można je opisać przez podanie współrzędnych

trójchromatycznych xyz (określają barwę – wystarczą dwie bo są wzajemnie

powiązane) i modułu światła m (określa jaskrawość):

składowe trójchromatyczne składowe trójchromatyczne

widmowe, normalne CIE,

współrzędne

trójchromatyczne

X = 380 ∫760 S(ë)x’(ë)d ë

Y = 380 ∫760 S(ë)y’(ë)d ë

Z = 380 ∫760 S(ë)z’(ë)d ë

m = X + Y + Z

x’(ë), y’(ë), z’(ë) podawane w

formie tabel

x = X/m,

y = Y/m,

z = Z/m,

x + y + z = 1

Page 6: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

6

Jeśli odnieść wartości składowych trójchromatycznych do strumienia sumarycznego i

przyjąć, że biel odniesienia E uzyskuje się przez równy udział składowych, udział

trzeciej składowej w każdej mieszaninie staje się zależny od dwóch pozostałych.

Umożliwia to przejście do wykresów dwuwymiarowych, zwykle x,y w układzie

kolorymetrycznym XYZE (lub r,g w ukł. RGBE)

Rys. 8.5. Wykres chromatyczności x,y w układzie kolorymetr. XYZE: 1- krzywa barw

widmowych, 2- barwy ciała czarnego, 3- prosta purpur, współrzędne RGB – R(0.63, 0.34),

G(0.315, 0.6), B(0.15, 0.065)

Barwy czyste (nasycone) to barwy widmowe i nasycone purpury (linia w kształcie

podkowy na wykresie x,y), definiowane przez dł. fali λd , lub fali św. dopełniającego

(do bieli E) λc , dla purpur. Pozostałe barwy we wnętrzu podkowy to barwy

nienasycone, wytwarzalne z bieli E i barwy nasyconej, np. D. Światło P na prostej ED

ma odcień barwy widmowej D, definiowany długością fali dominującej λd , o

nasyceniu określonym przez czystość pobudzania pe równą stosunkowi odcinków

EP/ED.

Rys. 8.6. Wyznaczanie długości fali

dominującej i czystości pobudzania:

pe = (yP - yE)/(yD – yE),

pe = (xP - xE)/(xD – xE)

G

Page 7: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

7

Zaletą przedstawionego sposobu psychofizycznego opisu światła jest odpowiedniość między

cechami psychofizycznymi i psychofizjologicznymi

Cecha:

V

intensywność

światła

Wielkości fizyczne:

luminancja

energetyczna Le

Wielkości

psychofizyczne:

-

luminancja L

Wielkości

psychofizjologiczn

e

jaskrawość

barwa światła charakterystyka

spektralna S (ë), lub

długość fali ë

długość fali

dominującej λd lub

dopełniającej λc ,

czystość pobudzenia

(kolorymetryczna) pe

odcień

nasycenie

Rys. 8.7.Pojęcie kąta bryłowego

Ω = A/ R2 ≈ πα

2 Rys. 8.8. Mieszanie subtraktywne

Mieszanie subtraktywne (lub też substraktywne) - wiąże się, nie z dodawaniem świateł,

a ich pochłanianiem, np. przy mieszaniu farb obserwowanym w świetle padającym (co

nie pochłonięte zostaje odbite dając odpowiednie wrażenie barwne).

Strumień odbity: Φ(λ) = S(λ){1-[α(λ) + τ(λ)]},

gdzie: S(λ) - strumień padający, α(λ) - współczynnik pochłaniania,

τ(λ) - współczynnik przepuszczania.

Page 8: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

8

8.2. Pojęcie temperatury barwowej.

Każdy opis barwy wymaga podania dwóch parametrów, co nie pozwala na tworzenie

jednowymiarowej skali barw dla dowolnych barw. Jednak jeśli parametry jednoznacznie

opisujące barwę są ze sobą związane zależnością funkcyjną, wtedy możliwe jest zastosowanie

jednowymiarowej skali.

Sytuacja taka występuje gdy rozważymy barwy promieniowania temperaturowego

wysyłanego przez ciało doskonale czarne. Przez promieniowanie temperaturowe rozumie się

promieniowanie elektromagnetyczne powstające w wyniku nagrzania jakiegoś ciała. Poprzez

ciało doskonale czarne rozumie się z kolei promiennik temperaturowy, którego

promieniowanie jest zależne wyłącznie od temperatury. Nazwa ciała doskonale czarnego

wywodzi się stąd, że pochłania ono całkowicie padające na nie promieniowanie.

Spektrum promieniowania ciała doskonale czarnego określa prawo Plancka, wynikające z

termodynamiki statystycznej:

dR (λ, T) / dλ = 2phc2λ-5 / [exp (hc/λkT) - 1] [W/m3] (8.1)

gdzie: dR (λ, T) / dλ - spektralna gęstość powierzchniowa strumienia promieniowania,

h = 6,6256 10-34

J s- stała Plancka, k = 1,38054 10-23 J/K - stała Boltzmanna, c - prędkość

światła, T - temperatura.

Z kolei prawo Wiena określa długość fali, przy której występuje maksimum gęstości

powierzchniowej strumienia promieniowania dla danej temperatury powierzchni. Wyrażenie

na λmax uzyskuje się drogą różniczkowania i przyrównania do zera wzoru Planka:

λmax = 2898 / T [μm] (8.2)

dR (λmax, T) / dλ = 1,286 10 -5 T 5 [W/m3] (8.3)

Rys. 8.9. Rozkład spektralny

powierzchniowej gęstości

strumienia promieniowania z

różnych źródeł: 1 - słońce,

T = 6000 K; 2 - promieniowanie

ciała doskonale czarnego w

temperaturze pokojowej

T = 290 K; 3 - promieniowanie

ciała d. cz. w temperaturze 77 K.

Rozkład widmowy jest

różny, dla różnych wartości

Page 9: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

9

temperatury Tc, co odpowiada różnym wrażeniom barwowym. Barwę taką można więc

scharakteryzować podając jedynie wartość Tc zwaną temperaturą barwową. Dla niskich

temperatur barwowych wrażenie barwy jest zbliżone do barwy pomarańczowej, światło o

takiej temperaturze nazywamy światłem ciepłym. Dla wysokich temperatur barwowych

wrażenie barwy zawiera dominantę niebieską, a światło o takiej temperaturze barwowej

nazywany jest światłem zimnym.

Rys.8.10. Temperatura barwowa wybranych źródeł świateł.

Temperatura barwowa wykorzystywana jest do opisu achromatycznych źródeł

światła, czyli takich które umownie uważane są za białe. W przypadku monitorów

komputerowych zwykle możliwa jest regulacja tej temperatury w zakresie 5000 K do 10000

K.

Page 10: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

10

8.3. Jakość obrazu

8.3.1. Kształt i rozmiary obrazu

Jakość obrazu bardzo trudno jest zdefiniować, jest ona bowiem silnie związana z

subiektywną oceną człowieka. Jednym z najważniejszych kryteriów otrzymania obrazu o

dobrej jakości jest to, aby wypełniał możliwie jak największą powierzchnię pola widzenia

człowieka. Dzięki temu człowiek ma większe wrażenie realności wyświetlanego obrazu.

Rys.8.11 Dwuoczne pole widzenia człowieka

Na rysunku 8.11 przedstawiono pole widzenia człowieka, które zostało podzielone na

cztery obszary opisane kolejnymi literami alfabetu. W obszarze A, znajdującym się w samym

centrum pola widzenia, zdolność rozróżniania barw oraz ostrość widzenia są najlepsze.

Niebieskim kolorem zaznaczony jest obszar w którym człowiek widzi dobrze. Poza tym

obszarem percepcja odbioru obrazu znacznie spada. Rozróżnialne są jedynie nagłe zmiany

rozkładu świateł. Jak widać na rysunku, pole widzenia człowieka ma kształt elipsoidalny i jest

bardziej rozległe w poziomie niż w pionie.

Rozmiar ekranu jest ściśle związany z odległością z jakiej go obserwujemy. Wraz ze

wzrostem odległości rozmiar ekranu powinien również wzrastać tak, aby wypełnić jak

największy obszar pola widzenia. Rozmiar ekranu powinien zależeć od tego, jakiego rodzaju

Page 11: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

11

obrazy są na nim wyświetlane. Jeśli chcemy zwrócić uwagę na szczegóły obrazu powinien on

być jak największy, aby móc skierować wzrok na jego fragmenty. Przy dłuższej obserwacji

powoduje to jednak zmęczenie wzroku. Zmęczenie następuje jeszcze szybciej gdy obraz jest

ruchomy. W takim przypadku preferowany jest mniejszy rozmiar ekranu tak aby w zasięgu

obszaru dobrego widzenia znalazł się cały obraz. Badania pokazują, że dla obrazów

ruchomych optymalna wysokość ekranu powinna być około trzykrotnie mniejsza niż

odległość z jakiej obserwujemy ten ekran.

Analizując kształt pola widzenia człowieka oczywistym jest, że obraz powinien być

szerszy niż wyższy. Stosunek szerokości do wysokości nazywany jest formatem obrazu.

(8.4)

gdzie:

H – wyskość obrazu

V – szerokość obrazu

αH – kąt widzenia obrazu w poziomie

αV – kąt widzenia obrazu w poziomie

W dzisiejszych czasach wciąż najpopularniejszym formatem jest 4:3, czyli w

zaokrągleniu F=1,33 który, według przeprowadzanych badań subiektywnej oceny jakości

obrazu, jest zbyt mały. Z tego powodu coraz popularniejsze stają się ekrany panoramiczne,

wyświetlające obraz w formacie 16:9, czyli w zaokrągleniu F=1,78, dla którego wrażenie

realności jest najlepsze.

8.3.2. Odtwarzanie szczegółów.

Odpowiedni rozmiar ekranu nie wystarczy do uzyskania wrażenia realności obrazu.

Niezbędne jest także to, żeby wzrok ludzki oceniał obraz jako wyrazisty. Oryginalny obraz

posiada strukturę ciągłą, jednak aby mógł być wyświetlony na ekranie monitora musi zostać

skwantowany. Wyświetlany obraz składa się więc z pojedynczych fragmentów, których

rozmiary definiuje poziom rozróżnialnych szczegółów. Taki pojedynczy fragment to piksel,

co jest skrótem od angielskiego picture element, czyli element obrazu.

Piksele ułożone są obok siebie w poziomie tworząc linie obrazu. To jaka jest liczba

czynnych linii analizy i syntezy Zef określa graniczny pionowy rozmiar odtwarzanych

elementów. Badania pokazują, że wraz ze wzrostem liczby czynnych linii subiektywna ocena

jakości obrazu najpierw szybko rośnie, a później dąży do asymptoty (rys.8.12). Dla liczby

linii Zef przekraczającej 1500 jakość obrazu nie ulega dalszej poprawie.

Page 12: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

12

Rys.8.12. Wpływ liczby czynnych linii na subiektywną ocenę jakości obrazu w siedmiostopniowej

skali porównawczej (1-ze względu na ostrość obrazu; 2 –ze względu na dokuczliwość liniowej

struktury)

Szczegóły obrazu muszą być lepiej rozróżnialne jeśli obraz jest nieruchomy.

Natomiast dla obrazów ruchomych ilość szczegółów które może zauważyć oko ludzkie jest

zależna od prędkości poruszania się obiektów, więc ilość szczegółów wyświetlanego obrazu

może być mniejsza niż w przypadku obrazów nieruchomych.

8.3.3. Bezwładność

Rzeczywiste obrazy ruchome charakteryzują się ciągłością w czasie. Nie jest możliwe

natomiast stworzenie sztucznego obrazu ruchomego który będzie ciągły w sensie czasowym.

Sztuczne obrazy ruchome składają się z serii nieruchomych obrazów wyświetlanych kolejno

w odpowiednio krótkich odstępach czasu. Aby były one odczytywane przez człowieka jako

ciągłe w czasie należy spełnić niżej wymienione warunki.

Obrazy następujące po sobie muszą niewiele się od siebie różnić, tak aby nie były

dostrzegalne przeskoki. Kolejnym warunkiem jest unikanie migotania obrazu. Aby migotanie

nie wystąpiło wyświetlanie kolejnych obrazów musi odbywać się z częstotliwością większą

od częstotliwości zanikowej migotania, czyli takiej powyżej której oko nie jest w stanie

wychwycić zmian barwy i jaskrawości. System percepcji człowieka dokonuje wtedy

addytywnego zmieszania świateł, którymi jest kolejno pobudzany.

W przypadku przetworników syntezujących kineskopowych bezwładność związana

jest głównie z czasem poświaty luminoforu. Definiuje się go jako czas po którym luminancja

świecenia luminoforu spada do 10% wartości początkowej. Gdy czas poświaty jest zbyt długi

może ograniczać odtwarzanie ruchu (nakładanie się obrazów), jeśli będzie zbyt krótki wtedy

pojawi się migotanie i obniżone zostanie wrażenie jasności.

Page 13: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

13

8.3.4. Rozdzielczość i funkcja przenoszenia modulacji

Rozdzielczość w przypadku przetworników

syntezujących określa zdolność do odtwarzania

szczegółów. Wyrażana jest w różny sposób w

zależności od obszaru zastosowania, - R. obrazu

– minimalna odległość δ dwóch jeszcze

rozróżnialnych punktów (R. punktowa), lub linii

(R. liniowa).

Rozdzielczość ekranu (lub zdolność rozdzielcza):

definiowana jest zazwyczaj jako liczba

rozróżnialnych szczegółów na jedn. odległości lub na kadr (kwadratowy, tj. na szerokości H =

wysokości V) zwykle przy kontraście 50%.

Rozdzielczość (zdolność rozdzielczą) obrazów i urządzeń obrazujących można wyrazić w

formie:

- dpi (dots per inch)- liczba punktów na cal,

- lpi (lines per inch) liczba (par) linii na cal,

- liczba par linii na kadr (tzw. linii TV na kadr o szerokości równej wysokości),

- rozmiar matrycy przetwornika (liczba pixeli),

- MTF – funkcja przenoszenia modulacji.

Rozdzielczość jest wprost związana z kontrastem. Jeśli sygnał wejściowy będzie wymuszał

generację przez przetwornik par linii białych i czarnych jak na rysunku poniżej, to wraz ze

zmniejszaniem się ich szerokości kontrast pomiędzy liniami białą, a czarną będzie malał.

Innymi słowy, dla wyższych częstotliwości przestrzennych zdolność wyświetlania

szczegółów będzie mniejsza. Charakterystyka rozdzielczości jest wykresem

przedstawiającym zależność częstotliwości przestrzennej od współczynnika modulacji

luminancji wyrażonego wzorem:

(8.5)

gdzie: Lmax – maksymalna luminancja syntezowanego obrazu,

Lmin – minimalna luminancja syntezowanego obrazu

}20%

Page 14: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

14

Rys.8.13 Sposób pomiaru zdolności rozdzielczej (a – sygnał wejściowy; b – syntezowany obraz; c –

wykres luminancji syntezowanego obrazu; d – charakterystyka rozdzielczości).

Jednostką częstotliwości przestrzennej jest odwrotność jednostki długości. Zwykle

przyjmuje się że jest to liczba par linii na wysokość/szerokość kadru [lp], lub na milimetr

[lp/mm].

Przestrzenną rozdzielczość układów optycznych można obiektywnie ocenić za

pomocą funkcji przenoszenia modulacji (Modulation Transfer Function – MTF). Przedstawia

ona zależność częstotliwości przestrzennej od współczynnika przenoszenia modulacji.

Współczynnik przenoszenia modulacji jest stosunkiem współczynnika modulacji luminancji

sygnału wyjściowego do współczynnika modulacji luminancji sygnału wejściowego

(Mout/Min). W sytuacji przedstawionej na rys. 8.13, Min = 1, czyli wykres przedstawiony w

części „d” tego rysunku pokazuje funkcję przenoszenia modulacji. Zwykle przyjmuje się, że

maksymalną rozdzielczością jest liczba par linii (ew. na milimetr) dla której funkcja

przenoszenia modulacji spada do 50% wartości maksymalnej.

Jeśli przetwornik syntezujący wyświetla obraz barwny rzeczywista rozdzielczość nie

zależy tylko od rozdzielczości samego przetwornika, ale też od dokładności przestrzennego

sumowania obrazów tworzących pojedynczy punkt na ekranie (piksel). W przypadku

monitorów barwnych pojedynczy piksel tworzą trzy pola w kształcie kół, lub pasków i to jak

blisko siebie się one znajdują ogranicza rozdzielczość wypadkową.

Page 15: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

15

Rozdzielczość (zdolność rozdzielcza) syntezującego przetwornika obrazu wynika w

pierwszej kolejności z rozmiarów siatki obrazowej.

Standardy dla komputerów. Rozdzielczość (proporcje):

QVGA 320×240 (4:3), VGA 640×480 (4:3), WVGA 854×480 (18:10), SVGA 800×600

(4:3), XGA 1024×768 (4:3), WXGA 1280×800 (16:10), SXGA 1280×1024 (5:4),

WSXGA 1600×1024 (16:10), SXGA+ 1400×1050 (4:3), WSXGA+ 1680×1050 (16:10),

UXGA 1600×1200 (4:3), WUXGA 1920×1200 (16:10), QXGA 2048×1536 (4:3)

Standardy telewizji analogowej. Rozdzielczość:

PAL 720×576, PAL VHS 320×576 (przybliżona), NTSC 640×482 NTSC VHS 320×482

(przybliżona).

Standardy telewizji cyfrowej. Rozdzielczość:

NTSC (preferowany format) 648×486, D-1 NTSC 720×486, D-1 NTSC (piksele

kwadratowe) 720×540, PAL 720×486, D-1 PAL 720×576, D-1 PAL (piksele kwadratowe)

768×576, HDTV 1280×720 i 1920×1080.

Standardy dla filmu cyfrowego. Rozdzielczość:

Standard Akademii Filmowej 2048×1536, DVD 720×576 i 720×480, Laserdisc 560×360

Page 16: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

16

8.4. Pomiary parametrów ekranów

8.4.1. Budowa stanowiska pomiarowego i zasady pomiarów

Stanowisko do pomiarów parametrów ekranów wizyjnych można przedstawić w

formie poniższego schematu blokowego.

Rys.8.14 Schemat stanowiska pomiarowego

Monitor CRT – Monitor marki COMPAQ 17”

Monitor LCD – monitor marki Dell 15”

Komputer PC – Komputer klasy PC służący do uruchamiania aplikacji niezbędnych do

przeprowadzenia pomiarów: „ConquerCam”, „Prążki”, „Ekran”, „Zdjęcie”; oraz

monitorowania wyników. Do komputera podłączone są dwa monitory: CRT i LCD.

Urządzenie do wyznaczanie MTF – Podstawowym elementem urządzenia jest kamera

Media Tech Pixer LED z matrycą CMOS o rozdzielczości 1024x768 podłączona poprzez port

USB z komputerem PC; szerszy opis w punkcie 8.4.3.1.

Kolorymetr – Kolorymetr Gretag Macbeth EyeOne podłączony poprzez port USB z

komputerem PC; szerszy opis w punkcie 8.4.2

8.4.2. Budowa i zasada działania kolorymetru Eye-One

Do pomiarów kolorymetrycznych monitora został użyty kolorymetr firmy

GretagMacbeth o nazwie Eye-One Display 2. Głowica pomiarowa tego urządzenia zawiera

Komputer PC

Monitor LCD

Monitor CRT

Urządzenie do

wyznaczania MTF

Kolorymetr

Page 17: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

17

cztery detektory światła zaopatrzone w filtry barwne: jeden o charakterystyce oka ludzkiego

do pomiaru luminancji oraz kontrastu i trzy do pomiaru składowych RGB. Oprogramowanie

wprowadzone do komputera połączonego z badanym monitorem zapewnia wygenerowanie

sygnałów sterujących które nominalnie powinny doprowadzić do uzyskania ściśle określonej

palety barw. Detektory głowicy pomiarowej mierzą faktyczny poziom składowych RGB i

porównują z wartościami niezbędnymi do uzyskania oczekiwanej barwy. Odczytane różnice

pozwalają na wprowadzenie matrycy korygującej sygnały sterujące wyświetlaniem w celu

uzyskania poprawnych kolorów.

Rys.8.15. Głowica pomiarowa Eye-One Display 2

Eye-One pozwala mierzyć takie wielkości jak:

- luminancja w przedziale od 0,05 cd/m2 do 1000 cd/m

2

- temperatura barwowa w przedziale od 4000 K do 12000 K

Dzięki tym pomiarom użytkownik otrzymuje informacje na temat maksymalnej i

minimalnej luminancji, współczynnika gamma i temperatury barwowej. Możliwy jest pomiar

różnych urządzeń: drukarki, skanery, aparaty fotograficzne, projektory i monitory, a także

pomiar oświetlenia zewnętrznego. W przypadku monitorów możliwy jest pomiar zarówno

monitorów kineskopowych, jak i ciekłokrystalicznych.

Do kolorymetru dołączane jest oprogramowanie i1Match 3.6. Pozwala ono na pracę w

trybie Easy i Advanced. W trybie Easy dokonywane zostają pomiary a następnie wyświetlane

ich wyniki. Możliwy jest też zapis skorygowanego profilu barw monitora. Natomiast w trybie

Advanced program oferuje możliwość ustawienia takich parametrów jak luminancja, kontrast,

oraz temperatura barwowa.

Page 18: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

18

Rys.8.16. Pomiar parametrów monitora LCD i CRT za pomocą Eye-One

Po rozpoczęciu pomiaru z wykorzystaniem kolorymetru Eye-One, program Match

wyświetla plansze mające na celu lokalizacje położenie urządzenia na ekranie. Następnie

rozpoczyna się właściwy pomiar. Kolorowe plansze zostają wyświetlone we fragmencie

ekranu na którym znajduje się kolorymetr. Kolejno pojawia się cała tablica barw opracowana

przez Gratagmacbeth. Liczy ona 24 barwy, z czego 6 to odcienie szarości. Cykl wyświetlania

barw z tablicy kolorów jest następnie powtarzany, co zapewnia eliminacje błędów

wynikających z nagłej zmiany warunków, np. chwilowego oświetlenia ekranu intensywnym

światłem. Po dokonanym pomiarze zostaje wyświetlony ekran z wynikami.

Rys. 8.17.

Gretag Macbeth Chart

Page 19: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

19

8.4.3. Badanie zdolności rozdzielczej metodą funkcji przenoszenia modulacji

8.4.3.1. Budowa urządzenia do wyznaczania funkcji przenoszenia modulacji

Wyznaczenie funkcji przenoszenia modulacji (MTF) polega na odwzorowaniu w

formie mapy bitowej, wzoru paskowego o zmienianej gęstości, wytworzonego na badanym

ekranie. Komputerowa analiza amplitud obserwowanych na obrazie cyfrowym dla rosnących

gęstości pasków, prowadzi do wyznaczenia MTF ekranu i jego maksymalnej rozdzielczości.

Głównym elementem urządzenia do wyznaczania funkcji przenoszenia modulacji jest

kamera internetowa Media-Tech Pixer LED. W kamerze zmieniono odległość soczewki od

matrycy CMOS. Odległość ta została zwiększona o niecałe 5mm, dzięki czemu możliwe jest

uzyskanie ostrego obrazu dla obiektów znajdujących się w odległości około 3cm od soczewki.

Przy tych ustawieniach kamera jest w stanie zarejestrować obraz pojedynczego piksela

ekranu, który na obszarze matrycy CMOS zostaje powiększony do rozmiaru 10x10 punktów.

Takie powiększenie jest wystarczające do wyznaczenia funkcji przenoszenia modulacji drogą

analizy zarejestrowanego obrazu.

Kamera została zamocowana na teleskopowym wysięgniku umożliwiającym jej

rejestrowanie obrazu na ekranie w dowolnym miejscu testowanego monitora. Widok

zewnętrzny zestawu do wyznaczania funkcji przenoszenia modulacji pokazano na rys. 8.18.

Rys. 8.18. Zestaw do wyznaczania funkcji przenoszenia modulacji

Aby wyeliminować wpływ oświetlenia zewnętrznego na rejestrowany obraz ekranu

wykonana została specjalna osłona o wymiarach: 17cm na 24cm. Od strony monitora osłona

Page 20: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

20

została pomalowana czarnym matowym lakierem który zapobiega odbijaniu się światła

emitowanego przez ekran.

Kamera została odpowiednio skonfigurowana za pomocą oprogramowania, tak aby

rejestrowany obraz nie podlegał korekcjom takim jak zmiana nasycenia barw, korekta

gamma, czy balans bieli. Tryb pracy został ustawiony na monochromatyczny gdyż w

przeprowadzanych testach ważne są jedynie wartości jaskrawości.

Rys.8.19. Rejestrowanie obrazu ekranu

Obraz z kamery jest przechwytywany przez program ConquerCam, który umożliwia

podgląd obrazu z kamery w czasie rzeczywistym i łatwe zapisanie obrazu do pliku

graficznego w formacie „JPG”. Plik zapisywany jest z minimalną kompresją, tak aby nie

wpłynęło to na wyniki pomiaru.

8.4.3.2. Wyznaczanie funkcji przenoszenia modulacji

Funkcja przenoszenia modulacji zostaje wyznaczona na podstawie analizy pliku

graficznego w formacie „JPG”. W tym celu została napisana seria programów

komputerowych. Zostały one stworzone w języku C# w technologii .NET za pomocą

narzędzia Microsoft Visual Studio 2005.

Najprostszym programem jest generator prążków. Pozwala on wygenerować na

ekranie monitora naprzemienne linie białe i czarne. Umożliwia zmianę szerokości

Page 21: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

21

generowanych par linii oraz zmianę ich orientacji na poziomą, bądź pionową. Wygenerowane

przez program na ekranie prążki są następnie rejestrowane przez urządzenie pomiarowe.

Niezbędne jest wygenerowanie i zarejestrowanie prążków o różnych szerokościach, aby

możliwe było wyznaczenie współczynnika modulacji luminancji dla różnych częstotliwości

przestrzennych.

Program do analizy zapisanych plików graficznych z obrazami prążków nazywa się

„Ekran”. Pozwala on otworzyć plik graficzny w formacie „JPG” oraz przeanalizować jego

luminancję i wyznaczyć współczynnik modulacji luminancji dla dowolnego fragmentu

obrazu. Umożliwia zaznaczenie obszaru do analizy w postaci linii zwanej linią analizującą.

Położenie linii analizującej można regulować za pomocą myszki, lub za pomocą pól i

przycisków znajdujących się na pasku zadań programu. Po włączeniu analizy wybranego

fragmentu obrazu przyciskiem „Luminancja” generowany jest w osobnym oknie wykres

luminancji. Obraz graficzny zapisany w formacie „JPG” nie zawiera wprost informacji o

luminancji każdego punktu. Dla systemu PAL, aby ją otrzymać należy przeliczyć wartości

RGB dla każdego punktu na model YUI. Dla danych składowych R, G, B opisujących barwny

obiekt, można utworzyć jego monochromatyczny obraz posługując się zależnością :

Y = 0,229*R + 0,587*G + 0,114*B (8.6)

Gdzie Y określa poziom luminancji.

Przed rozpoczęciem rzeczywistych pomiarów niezbędne jest skalibrowanie

urządzenia. Kalibracja polega na analizie obrazu zarejestrowanego dla prążków o bardzo

małej częstotliwości przestrzennej, których granica przebiega przez środek rejestrowanego

przez kamerę obszaru. Tu zgodnie z założeniami, MTF powinien wynosić 100% lecz

modulacja wyjściowa jest zniekształcona przez kamerę więc powinna zostać skorygowana. Z

tabeli znajdującej się nad wykresem luminancji odczytana zostaje jej najmniejsza i największa

wartość odczytywana przez kamerę i wpisana w odpowiednie pola. Dzięki temu wykres

zostaje przeskalowany według poniższego wzoru:

L = ( Lm – xmin) / (xmax – xmin) (8.7)

gdzie:

L – unormowany poziom luminancji

Lm – poziom luminancji odczytany z pliku graficznego

xmin – dolna wartość luminancji,

xmax – górna wartość luminancji (rys. 8.20).

Page 22: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

22

Rys. 8.20. Górna i dolna wartość luminancji

Po skalibrowaniu możliwe jest analizowanie kolejnych plików graficznych dla

różnych szerokości prążków. Po określeniu w programie okresu prążków możliwe jest

odczytanie współczynnika modulacji luminancji zarówno osobno dla każdego obszaru jak i

wartości średniej. Współczynnik modulacji luminancji liczony jest według wzoru:

(8.7)

gdzie:

Lmax – maksymalny poziom luminancji odczytany w danym obszarze

Lmin – minimalny poziom luminancji odczytany w danym obszarze

Po odczytaniu średnich współczynników modulacji luminancji dla różnych szerokości

prążków możliwe jest sporządzenie wykresu funkcji przenoszenia modulacji.

W zestawie znajduje się także jeszcze jeden program: „Zdjęcie”. Służy on do

automatycznego generowania funkcji przenoszenia modulacji zdjęcia wykonanego aparatem

cyfrowym. Zdjęcie testu rozdzielczości jest otwierane w programie, a następnie zaznaczany

jest odpowiedni fragment do analizy. Możliwe jest zaznaczenie prostokątnego obszaru

zawierającego test rozdzielczości zarówno w kierunku pionowym jak i poziomym. Podobnie

Page 23: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

23

jak w przypadku programu „Ekran” można tego dokonać za pomocą myszy, lub za pomocą

odpowiednich pól i przycisków w pasku zadań. Po naciśnięciu przycisku „MTF” funkcja

przenoszenia modulacji jest automatycznie generowana w nowym oknie. Wykres MTF może

zostać zapisany do pliku graficznego, a jego współrzędne do pliku tekstowego. Wszelkie

obliczenia potrzebne do wyznaczenia funkcji przenoszenia modulacji są wyliczane według

tych samych wzorów co w przypadku programu „Ekran”. Funkcja MTF zostaje wyznaczona

na podstawie współczynników modulacji luminancji wyliczonych dla każdej linii tworzącej

prostokątne pole pomiaru.

Poza wyżej wymienionymi programami istnieje jeszcze program „Całość”. Łączy on

w sobie działanie wszystkich omówionych powyżej programów. Ze względu na połączenie

wszystkich funkcji nie jest jednak możliwe zastosowanie ograniczeń występujących w

osobnych programach. Użytkownik sam musi wiedzieć co powinien zrobić, a czego nie, żeby

poprawnie przeprowadzić pomiar. W związku z tym, program ten nie został udostępniony

studentom, a jest jedynie wykorzystywany przez autora tej pracy. W oparciu program

„Całość” został przygotowany poniższy opis wszystkich pól i przycisków występujących w

programach składowych.

Okno główne programu

Rys. 8.21. Pasek pól i przycisków wykorzystywanych w programach do wyznaczania funkcji

przenoszenia modulacji.

1 – Otwiera plik do analizy. Dostępny w programie „Ekran” i „Zdjęcie”

2 – Zmniejsza szerokość generowanych prążków o jeden piksel. Dostępny w programie

„Prążki”

3 – Pole umożliwiające wpisanie szerokości generowanych prążków w pikselach. Wartość nie

może być mniejsza niż 1. Dostępne w programie „Prążki”

4 – Zwiększa szerokość generowanych prążków o jeden piksel. Dostępny w programie

„Prążki”

5 – Zmniejsza długość linii analizującej o jeden piksel. Dostępny w programie „Ekran” i

„Zdjęcie”

6 – Pole umożliwiające wpisanie długości linii analizującej. Linia analizująca zaznaczona jest

kolorem czerwonym. Wartość nie może być mniejsza niż 2, ani większa niż odległość od

Page 24: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

24

punktu określającego początek linii analizującej do końca otwartego obrazu. Jeśli odległość ta

jest większa program sam ustawi szerokość na maksymalną możliwą. Pole dostępne w

programie „Ekran” i „Zdjęcie”

7 – Zwiększa długość linii analizującej o jeden piksel. Dostępny w programie „Ekran” i

„Zdjęcie”

8 – Przesuwa punkt określający początek linii analizującej o jeden piksel w lewo. Dostępny w

programie „Ekran” i „Zdjęcie”

9 – Pole umożliwiające wpisanie położenia początku linii analizującej w poziomie.

Przesunięcie punktu określającego początek linii analizującej powoduje przesunięcie całej

linii. Wartość nie może być mniejsza niż 0, ani większa niż szerokość otwartego obrazu. Pole

dostępne w programie „Ekran” i „Zdjęcie”

10 – Przesuwa punkt określający początek linii analizującej o jeden piksel w prawo. Dostępny

w programie „Ekran” i „Zdjęcie”

11 – Przesuwa punkt określający początek linii analizującej o jeden piksel w dół. Dostępny w

programie „Ekran” i „Zdjęcie”

12 – Pole umożliwiające wpisanie położenia początku linii analizującej w pionie.

Przesunięcie punktu określającego początek linii analizującej powoduje przesunięcie całej

linii. Wartość nie może być mniejsza niż 0, ani większa niż wysokość otwartego obrazu. Pole

dostępne w programie „Ekran” i „Zdjęcie”

13 – Przesuwa punkt określający początek linii analizującej o jeden piksel w górę. Dostępny

w programie „Ekran” i „Zdjęcie”

14 – Uruchamia analizę luminancji obszaru zaznaczonego przez linię analizującą. Dostępny w

programie „Ekran” i „Zdjęcie”

15 – Zmniejsza zakres wyznaczanie funkcji przenoszenia modulacji o jeden piksel. Dostępny

w programie „Zdjęcie”

16 – Pole umożliwiające wpisanie zakresu wyznaczanie funkcji przenoszenia modulacji.

Mówi o tym ile linii równoległych do linii analizującej zostanie przeskanowanych. Wartość

nie może być mniejsza od 0 i większa od odległości pomiędzy linią analizującą a końcem

otwartego obrazu. Pole dostępne w programie „Zdjęcie”. Koniec zakresu jest symbolizowany

przez czerwoną linię (rys.8.22.). Funkcja MTF zostanie wyznaczona dla linii znajdujących się

w obszarze ograniczonym czerwonymi i niebieskimi liniami. Niebieskie linie nie występują w

programie.

Page 25: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

25

Rys.8.22. Zakres wyznaczania funkcji przenoszenia modulacji.

17 – Zwiększa zakres wyznaczanie funkcji przenoszenia modulacji o jeden piksel. Dostępny

w programie „Zdjęcie”.

18 – Uruchamia proces automatycznego wyznaczania funkcji przenoszenia modulacji we

wcześniej określonym zakresie. Dostępny w programie „Zdjęcie”.

19 – Zmienia orientację z poziomej na pionową. Dostępny w programie „Prążki”, „Ekran” i

„Zdjęcie”.

Okno „Luminancja”

Rys. 8.23. Pola i przyciski w oknie „Luminancja”

1 – Zmniejsza okres o jeden piksel.

2 – Pole umożliwiające wpisanie wartości okresu w pikselach. Co ten okres będzie liczona

nowa minimalna i maksymalna luminancja, oraz współczynnik kontrastu.

3 – Zwiększa okres o jeden piksel.

4 – Powoduje automatyczne wyznaczenie odpowiedniego okresu. Pole niedostępne w wersji

programu dla studentów ze względu na szereg kryteriów jakie muszą być spełnione aby

automatycznie wyznaczyć okres.

5 – Umożliwia wpisanie dolnego zakresu. Program traktuję tę wartość jako wartość

minimalną (zero). Edycja pola została wyłączona w wersji programu dla studentów.

Wprowadzono automatyczne wyznaczanie dolnego zakresu.

Page 26: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

26

6 – Umożliwia wpisanie górnego zakresu. Program traktuję tę wartość jako wartość

maksymalną (jeden). Edycja pola została wyłączona w wersji programu dla studentów.

Wprowadzono automatyczne wyznaczanie dolnego zakresu.

Okno „MTF”

Rys.8.24. Przyciski w oknie „MTF”

1 – Zapisuje wartości wykresu funkcji przenoszenia modulacji do pliku tekstowego.

2 – Zmienia zakres na osi x z 200-700, na 750-1300 par linii na milimetr.

3 – Zmienia tryb wyświetlania wykresu z linii ciągłej na punkty.

4 – Zapisuje obraz wykresu do schowka. Obraz ten może być wklejony do dowolnego

programu graficznego i zapisany w formie pliku graficznego.

Page 27: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

27

8.5. Procedury pomiarowe

8.5.1. Pomiar zdolności rozdzielczej ekranu metodą funkcji przenoszenia modulacji

Pomiar funkcji przenoszenia modulacji ekranu składa się z dwóch części. W pierwszej

części zostaną zapisane na dysku pliki graficzne w formacie „jpg” dla różnej szerokości

prążków pomiarowych, oraz plik graficzny służący do kalibracji urządzenia. W celu

zrealizowania pierwszej części pomiaru należy wykonać poniższe czynności:

Uwaga: Wszystkie kroki należy wykonać kolejno dla monitora CRT i monitora LCD

1) Włączyć komputer PC.

2) Ustawić luminancję testowanego monitora na maksimum.

Rys.8.25. Widok stanowiska pomiarowego

3) Uruchomić program „Conquer Cam” – skrót znajduje się na pulpicie.

4) Przesunąć okno programu „Conquer Cam” na monitor który nie będzie testowany.

5) Uruchomić program „Prążki” – skrót znajduje się na pulpicie.

6) Przesunąć okno programu „Prążki” na monitor który będzie testowany.

7) W programie „Prążki” wygenerować prążki o szerokości 50 pikseli (rys. 8.26.).

Page 28: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

28

8) Przysunąć kamerę do ekranu testowanego monitora tak, aby uzyskać ostry obraz

(rozróżnialne piksele).

9) Ustawić okno programu „Prążki” w ten sposób, aby na środku rejestrowanego przez

kamerę fragmentu obrazu znalazła się granica pomiędzy prążkiem białym a czarnym

(rys.8.28).

10) W programie „Conquer Cam” przechwycić obraz z urządzenia pomiarowego i zapisać

w postaci pliku graficznego w formacie „jpg” – nacisnąć prawy przycisk myszy w

oknie programu i wybrać „Save As”.

Uwaga: W folderze „Moje dokumenty” należy stworzyć katalog zawierający w

nazwie datę oraz godzinę odbywania laboratorium z optoelektroniki (np. 081015-15).

W katalogu należy utworzyć podkatalog „CRT” i podkatalog „LCD”. Pliki

zapisywać do odpowiedniego katalogu, zgodnie z typem testowanego monitora. Pliki

nazywać zgodnie z szerokością generowanych prążków.

Rys. 8.26. Przyciski generacji prążków.

11) W programie „Prążki” wygenerować prążki o szerokości 11 pikseli – w ten sam

sposób co w punkcie nr 7.

12) W programie „Conquer Cam” przechwycić obraz z kamery i zapisać w postaci pliku

graficznego – w ten sam sposób co w punkcie nr 10.

13) Punkt nr 11 i nr 12 wykonywać kolejno dla prążków o szerokości 9, 7, 5, 3, 1 pikseli.

14) Zamknąć program „Prążki” i program „Conquer Cam”

15) Odstawić kamerę

Uwaga: Po zamknięciu program „Conquer Cam” minimalizuje się, aby go wyłączyć

należy nacisnąć prawy przycisk myszy na jego ikonie i wybrać „Exit” (Rys.8.27.)

Page 29: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

29

Rys.8.27. Zamykanie programu Conquer Cam.

Drugą częścią pomiaru funkcji przenoszenia modulacji ekranu jest kalibracja oraz

analiza zapisanych plików graficznych. W celu zrealizowania tej części pomiaru

należy wykonać poniższe czynności:

16) Włączyć program „Ekran” – skrót znajduje się na pulpicie.

17) W oknie programu „Ekran” otworzyć plik graficzny zarejestrowany dla szerokości

prążków 50 pikseli – wcisnąć przycisk „Otwórz”, a następnie wybrać odpowiedni plik

graficzny.

18) Ustawić linię analizującą o długości około 400, na środek ekranu. Aby to zrobić

należy wcisnąć lewy przycisk myszki w punkcie gdzie ma zaczynać się linia

analizująca, a następnie przeciągając kursor i puścić lewy przycisk myszki w punkcie

gdzie linia analizująca ma się kończyć.

Uwaga: Linia analizująca nie może przebiegać wzdłuż granicy dwóch sąsiednich

rzędów pikseli.

Rys.8.28. Przykładowe ustawienie linii analizującej, oraz opis pól i przycisków w oknie

„Ekran”.

19) Nacisnąć przycisk „Pomiar” znajdujący się na pasku zadań w oknie „Ekran”.

20) Pojawi się nowe okno: „Luminancja” które należy przesunąć na ekran drugiego

monitora.

21) Nacisnąć przycisk „Luminancja” w oknie „Ekran”, wykres luminancji zostanie wtedy

przeskalowany (rys.8.30).

22) Otworzyć plik graficzny zarejestrowany dla szerokości prążków 11 pikseli.

Page 30: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

30

23) W oknie „Luminancja” ustawić odpowiedni okres (rys.8.29)

Jeśli szerokość prążków jest większa niż 7 okres powinien być równy długości linii

analizującej, jeśli szerokość prążków jest mniejsze lub równe 7 wtedy:

Dla monitora LCD Dell okres obliczamy ze wzoru: szerokość prążków x 26, czyli

dla szerokości prążków równej 7, mamy okres równy 182.

Dla monitora CRT Compaq okres oblicza się ze wzoru: szerokość prążków x 23,

czyli dla szerokości prążków równej 7, mamy okres równy 161.

.

Rys.8.29. Opis pól w oknie „Luminancja” oraz wykres luminancji przed przeskalowaniem.

Page 31: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

31

Rys.8.30. Wykres luminancji po przeskalowaniu

prążków równej 7, mamy okres równy 154.

24) Nacisnąć przycisk „Luminancja” znajdujący się na pasku zadań w oknie „Ekran”.

25) W oknie „Luminancja” odczytać średni kontrast z górnego wiersza tabeli.

26) Punkty od 22 do 25 wykonywać kolejno dla plików graficznych zarejestrowanych dla

coraz mniejszej szerokości prążków, każdorazowo notując średni kontrast.

27) Zamknąć program „Ekran”.

28) Jeśli przetestowany był tylko monitor LCD, należy powtórzyć cały proces od punktu 1

dla monitora CRT

Uwaga: Po zakończeniu pomiarów katalog z plikami graficznymi należy skasować.

8.5.2. Pomiar równomierności podświetlenia ekranu, luminancji i temperatury

barwowej

1) Włączyć komputer PC.

2) Uruchomić program Eye-One Match 3 (skrót na pulpicie).

3) Ustawić luminancję i kontrast monitora CRT na 100%, a przy monitorze LCD

należy ustawić kontrast na 50% i brightness na 100%

Page 32: Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne … · 2016-10-17 · ilość i barwa światła jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa

32

4) Wybrać profil „Easy” i nacisnąć strzałkę w prawo znajdującą się w prawym

dolnym rogu.

5) Wybrać właściwy typ testowanego monitora i nacisnąć strzałkę w prawo.

6) Ustawić kolorymetr na środku testowanego ekranu i nacisnąć strzałkę w

prawo.

7) Po zakończonym pomiarze odczytać maksymalną i minimalną luminancję, a

następnie nacisnąć strzałkę w prawo.

8) Wykonać punkty od 4 do 7 ustawiając kolorymetr kolejno w dwóch

przeciwległych rogach ekranu.

9) Dla monitora LCD i CRT, ustawić temperaturę barwową kolejno na 9300K i

6500K i wykonać punkty od 4 do 7, odczytując każdorazowo zmierzoną temperaturę

barwową.

Uwaga: Pomiarów należy dokonać zarówno dla monitora LCD, jak i CRT, dokładne

ustawienia monitorów znajdują się na szablonie sprawozdania.