Нелинейность монитора-колориметра

Первый колориметр появился в конце XIX века и представлял собой картонный круг, разделенный на три окрашенных сектора (вертушка Максвелла), который освещался белым светом. Круг вращался и, в зависимости от относительной площади секторов, возникало то или иное цветовое ощущение.

Затем в начале двадцатых годов XX века в Британии Джон Гилд, работавший в Английской национальной физической лаборатории, создал колориметр, свет от лампы которого, проходя через специальные фильтры, образовывал три узкополосных кардинальных стимула с длинами волн: 700,0 Нм (вызывает ощущение насыщенного красного), 546,1 Нм (вызывает ощущение насыщенного зеленого) и 435,8 Нм (вызывает ощущение насыщенного синего).

Рис. 4. Кардинальные стимулы колориметра CIERGB

Колориметр Гилда был использован для проведения фундаментальных научных исследований, которые, в свою очередь, легли в основу колориметрического стандарта, принятого Международным Осветительным Конгрессом (CIE) в 1931 г и действующего по сей день. Колориметр Гилда назван колориметром CIE RGB.

Колориметр Гилда энергетически линеен, в отличие от монитора. Для примера приводится рисунок 5, на котором представлено спектральное распределение энергии при полной интенсивности кардинальных стимулов TFT-монитора Eizo GC 18.

Рис. 5. Спектральное распределение энергии при полной интенсивности кардинальных стимулов TFT-монитора Eizo GC 18.

Таким образом, шкала измерений монитора энергетически нелинейна, поэтому невозможно непосредственно написать матрицу перехода между колориметром XYZ и монитором, так как матричные преобразования применимы только к уравнениям с линейными коэффициентами [8].

Классический трехстимульный визуальный колориметр энергетически линеен во всех своих составляющих, но, как известно, между напряжением входного сигнала и интенсивностью свечения люминофора задается соотношение в виде нелинейной функции, близкой к степенной:

,

где I - интенсивность свечения люминофора, V - напряжение, k - линейный коэффициент.

Степень данной функции принято называть гаммой нелинейности кинескопа. Как правило, =2,2 - 2,6.

Для того, чтобы компенсировать нелинейность дисплея недостаточно внести предыскажение сигнала в видеоадаптер компьютера, так как изменение интенсивности ощущения светлоты нелинейно зависит от изменения энергетической интенсивности стимула, вызывающего это ощущение. Это объясняется физиологией человека. Выходом из создавшегося положения стала нелинейная дискретизация (нелинейное кодирование) информации о яркостях. При этом отличие одного уровня энергии от другого не является постоянной величиной, то есть шаг дискретизации подчиняется некоторой выбранной зависимости, которая во избежание потерь визуальной информации должна приближать распределение уровней энергетической яркости к функции восприятия яркостей человеком. Такая нелинейная зависимость называется предыскажением.

В качестве функции предыскажения была выбрана степенная зависимость вида . Величина - это гамма-предыскажение. Для платформы PC значение гаммы-предыскажения = 2,2, а для платформы Mac - 1,8 (Рис. 6).

Рис. 6. 1 - кривая нелинейности восприятия яркостей зрением человека, 2 - = 1/1,8, 3 - = 1/ 2,2.

Гамма-предыскажение было положено в основу работы всех систем восьмибитного кодирования яркостей, что позволило сохранить максимум визуальной информации об объекте. Однако информация, искаженная при кодировании не могла быть достоверно визуализирована линейной видеосистемой, необходимо было компенсировать внесенное предыскажение с помощью «гамма-компенсации» (Рис. 7 ) [8].

Рис. 7. Общая схема, иллюстрирующая процессы гамма-предыскажения и гамма-компенсации. Результатом является линейная передача яркостей объектов сцены пикселами дисплея.

Интересное из раздела

Анализ эксплуатационной надежности и моделирование работы указателя тахометра ИТЭ-1Т в среде LabVIEW 8.5
Основными целями и задачами выполняемой курсовой работы являются: - систематизация, закрепление и расширение теоретических знаний по технической ...

Исследование блока усилителя промежуточной частоты изображения
Телевизор «Электроника Ц-432» - переносный телевизионный приемник цветного изображения - выпускается в настольном оформлении с различными вариантами отделки кор ...

Проектирование генераторного триода дециметрового диапазона
Генераторные лампы предназначены для генерирования и усиления электрических колебаний низких и высоких частот. По роду работы генераторные лампы можно разде ...