Näyttöjen suorituskykymittaus

Transkriptio

1 Näyttöjen suorituskykymittaus T Kuvaus- ja näyttötekniikka Syksy 2012 Mikko Nuutinen, Luennon sisältö: Johdanto: fyysiset, sähköiset ja optiset parametrit; valon mittaaminen ja kolorimetria Näytön perusmittaukset Mittalaitteet: spektrometri, kolorimetri, fotometri, mittalaitteistot

2 Näytön fyysisiä parametreja Näyttölaitteen fyysinen koko (korkeus x leveys x syvyys) Paino Resoluutio Tapa 1: pikselien kokonaismäärä (L x K), esim Tapa 2: pikselitiheys, esim. 128 ppi (pixels per inch) Esim. 40 cm etäisyydeltä, kun resoluutio on 200 ppi pikseli ei erotu (2" näytössä pikselin resoluutio (QVGA)) Kuvasuhde: esim. 4:3, 16:9, 16:10 Kuvakoko (Active Area) Pikselikoko (Pixel Pitch) Täyttöaste (Fill Factor)

3 Näytön sähköisiä parametreja Ohjausjännite Jännite, jolla pikseleitä ohjataan Tehonkulutus Teho, joka tarvitaan ohjaamaan koko näyttöä LCD: sekä paneeli että taustavalo PDP, OLED: emissio pikseleissä

4 Näytön optisia parametreja (kurssin fokus) Luminanssi (cd/m^2) Värikoordinaatit CIE1931 (x ja y) tai CIE1976 (u ja v ) tasoilla Väriavaruus/Gamut Värikoordinaattien muodostaman kolmion ala Gamut useimmiten NTSC-% Valkopiste (värilämpötila) Värien määrä Montako bittiä värillä on käytettävissä, esim. 6bit/väri 262k, 8bit/väri 16.7M (true color) Kontrasti Gammakäyrä Input- ja output-arvojen välinen yhteys Katselukulma Vasteaika Pikselin sytyttämiseen ja sammuttamiseen kuluva aika Reflektiivisyys Näytön heijastuvuus (R-%) ulkoisesta valonlähteestä Virkistystaajuus eli tuorestustaajuus informaation esittämisen toistotaajuus

5 Valon mittaaminen: Valo osana sähkömagneettista spektriä Valo on sähkömagneettista aaltoliikettä, optista säteilyä Radiometria mittaa sähkömagneettisen säteilyn ominaisuuksia

6 Valon mittaaminen: Fotometria Optiset mittaukset mittaa mikä on silmän vaste laitteen radiometriseen säteilyyn Fotometriset suureet = radiometriset suureet * V( )

7 Fotometriset peruskäsitteet Valovirta v [lm]: Silmän spektriherkkyydellä V( ) painotettu säteilyteho e, [W] 780 nm K V ( ) d, K 683 lm v m e m / 380 nm Valaistusvoimakkuus Ev [lx]: Pinnalle kaikista suunnista tulevan kokonaisvalovirran v suhde pinta-alaan A E v v / A W Valovoima I [cd]: Valovirta avaruuskulmaa ω kohti. Äärellisen pinta-alan keskimääräinen valovoima: v Iv A 1sr 2 R Luminanssi Lv [cdm -2 ]: Äärellisen pinnan valovoima tiettyyn kulmaan Iv L Acos Ideaaliselle Lambertin pinnalle eli pinnalle, joka heijastaa kaiken lankeavan valon tasan jakautuneena kaikkiin avaruuskulmiin, L = Ev/ A 2 R 2 (1 cos )

8 Värillisyys perusperiaatteet Värillisyys on ihmiselle näkyvän sähkömagneettisen säteilyn spektrikaistan (n nm) näköjärjestelmässä synnyttämä havainto Koska silmässä kolmenlaisia väriherkkiä sensoreita (tappisolut), yhden värin värillisyys voidaan määrittää kolmella parametrilla (ns. trikromaattisuuden periaate) Havainnon dimensioita ovat sävy, vaaleus ja kylläisyys (huom. eri dimensiot kuin reseptoreiden detektion dimensiot) Kompleksisen kentän kuten luonnollisen kuvan värivaikutelma muodostuu monimutkaisemmin kuin värihavainto -> nykytutkimuksen haasteet liittyy esim. luonnollisen/kompleksisen kuvan/näkymän värihavaintojen ennustamiseen

9 Valon mittaaminen: Kolorimetria nm nm d R x k X ) ( ) ( nm nm d R y k Y ) ( ) ( nm nm d R z k Z ) ( ) ( Z Y X Y y Z Y X X x ' ' y x y Z Y X Y v y x x Z Y X X u

10 Valon mittaaminen: Kolorimetria L* a* Y Y n X X n Y Y n 1 3 b* h* C* 200 atan a *2 Y Y n b 1 3 b*/a* *2 Z Z n 1 3 X n, Y n & Z n referenssivalkoisen XYZ-arvot h* sävykulma C* kylläisyys

11 CIE Lab esitystapa w L* b* ke b* pu b vi ma a* a* 3-D esitys sy si 2-D esitys; kromaattiset koordinaatit

12 Väriero (= yksinkertainen väritoiston perusmitta) E L 2 a 2 b 2 u' v' u' 2 v' 2 Lu' v' L 2 u' 2 v' 2

13 Kolorimetrinen värinesitys CIE XYZ heijastava/emissiivinen pinta X,Y,Z = Valaisun spektri Heijastusspektri Tristimulusfunktiot Esim. standardi valonlähteet Objekti = kohde (esim. heijastava näyttötekniikka) Painotus näköjärjestelmän herkkyydellä X,Y,Z = Emissiospektri Tristimulusfunktiot kohde (esim. emissiivinen näyttötekniikka) Painotus näköjärjestelmän herkkyydellä

14 Näytön perusmittaukset Mobiili mittalaite Erillisellä ohjelmistolla ohjattava mittauslaitteisto

15 Näytön optiset mittaukset Mittausdimensiot spektraalinen suorituskyky spatiaalinen suorituskyky temporaalinen suorituskyky + Eri käyttötapausvaihtoehdot Suorituskyky eri katselukulmissa Suorituskyky eri lämpötiloissa (jos useampia käyttöympäristöjä) Suorituskyky eri valaistuksissa (jos useampia käyttöympäristöjä) Paljon mitattavia parametreja Vaatii paljon aikaa Mittausstandardit (VESA FPDM, ISO9241, ISO13406) Määrittää mitat ja laitteet mittauksista saadaan vertailukelpoisia

16 Ympäristön valaistus: mistä on kyse? Usein käyttöympäristö sisältää jonkin valonlähteen Ympäristön valon seurauksena näytön mustatason luminanssi kasvaa, jolloin näytön kontrasti laskee Lähes kaikkiin suorakatselunäyttöihin liitetään kalvoja tai kerroksia Esim. valoa absorboiva kerros (läpäisykyky 50%) näytön luminanssi puolittuu, mutta ympäristön valon heijastus putoaa neljäsosaan dynaaminen alue kasvaa mikäli ympäristössä ei valaistusta, dynaaminen alue ei muutu, koska sekä huippukirkkaus että mustataso puolittuu Toinen yleinen menetelmä on hajaheijastava kerros, joka vähentää peiliheijastusta samalla kuvan terävyys hieman kärsii johtuen valon sironnasta Ympäristöstä tuleva valo Valoa absorboiva kerros näytön emittoima valo

17 Ympäristön valaistus Hajaheijastusmittaukset: musta taso valonlähteiden voimakkuuden funktiona EUT Peiliheijastusmittaukset: heijastus valonlähteen kulman ja voimakkuuden funktiona EUT A c c B b a a a iso tai pieni valonläde a A ja B valonlähteitä b mittapää mittapää

18 Ympäristön valaistus tulee ottaa huomioon mittauksien suunnittelussa Esimerkki eräästä vanhasta näyttömittauksesta (Nokia 7610) Transmissiivinen moodi (pimeä ympäristö) Reflektiivinen moodi (taustavalo pois päältä) Transflektiivinen moodi eli todellinen käyttötapaus jos taustavalo on päällä ja ympäristössä valoa Testattu Ei testattu

19 Peittoprosentti, voidaan luokitella fyysiseksi mitaksi

20 Perusparametrit: Display Technology Shoot-Out comparing CRT, LCD, Plasma and DLP displays artikkelista Esimerkkimittaukset; käsitellään seuraavilla kalvoilla Näytöt: LCD (40, NEC LCD4000) Plasma (61, NEC 61XM2) DLP takaprojektori (50, Optoma RD-50) CRT (19 Sony PVM20L5), referenssi muille näytöille Mittalaite: Konica Minolta CS-1000 spektroradiometri

21 Mustataso (Black-Level) Näytön kyky tuottaa musta vaikutelma Korkea mustataso hävittää tummat sävyt kuvasta Kaikki näyttötekniikat tuottavat jonkin verran valoa, (vaikka input-signaali = 0) CRT-näytöillä matala mustataso CRT Sony PVM-20L5 LCD NEC LCD cdm cdm -2 (max. taustavalo) 0.27 cdm -2 (min. taustavalo) Plasma NEC 61XM2 DLP (takaprojektori) Optoma RD cdm cdm -2 CRT-näytön suorituskyky ylivoimainen LCD-näytölle kaksi arvoa; taustavalon minimikirkkaudella mustatason luminanssiarvo pienempi, mutta samalla myös huippukirkkaus laskee

22 Huippukirkkaus (Peak Brightness) Yleensä näyttöjen huippukirkkaus on riittävä tyypillisiin katseluympäristöihin Korkealle säädetty kirkkaus voi nostaa mustatason luminanssiarvoa Fosforien ja taustavalon elinaika suhteessa säädettyyn kirkkausarvoon CRT Sony PVM-20L5 LCD NEC LCD4000 Plasma NEC 61XM2 DLP (takaprojektori) Optoma RD cdm cdm -2 (max. taustavalo) 160 cdm -2 (min. taustavalo) 212 cdm -2 (5% APL) 133 cdm -2 (25% APL) 81 cdm -2 (50% APL) 359 cdm -2 Plasmanäytön huippukirkkausarvo riippuu keskimääräisestä kuvatasosta, APL (Average Picture Level), joka on näytön keskimääräinen intensiteettitaso punaisille, vihreille sekä sinisille alipikseleille (esim. täyden intensiteetin puhdas vihreä kuva 33% APL) Kun APL kasvaa, näyttö säätää automaattisesti huippukirkkausarvoa alemmaksi, johtuen kasvavan tehontarpeen ja lämmön aiheuttamista ongelmista

23 Dynaaminen alue (Dynamic Range) Huippukirkkauden ja mustatason luminanssin suhde Usein vastaavalla mittauksella mitataan myös näytölle raportoitu kontrasti Kontrasti tulisi mitata kuitenkin ns. shakkikuviokentästä CRT Sony PVM-20L5 LCD NEC LCD4000 Plasma NEC 61XM2 DLP (takaprojektori) Optoma RD (5% APL) 317 (25% APL) 193 (50% APL) 126 (100% APL) CRT-näytön dynaaminen alue on huomattavan suuri LCD-näytön dynaaminen alue ei riipu taustavalon kirkkaudesta, koska se vaikuttaa samassa suhteessa sekä huippukirkkauteen että mustatason luminanssiin

24 Näyttökontrasti (Display Contrast) Näyttökontrasti ei voi olla suurempi kuin dynaaminen alue Esim. heijastukset näytössä tai optiikassa nostavat mustatason luminanssiarvoa Standarditapa mitata näyttökontrasti on käyttää shakkilautakuviota ja mitata luminanssi sekä mustien että valkoisten ruutujen keskeltä Mitä pienempiä ruutuja testikuva sisältää, sitä suurempi valovuoto mustiin ruutuihin

25 Näyttökontrasti (Display Contrast) CRT Sony PVM-20L5 LCD NEC LCD4000 Plasma NEC 61XM2 DLP (takaprojektori) Optoma RD-50 4x4 shakkilautakuvio (5% APL) 305 (25% APL) 188 (50% APL) 124 (100% APL) 9x9 shakkilautakuvio (5% APL) 294 (25% APL) 184 (50% APL) 122 (100% APL) CRT-näytön kontrastiarvo on huomattavasti matalampi kuin dynaaminen alue johtuen heijastuksista paksulla kuvapinnalla DLP-projektorin matalampi arvo johtuu systeemin sisäisistä heijastuksista

26 Harmaasävytoisto (Gray-Scale) Eri näyttötekniikoilla oma luontainen harmaasävytoisto Harmaasävytoistoa modifioidaan, koska useimpien näyttötekniikoiden tuottama raaka toisto ei sovellu suoraan tarkkaan esitykseen standardin toiston avulla sama kuva saadaan näyttämään samalta eri näyttötekniikoilla Harmaasävytoisto määrittää näkyvän valon syöttösignaalin funktiona Esimerkiksi 255 eri signaalitasoa (CRT) signaalitaso cdm signaalitaso 75 x cdm -2 signaalitaso 150 y cdm -2.. signaalitaso cdm ,9 0,8 0,7 0,6 Jornada 548 C383FA 0,5 C381FA 3851FA 0,4 3814FA 0,3 0,2 0,

27 Harmaasävytoisto (Gray-Scale) Lineaarinen harmaasävytoisto ei vastaa visuaalista vastetta Parempi tapa on käyttää logaritmista esitystapaa, koska silmä havaitsee erot suhteellisina Logaritmisessa esityksessä vastaavat suhteelliset erot saavat skaalalla vastaavat etäisyydet

28 Gamma-arvo Gamma on logaritmisen harmaasävytoistokäyrän jyrkkyyden numeerinen arvo Tärkeintä näytön gamma-arvolle on se, että se perustuu johonkin standardiin Usein sisältö tasapainotettu CRT-näytön gammaan, joka säädetty arvoon 2.20 CRT LCD Plasma DLP (takaprojektori) Sony PVM-20L5 NEC LCD4000 NEC 61XM2 Optoma RD

29 Gamma-arvo L = av + L b log 10 L = log 10 V + log 10 a L V L b a L b luminanssi ohjaussignaalin taso gamma-arvo mustatason luminanssi vakiokerroin alkuperäiset gamma-arvot CRT: LCD: vaihteleva (S-mallinen harmaasävyjentoistokäyrä) plasma: 1.0 DLP: 1.0 eli log(l L b ):n ja log(v):n välinen riippuvuus on suora, jonka kulmakerroin on V-arvojen korjaus siten, että L = av + L b V - V Näyttö- L korjaus paneeli

30 Gamma-arvo Miten gamma vaikuttaa kuvaan? Näytön gamma-arvo vaikuttaa etenkin kuvan kirkkauteen, kontrastiin, sävyyn ja värikylläisyyteen Kuvan kirkkaus mitä suurempi gamma-arvo, sitä nopeammin kuvan kirkkaus laskee signaalitason laskiessa useat kuvat sisältävät laajan skaalan kirkkausarvoja suuremman gamma-arvon näytöt tuottavat tummempia ja matalamman gamma-arvon näytöt kirkkaampia kuvia Kontrasti Mitä suurempi gamma-arvo, sitä suurempi suhde kuvan kirkkaan ja tumman osan välillä gamma-arvo määrittää visuaalisen kontrastin arvon, joka eroaa näyttökontrastin arvosta (esim. shakkiruudukolla lasketusta)

31 Gamma-arvo Miten gamma vaikuttaa kuvaan? Sävy Ero gamma-arvossa tuottaa eron värienmuodostuksessa käytettyjen päävärien kirkkausarvoihin Esim. punaista 100% intensiteetillä ja vihreää 50% intensiteetillä sisältävä väri tuottaisi plasmanäytössä 1.3 kertaa kirkkaamman vihreän osuuden tuotetussa värissä kuin LCD-näytössä (kuvaaja edellisillä kalvoilla) Jokin standardigamma on täten välttämätön oikeellisen värintuoton vaativissa järjestelmissä R 100%, G 50%, B 0% Plasma: gamma 2.02 R 100%, G 50%, B 0% LCD: gamma 2.32

32 Gamma-arvo Miten gamma vaikuttaa kuvaan? Värikylläisyys pääväreistä se, jolla on matalin intensiteetti määrittää tuotetun värin kylläisyyden, koska sen perusteella määrittyy havaittava kirkkaus esim. R: 75%, G: 50% ja B: 25% värisekoitus havaitaan punaviher-sekoituksena, jossa on 25% valkoista (harmaata) kyseinen 25% valkoinen komponentti on noin kaksi kertaa kirkkaampi plasma kuin LCD-näytössä (kuvaaja edellisillä kalvoilla) värikylläisyys on matalampi plasma kuin korkeamman gamman LCD-näytössä

33 Gamma-arvo Miten gamma vaikuttaa kuvaan? Kuvan kirkkaus (haaleus) Kuvan värikylläisyys, kontrasti

34 Väriavaruuden laajuus (gamut) Päävärien eli punaisen, vihreän sekä sinisen maksimi-intensiteettien tuottamat värikoordinaatit määrittävät näytön gamutin Periaatteessa, mitä suurempi gamut sen parempi, mutta käytännössä tärkeämpää on käyttää standardiin perustuvia koordinaatteja, jolloin voidaan tuottaa tarkasti halutut väriarvot Usein gamut esitetään 1931 CIE x,ykoordinaatistossa, jossa väripisteiden etäisyydet eivät vastaa visuaalisesti havaittua värieroa 1976 UCS (Uniform Chromaticity Scale) u,v koordinaateilla väripisteiden etäisyyksien erot vastaavat tarkemmin havaitun värieron suuruutta

35 Gamutin vaikutus kuvassa Vasemmalla 100% EBU-standardin mukaisen näytön värit ja oikealla 40%:

36 Väriavaruuden laajuus (gamut) CRT ja plasma tuottavat värit fosforeilla LCD ja DLP tuottavat värit suodattamalla valoa Kapeat värisuotimet suuri väriavaruus suuri valonsuodatus suuri tehonkulutus Mittaustulosten perusteella plasmalla oli laajin ja DLP:lla oli pienin gamut DLP:n päävärit olivat lähimpänä referenssi-crt:tä Mittaustulosten perusteella pääero eri näyttötekniikoiden välillä oli enemmän värien sävyssä kuin kylläisyydessä

37 Väriavaruuden laajuus (gamut) Erot näkyvät kylläisiä värejä sisältävillä kuvilla DLP:n ja LCD:n punaiset ja siniset värikoordinaatit erosivat eniten muiden tekniikoiden väriarvoista Plasma tuotti vihreän värikoordinaatin, joka erosi selkeästi muiden näyttöjen vihreästä väristä ja läheni NTSC:n vihreää Plasma DLP DLP LCD Part II, figure 5c LCD

38 Väriavaruuden laajuus (gamut) Toinen tapa arvioida värientuottoa on yhdistää valkopisteen ja päävärien väripisteet Punaisen värin reitit kulkivat lähes päällekkäin näyttövalmistajat pyrkivät oikeellisen ihonvärin toistoon Värilämpötilan muutoksella on suurin vaikutus matalan kylläisyysarvon väreihin (kuvassa CRTnäytön tulokset)

39 Värilämpötila (Color Temperature) Tarkka värituotto vaatii, että valkoisen väri on määritetty Planckin säteilijän tietty lämpötila tuottaa tietyn spektraalisen jakauman esim K: punertavan valkoinen ja K: sinertävän valkoinen Valokuvien ja televisiosovellusten standardivärilämpötila on 6500 K (D65) Useissa ei-kuvankäsittelyyn suunnitelluissa tietokonesovelluksissa värilämpötila on 9300 K Graafisen teollisuuden standardi on 5000 K (auringonvalon ja hehkulampun sekoitus) Planckin säteilijän uraa kohti sijoitetut vektorit kuvaavat ekvivalentteja eli värilämpötiloiltaan vastaavien pisteiden värikoordinaatteja Hehkulampun valon värikoordinaatit osuvat suoraan planckin säteilijän uralle, mutta esim. loisteputkilampun värikoordinaatit eivät

40 Valkoinen piste: esimerkkimittaus v' CIE 1976 UCS k D65 10k 8k 3851FA C383FA C381FA 3814FA Jornada 548 Planckin käyrä D65 20k k u'

41 Värilämpötila (Color Temperature) Värilämpötilamittauksessa näyttö pyritään asettamaan tiettyyn arvoon (esim. 6500K) Mittaus määrittää tarkkuuden miten lähelle on mahdollista päästä Värilämpötilan (ja kromaattisuuskoordinaattien) tulisi säilyä muuttumattomana harmaasävyn muuttuessa yleensä muutosta tapahtuu johtuen värikanavien (R,G,B) välisistä eroista CRT Sony PVM-20L5 LCD NEC LCD4000 Plasma NEC 61XM2 DLP (takaprojektori) Optoma RD K K computer input K video input K K

42 Näyttöjen suorituskyky: Suorituskykyarviointi CRT Sony PVM-20L5 LCD NEC LCD4000 Plasma NEC 61XM2 DLP (takaprojektori) Optoma RD-50 Gamma 2.20 (standardiarvo) 2.32 (hieman korkea) 2.02 (liian matala) 2.09 (hieman matala) Päävärit lähellä SMPTE C standardia lähellä CRT-näytön arvoja lukuun ottamatta vihreää Mustataso 0.01 cdm -2 (1) 0.72 cdm -2 max. taustavalo (4) 0.27 cdm -2 min. taustavalo (3) lähellä CRT-näytön arvoja lukuun ottamatta vihreää suhteellisen lähellä CRTnäytön arvoja 0.42 cdm -2 (3-4) 0.26 cdm -2 (2) Huippukirkkaus 176 cdm -2 (3-4) 428 cdm -2 (max. taustavalo) (1) 160 cdm -2 (min. taustavalo) (3-4) 212 cdm -2 5% APL (3) 133 cdm -2 25% APL (4) 81 cdm -2 50% APL (4) 53 cdm % APL (4) Dynaaminen alue (1) 595 (3) 505 5% APL (4) % APL (4) 4x4 shakkilautakuvio 9x9 shakkilautakuvio 219 (4) 586 (1) 475 5% APL (2) % APL (4) 75 (4) 577 (1) 449 5% APL (2) % APL (4) 359 cdm -2 (2) (2) 332 (2-3) 274 (2-3)

43 Kulmariippuvaisuus (goniometriset ominaisuudet) Katselukulmat: Inklinaatiokulma θ (theta) Atsimuuttikulma (phi) Usein ilmoitettu kellon tasatunneittain Kello 3, 6, 9 ja 12 vastaa phi-kulmia 0, 270, 180 ja 90

44 Kulmariippuvaisuus (goniometriset ominaisuudet): mittaustulosten raportointi Luminanssi, LCD

45 Kulmariippuvaisuus (goniometriset ominaisuudet) LCD-näyttövalmistajat usein ilmoittavat katselukulmia kuten 178 astetta Teollisuusstandardin mukainen määritelmä riittäväksi katselukulmaksi on kulma jossa kontrasti on vielä 10, mikä on riittämätön LCD-näytön huippukirkkaus laskee ja mustataso nousee katselukulman kasvaessa True Contrast Ratio with Viewing Angle 0 Degrees 45 Degrees Panasonic Plasma Samsung LCD Sharp LCD Sony LCD Black Luminance with Viewing Angle 0 Degrees 45 Degrees Panasonic Plasma 0.07 cd/m cd/m 2 Samsung LCD 0.11 cd/m cd/m 2 Sharp LCD 0.15 cd/m cd/m 2 Sony LCD 0.15 cd/m cd/m 2

46 Kulmariippuvaisuus (goniometriset ominaisuudet) Katselukulmaan liittyvää luminanssimuutosta vakavampi ongelma on väritoiston muutos Jos kuva sisältää eri sävyjä, niin katselukulma vääristää niiden toistoa huomattavan nopeasti Esim. kirkkaat pikselit tummentuu ja tummat pikselit kirkastuu värikanavariippuvaisesti -> tuloksena kirkkauksien ja värien kompleksinen muunnos Mitattu punaviher-näytekentällä (R=100% ja G=50%) katselukulman vaikutusta väriarvoihin. Määritetty että 1JNCD (= d(u v )=0.0040) on visuaalisen havainnon raja-arvo Mitattu R- ja G-primaariväreillä katselukulman vaikutusta. Tuloksen perusteella laajan gamutin lcd-laitteet (Samsung ja Sony) vääristivät voimakkaasti väriä. Syy oli se että standardit primäärivärit R ja G tuotetaan laajennetun gamutin laitteissa useamman primäärivärin sekoituksena

47 Kulmariippuvaisuus (goniometriset ominaisuudet) Panasonic plasma, 0 ja 45 astetta Panasonic plasma, 0 ja 45 astetta Sony LCD, 0 ja 45 astetta Sharp LCD, 0 ja 45 astetta

48 Temporaaliset ominaisuudet: Vasteaika CRT-näytöissä fosforit sytytetään skannaamalla Vasteaika lyhyt eli mahdollistaa liikkuvan kuvan esittämisen välkkymisen estämiseksi fosforeita tuorestetaan LCD-näytöissä jokaisella pikselilla (TFT) oma ohjaus ja näyttötilaa voidaan ylläpitää jatkuvasti vasteaika on pidempi kuin fosforeissa Huomaa CRT-näyttöjen impulssityyppinen vaste, joka tuottaa sulavampaa liikettä kuin LCD, koska LCD:n display-and-hold-tyyppinen ohjaus saattaa aiheuttaa haamukuvahavaintoa

49 Temporaaliset ominaisuudet: Vasteaika Output kirkkaus 3 x tuoreistus CRT Inputsignaali Output kirkkaus Aika LCD Aika ylläpito vasteaika = nousuaika + laskuaika nousuaika laskuaika Aika

50 Temporaaliset ominaisuudet: Vasteaika Pikselin syttymiseen (nousu) ja sammumiseen (lasku) kulunut aika Optinen näkökulma (ei sähköinen) Nousuaika, Ton = L(10%) L(90%) Laskuaika, Toff = L(90%) L(10%) Joskus saatetaan ilmoittaa molemmat lukemat erikseen

51 Näyttöjen mittalaitteet Radiometria Spektraalinen data Mittalaite: spektroradiometri Kolorimetria Tristimulus-data Mittalaite: spektroradiometri, kolorimetri Fotometria Luminanssi-data Mittalaite: spektroradiometri, kolorimetri, luminanssimittari

52 Radiometria 1. Skannaava spektrometri Systeemi hajottaa valon aallonpituuksiin ja eri aallonpituuksien intensiteetti mitataan temporaalisesti detektorilla (esim. peilisysteemillä) 2. Monikanavaspektrometri Eri aallonpituudet mitataan samanaikaisesti eri spatiaalisijainneille Spektraalisesta mittadatasta useita eri tekijöitä luminanssi + värikoordinaatit kohde eri valaisuolosuhteissa R&D-työssä käytetyin mittalaite (Kallis Hyvä)

53 Monikanavaspektrometri

54 Kolorimetria Kolorimetri tai spektroradiometri Kolorimetrissa esim. kolme sensoria ( XYZ-arvot) Luminanssin ja värikoordinaattien mittaukseen Kolorimetrin ulostustulona myös mahdollisesti laskettu: CIE1931: Y, x, y (Y=L) CIELUV: L*, u*, v* CIELAB: L*, a*, b*

55 Fotometria Yksi detektori Luminanssin mittaukseen Nopea mittaus ( vasteaikamittaukset) Ei mittaa värejä

56 Eri mittalaitteet

57 Mittalaitteistot Mittalaitteistojen ryhmittely Goniometriset mittalaitteet (x-, y-, z-akselit sekä θ- ja -kulmat Liikkuva käsi, jonka päässä mittapää on kiinnitettynä Optinen systeemi (mittapää), joka kerää mitattavan valon detektorille Detektori (fotometri, kolorimetri, spektrometri) Mittapää liikkuu katselukulmissa (noudattaa norm. katselutilannetta) Konoskooppiset mittalaitteet Linssisysteemi, joka mahdollistaa nopean kulmaskannauksen

58 Mittauslaitteisto Microvision SS230 (labralla käytössä) SS50 kohdistusyksikkö sähkömoottori (tarkkuus 0,13 mm) SS210 vasteajan mittausyksikkö, spektrometri ja digitaalinen kamera Kohtisuorat luminanssi- ja kromaattisuusmittaukset SS220 kulmariippuvaiset mittaukset avaruuskulmissa Microvision SS210

59 Microvision SS210 mittapään rakenne Silvekoski, V., Litteiden näyttöjen mittausproseduurin kehittäminen, diplomityö 2001, TKK.

60 Fourier-optiikkaan perustuva mittalaite

61 Optisten mittausten haasteet Pystytäänkö objektiivisilla mittauksilla määrittämään, kuinka kohde ja sen kuvanlaatu havaitaan f(luminanssi, kontrasti, värit, resoluutio, tasaisuus, suorituskyky katselukulmissa jne ) vs. subjektiivinen laatukokemus Valosensorien vaikutus objektiiviseen mittaamiseen ja subjektiiviseen laatukokemukseen Mittausten vertailukelpoisuus optisten mittausten tarkkuus (laitteiden ja ympäristön kalibrointi)

62 Valosensorit Valosensori mittaa ulkoisen (ambient) valon määrää Se voi määrittää taustavalolle kirkkautta sekä näytön gammaa Tarvittaessa taustavalo voidaan sammuttaa kokonaan (kirkas auringonpaiste) Parantaa loppukäyttäjän kokemaa kuvanlaatua ja pienentää tehonkulutusta