Смотровой конус
Конус просмотра относится к эффективным направлениям просмотра ЖК-дисплея, если смотреть невооруженным глазом. Эта совокупность углов напоминает конус. Эта концепция была представлена в международном стандарте ISO 13406-2 , который определяет ее как диапазон направлений обзора , который можно безопасно использовать для намеченной задачи без «снижения визуальных характеристик». Этот стандарт описывает сложную процедуру, которая оценивает конус обзора на основе измерений яркости и цветности в зависимости от направления наблюдения. ISO 13406-2 вводит 4 класса диапазона направления обзора : от широкого конуса обзора для многих одновременно наблюдающих до так называемого «дисплея конфиденциальности» со строго ограниченным конусом обзора. Маршруты соответствия для различных приложений отображения теперь можно найти в новом стандарте ISO 9241-300.
Направление просмотра
[ редактировать ]
Когда наблюдатель видит визуальное отображение неисчезающего размера, каждая точка области отображения видна с разных направлений , как показано на рис. 1. Никакие две точки на дисплее не видны с одной стороны. Чем больше размер дисплея и чем ближе наблюдатель к дисплею, тем больше меняется направление просмотра по площади поверхности дисплея.
В просторечии направление взгляда часто называют « углом обзора ». Это неправильно выбранное выражение, которого следует избегать, поскольку направление просмотра определяется двумя полярными углами: углом наклона θ (измеряется от нормали к поверхности дисплея) и углом азимута Φ, измеренным в плоскости дисплея, как показано на рисунке 3.
На рис. 2 глазное яблоко представляет наблюдателя, который смотрит на определенную точку на дисплее, которая идентична началу полярной системы координат. Зеленая стрелка указывает направление взгляда (т.е. направление наблюдения). Направление просмотра определяется углом наклона θ, измеренным от нормали к поверхности дисплея (синяя вертикальная стрелка), а угол азимута Φ — это угол, который образует проекция направления просмотра на поверхность дисплея. с осью X (красная стрелка). Проекция направления взгляда показана здесь в виде тени зеленой стрелки. Угол азимута Φ увеличивается против часовой стрелки, как показано на рисунке 3.
Множество направлений, с которых изображение можно увидеть без артефактов и искажений, которые делают невозможным его предполагаемое использование (например, компьютерная офисная работа, телевидение, развлечения), называется конусом просмотра (даже если его форма может быть формой обобщенного конуса). ).
Понятие смотрового конуса впервые введено в международный стандарт ISO 13406-2 :2001 «Эргономические требования к работе с визуальными дисплеями на основе плоских панелей – Часть 2: Эргономические требования к плоским дисплеям». Этот стандарт обеспечивает классификацию компьютерных мониторов с ЖК-дисплеями в зависимости от диапазона направлений просмотра , которые можно безопасно использовать для предполагаемой задачи (здесь: офисная работа) без «снижения визуальных характеристик». Классификация соответствует «классам диапазона направлений обзора», при этом «диапазон направлений обзора» эквивалентен конусу обзора .
ISO 13406-2 описывает сложную процедуру, согласно которой полезный конус обзора можно оценить на основе измерений яркости и цветности в зависимости от направления наблюдения. ISO 13406-2 вводит 4 класса диапазона направления обзора , из которых первый (класс I) представляет собой широкий конус обзора для одновременного присутствия множества наблюдателей, а последний (класс IV) представляет собой так называемый «дисплей конфиденциальности» со строго ограниченным конусом обзора .
В зависимости от фактической задачи, которую необходимо выполнить с помощью определенного устройства отображения (например, работа в офисе, развлечения, домашний кинотеатр и т. д.), требования к дисплею могут быть разными. Маршруты соответствия для различных приложений отображения теперь можно найти в новом стандарте ISO 9241-300.
Направление обзора s удобно представить в полярной системе координат , где угол наклона θ представлен радиальным расстоянием от начала координат, а азимут Φ увеличивается против часовой стрелки, как показано на рисунке 4. В этой системе координат каждая точка соответствует одно направление просмотра . Таким образом, конус обзора определяется локусом (замкнутой линией) в этой системе координат, как показано прямоугольником и эллипсом на рис. 4.
Если конус обзора задан только четырьмя направлениями (например, в горизонтальной и вертикальной плоскости), то не становится ясно, является ли он прямоугольником или эллиптическим конусом согласно рис. 4. Чтобы устранить эту неоднозначность, конус обзора должен быть задан как минимум по 8 направлениям, расположенным в горизонтальной и вертикальной плоскости, а также в двух диагональных плоскостях (Φ = 45° и 135°).
Каждое направление в полярной системе координат рис. 4 может быть присвоена (скалярная) физическая величина, например, яркость, контрастность и т. д. Эта величина затем может быть представлена линиями равных значений (контурными линиями), оттенками серого или псевдоцветами (как показано на рис. 4).
Конус обзора можно определить, исходя из определенного приложения и связанной с ним геометрии наблюдения, из чего можно получить диапазон направлений, определяющих конус обзора , необходимый для этой задачи. Внутри этого конуса просмотра определенные физические параметры, которые связаны с визуальными характеристиками устройства отображения, должны оставаться в определенных (зависящих от задачи) пределах.
Конус обзора также может возникнуть в результате измерений (в зависимости от направления обзора ), выполненных с помощью определенного устройства отображения в определенных условиях эксплуатации. Затем конус обзора получается путем ограничения значений визуальной величины (например, контрастности), которая для определенного применения должна быть выше, например, 10 (сравните, например, Vesa FPDM2 307-4 Пороги конуса обзора ). Тогда линия, для которой контраст равен 10, определяет конус обзора .
Недавние эксперименты [1] показали, что приемлемый конус обзора скорее определяется уменьшением яркости и изменением цветности, чем уменьшением контраста. Всесторонние сравнения экспериментов и измерений были проведены с целью определения величин и соответствующих предельных значений, которые определяют видимый конус обзора для телевизионных экранов с ЖК-дисплеями и плазменными дисплеями. Одним из результатов является то, что «яркость на уровнях серого от среднего до высокого определяет качество, зависящее от направления просмотра, а не коэффициент контрастности». Установлено, что это согласуется с результатами других исследований, которые «обнаруживают низкую корреляцию между коэффициентом контрастности и ценностью визуальной оценки». Более того, «не только координаты цветности основных цветов, но еще больше координаты точки белого играют важную роль и должны быть включены в метрику, зависящую от направления обзора». Авторы приходят к выводу, что «для ЖК-дисплеев этот новый показатель приводит к конусу обзора, который составляет порядка 70–90 ° (сдвинутый угол) и, таким образом, значительно ниже, чем обычно определяется на основе минимального контраста 10 Для плазменных телевизоров этот новый показатель дает тот же диапазон направлений просмотра, что и нынешняя спецификация, которая использует уменьшение яркости до 50%. В терминологии, введенной выше (и проиллюстрированной на рисунке 2), скошенный угол смотрового конуса 70–90° означает (для вращательно-симметричного смотрового конуса) максимальный угол наклона 35–45°.
Яркость и контрастность в зависимости от направления просмотра
[ редактировать ]
На рис. 5 показаны яркость и контрастность в зависимости от направления просмотра в полярной системе координат. В левом столбце показано направленное распределение яркости в темном состоянии дисплея (здесь: IPS-LCD), в центральном столбце показано яркое состояние, а в правом столбце показано контрастность (коэффициент яркости), полученная в результате двух предыдущих распределений яркости. . Значение кодируется (псевдо) цветами. Графики под полярными системами координат показывают поперечное сечение в горизонтальной плоскости и указывают значения яркости и контраста.
Каждая граница между двумя (оттенками) цветов представляет собой линию постоянного значения, в случае контраста — изоконтрастную (контурную) линию . Обратите внимание, что слово «iso» используется здесь в смысле «равный», оно НЕ устанавливает связь с Международной организацией по стандартизации ISO .
Этот способ представления изменения величины изображения в зависимости от направления наблюдения возник из оптического метода, называемого коноскопией . Коноскопия , первоначально предложенная и использованная Моженом для проверки состояния выравнивания жидких кристаллов в 1911 году. [2] использовался в каждой ЖК-лаборатории в конце семидесятых и на протяжении восьмидесятых годов для измерения и оценки оптических свойств ЖК-дисплеев , а также для оценки контрастности ЖК-дисплеев в зависимости от направления просмотра. В коноскопическом режиме наблюдения, который раньше часто реализовывался с помощью поляризационного микроскопа , изображение направлений создается в задней фокальной плоскости объектива. [3] Изображение этого направления [4] основано на тех же координатах, что и представление в полярной системе координат, показанное на рис. 4 и 5.
Первая публикация об изменении контраста отражающих ЖК-дисплеев, измеренном с помощью моторизованного механического сканирующего гониоскопического аппарата и представленном в виде фигуры коноскопических направлений, была опубликована в 1979 году. [5]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ К. Теуниссен и др.: «Метрика, основанная на восприятии, для характеристики диапазона углов обзора матрицы дисплеи», JSID16/1(2008)27
- ^ Ch Maugin: «О жидких кристаллах Лемана», Bull. Соц. Фрэн. Мин. 34(1911)71)
- ^ Более подробная информация о коноскопии доступна. "здесь" .
- ^ Да, Гу: «Оптика жидкокристаллических дисплеев», Wiley Interscience, 1999 г.
- ^ «Новый метод определения характеристик и оценки оптического внешнего вида отражающих TN-ЖК-дисплеев», Displays 1979, стр. 12
- ISO 13406-2 :2000 «Эргономические требования к работе с визуальными дисплеями на основе плоских панелей. Часть 2. Эргономические требования к плоским дисплеям».
- ISO 9241-300: «Эргономика взаимодействия человека и системы. Часть 300: Введение в требования к электронному визуальному дисплею». Серия стандартов ISO 9241-300 устанавливает требования к эргономическому дизайну электронных визуальных дисплеев. Эти требования сформулированы как технические характеристики, направленные на обеспечение эффективных и комфортных условий просмотра для пользователей с нормальным или адаптированным к нормальному зрением. Для оценки проекта предусмотрены методы испытаний и метрология, обеспечивающие измерения и критерии соответствия. ISO 9241 применим к проектированию визуальной эргономики электронных визуальных дисплеев для выполнения разнообразных задач в самых разных рабочих условиях.