多基色顯示設(shè)備顏色再現(xiàn)一些關(guān)鍵問題的研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，多基色顯示成為當(dāng)前顯示領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。對(duì)比傳統(tǒng)的三基色顯示，其顏色更加鮮艷逼真，色彩過渡更加自然，具有更好的視覺效果。因此，多基色顯示也是未來顯示技術(shù)的一大發(fā)展方向。 隨著國內(nèi)外眾多的研究者對(duì)多基色顯示進(jìn)行了廣泛而深入的研究，一系列新的問題也接踵而來。首先是顯示色域和亮度關(guān)系的確定。對(duì)顯示色域，完備的描述應(yīng)當(dāng)是指明相應(yīng)的亮度。而多基色色域跟亮度的關(guān)系和傳統(tǒng)的三基色有所不同。前人提出了幾種算法，但只適用于

2、基色色品圖坐標(biāo)圍成的多邊形是凸多邊形的情況。而在時(shí)序顯示設(shè)備中，基色色品圖坐標(biāo)無法圍成一個(gè)凸多邊形。此類方法無法對(duì)這類顯示設(shè)備求解。其次，多基色顯示將更多的涉及色空間轉(zhuǎn)換。色空間換轉(zhuǎn)本質(zhì)上就是矩陣運(yùn)算。由于運(yùn)算量十分大，所以一般用三維線性插值做轉(zhuǎn)換運(yùn)算。插值法必然會(huì)引入誤差，近幾年，科研工作者和工程師對(duì)誤差的研究多為從數(shù)值分析和比較入手，并沒有從理論上對(duì)其根源進(jìn)行分析研究，所以無法對(duì)誤差的分布和大小做出理論上的解釋。最后，由于基色數(shù)目的

3、增多，多基色顯示設(shè)備的色溫設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的三基色有了本質(zhì)的區(qū)別。多基色的色溫設(shè)計(jì)所要做的是非方矩陣的求逆。而現(xiàn)有的方法依賴于特定的基色數(shù)目。即一旦基色數(shù)目超過一特定值，現(xiàn)有的方法就無從求解。 本文針對(duì)多基色顯示中的這三個(gè)主要問題進(jìn)行了研究。將Mang Ou-Yang算法用軟件實(shí)現(xiàn)。針對(duì)引入SLR技術(shù)的DLP顯示，提出了新的顯示色域與亮度的關(guān)系的求解方法。運(yùn)用泰勒理論分析當(dāng)今顯示領(lǐng)域普遍采用的三維線性插值法的誤差，并根據(jù)泰勒多項(xiàng)式展開

4、，在原有方法的基礎(chǔ)上，提出了一種新的四面體線性插值法。同時(shí)也分析了波動(dòng)誤差的來源。用非線性規(guī)劃解決了多基色顯示的色溫設(shè)計(jì)問題。 本文內(nèi)容涵蓋了理論研究、算法優(yōu)化、計(jì)算機(jī)輔助求解、軟件仿真、實(shí)驗(yàn)論證和數(shù)據(jù)分析等各方面，取得了一些具有創(chuàng)新性的研究成果。 首先，對(duì)于多基色的顯示色域和亮度的關(guān)系，本文在深入分析前人對(duì)此問題的研究成果的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了這些方法局限性的根源。針對(duì)這些局限及其根源，本文提出了一種新的求解方法：根據(jù)顯示設(shè)

5、備的對(duì)基色的具體處理方式，將基色分解，然后用計(jì)算機(jī)輔助對(duì)色域邊界進(jìn)行數(shù)值求解。該方法能很好的解決原方法所不能解決的問題，即無法求解凹多邊形色域。凹多邊形色域的典型代表是啟用SLR(Spoke Light Recapture)技術(shù)的DLP(Digital Light Processing)投影顯示設(shè)備。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能很好地描述DLP投影顯示設(shè)備的色域和亮度的關(guān)系。 其次，針對(duì)現(xiàn)今顯示設(shè)備中廣泛采用的三維線性插值法，文章運(yùn)用

6、泰勒理論，從數(shù)學(xué)角度對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)且深入的分析。對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)今普遍采用的四面體線性插值公式的結(jié)構(gòu)和三階泰勒展開式的結(jié)構(gòu)基本相同。各線性插值公式的區(qū)別在于截取泰勒展開式的長度和各因式的具體表達(dá)。通過研究，也發(fā)現(xiàn)此插值公式的誤差一部分來源于公式的首項(xiàng)。這從理論上，為誤差的來源找到了根源，也給出了線性插值的誤差的理論極限。根據(jù)上述研究發(fā)現(xiàn)，本文在原來的四面體線性插值法的基礎(chǔ)上，修改了首項(xiàng)的表達(dá)式，提出了一種新的四面體線性插值法。計(jì)算分析表

7、明新的線性插值公式可以有效地減小插值所帶來的誤差，精度可以提高3％-9％，同時(shí)也可以進(jìn)一步簡化計(jì)算過程。 最后，針對(duì)多基色顯示的色溫設(shè)計(jì)，在分析總結(jié)前人的研究工作的基礎(chǔ)上，提出了一種新的解決方法。色溫設(shè)計(jì)就在于求解逆矩陣。多基色色溫設(shè)計(jì)的根本問題就是所要求解的矩陣是非方矩陣。本文用非線性規(guī)劃解決這個(gè)問題。根據(jù)顯示標(biāo)準(zhǔn)的要求和具體硬件設(shè)備，構(gòu)造出非線性規(guī)劃所需要的約束條件和目標(biāo)函數(shù)，最后求得各個(gè)基色的亮度的相對(duì)關(guān)系，以達(dá)到色溫設(shè)計(jì)