（轻工技术与工程专业论文）彩色crt色彩特性及色彩空间转换方法的研究.pdf

摘要 v 8 4 3 3 6 5 论文题目：彩色c r t 色彩特性及色彩 空间转换方法的研究 工程领域：轻工技术与工程 作者姓名：许宝卉签名 导师姓名：张二虎签名 答辩日期：2 0 0 5 5 摘要 为了在开放式印刷系统、电子出版及网络出版系统中精确的传递和再现色 彩，国际颜色协会( i c c ) 制定了i c c 色彩管理标准。其中彩色c r t 显示器是印前 系统的重要组成部分，它的呈色性能、色彩空间转换模型的精度等将会直接影 响到彩色图像的显示效果。同时，对其色彩进行管理，可以将它用于软打样。 因此对显示器色彩特性及其色彩空间转换模型的研究具有重要的学术和应用价 值 本课题在对彩色显示器色彩管理中i c c 标准及特征描述文件格式分析的基 础上，利用c + + 程序在显示器上形成了十一级非均匀分割的1 3 3 i 个色块，并用 美国x - r i t e ( 爱色爵) 公司生产的c o l o rm o n i t o ro p t i m i z e r 色度计对各色块 进行了精确的、多参数的测量，然后利用实验所得的数据对显示器的色域、磷 粉的恒常性、时间均匀性、空闰均匀性、通道的独立性等呈色特性进行了深入 的研究和分析并根据i c c 提供的均匀色彩空间，用阶调矩阵模型以及兰维查 找表模型建立了r g b - c i e x y z 以及r g b - c i e l a b 色彩空间转换模型，对两种模型 进行了曲线拟合、色差计算、精度分析，并利用不同的拟台方法改进了模型， 进行了精度评价取得了较好的结果 本课露的研究对彩色c r t 色彩特性的评价、c r t 用于软打样具有一定的参考 价值为今后深入研究打下了理论基础、积累了实践经验。开发出的软件在印 前系统中具有一定的应用价值。 关键词：色彩管理系统、显示器呈色特性、阶调艇阵模型、查找表 a b s t r a c t t i t l e ：r e s e a r c ho nt h ec h a r a c t e r i s t i c so fc o l o rc r t a n dt h ec o n v e r s l 0 n l e t h o d so fc o l o rs p a c e s p e c i a l t y ：t e c h n o l o g ya n de n g i n e e r i n go f l i g h ti n d u s t r y a u t h o rn ame：(sigrmture： i n s t r u c t o r ：( s i g n a t u r e ： ( s i g n a t u r e a b s t r a c t a c e u r a t e l yc o m m u n i c a t i n ga n dr e p r o d u c i n gc o l o ri n f o r m a t i o nh a v ea l w a y s b e e nb e i n gt h ec o l o rm a n a g e m e n ts y s t e m st a r g e ta n da ni m p o r t a n ts u b j e cl f o rs t u d ya m o n gd i f f e r e n td e v i c e s i no r d e rt om e e t i n gt h en e e d so f t h e d e v e l o p m e n to fo p e n i n gp r i n ts y s t e m 。e i e c i r o n icp u b l is h i n ga n dn e t w o r k p u b l is h i n g s e v e r a lc o m p a n i e sf o r m e dt h ei n t e r n a t i o n a lc o f o rc o n s o r t i u m ( i c c ) ，a n dt h e yf o r m u l a t e dt h er e l a t i v es t a n d a r d s 。w h i c hh a v e b e e n p u s h i n go nt h ec o l o rm a n a g e m e n ts y s t e m ( c m s ) a n ds o f t w a r ep r o o fi n gto d e v e l o pi nt h ed i r e c t i o no fo p e n i n ga n ds t a n d a r d i z a t i o n i tisp r a c t i c a i a n da c a d e m i ct os t u d yt h ec h a r a c t e r i s t i c so fc o l o r f u lc a ta n dt h em e t h o d s o fc h a n g i n gc o l o rs p a c e i nt h i s p a p e r ，a c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i s o fi c cs t a n d a r da n d c h a r a c t e r i s t i c sp r o f i l e s ，t h ec r ti sd i v i d e di n t o 1 3 3 1c o l o rs q u a r e ， w h i c hi sm a d eo f1 1g r a d e sa n di sn o tu n i f o r mb yu s i n gt h ep r o g r a mc ” u s i n gc o l o rm o n i t o ro p t i m i z e rc 0 1 0 rs q u a r ei sm e a s u r e da c c u r a t e l y t h is p a p e rp r o v i d e st h ec h a r a c t e r i s t i c so fc r t ，s u c ha sc o l o rs p a c e ，s t a b i l i t y o fp ，t i m eo fu n i f o r m s p a c eu n i f o r m ，c h a n n e li n d e p e n d e n t u s i n gt h ei c c u n i f o r mc o l o rs p a c e ，t o n e m a t r i xm o d e la n df i n d i n gt a b l e ，t h em o d e l so f r g b c i e x y za n dr g b c i e l a ba r ef o u n d e d ，w h i c ha r ec r o s s e dc u r v ei n t a t i n g ， c a l c u l a t i n gc o l o re r r o r ，a n a l y z i n ga c c u r a t e t h u st h em o d e ls a r e i m p r o v e d t h ep r i m a r ya t t e m p ta n dp r o b i n ga r ec o n d u c t e dt oa c c e i e r a t et h e d e v e l o p m e n to ft h eo p e nc o l o rm a na g r e e m e n ts y s t e mb yt h e1i n k o fc m s a n di c cs t a n d a r d s ，w h i c hl a y sat h e o r e t i c a lb a s ea n da c e u m u l a t e st h e p r a c t i c ee x p e r i e n c ef o rt h ef u r t h e rs t u d yi nt h ef u t u r e a n dt h ed e v e l o p e d s o f t w a r eh a sc e r t a i na p p li e dv a l u e si nt h ep r e p r e s ss y s t e m 【k e y w o r d , i ：c o l o rm a n a g e m e n ts y s t e m ，c o l o rc h a r a c t e r i s t i c so fc a t ，t o n e m a t r i xm o d e l ，l o o k i n g u pt a b l e 第1 章绪论 1 绪论 1 1 彩色c r t 显示器色彩特性研究目的 随着跨媒体信息传播的应用越来越广泛，不同平台上的色彩再现如 何保持一致成了经常遇到的问题。如：扫描仪扫描的结果和原稿差距很 大，屏幕上显示的颜色和数字打样出来的结果不同，不同的计算机显示 同一个文件颜色不一致等，这究竟是为什么呢? 产生这种差异的原因有 很多，其主要原因有两个：其一是它们所能表达的颜色范围不同，也就 是每种设备的色域不同：其二是星色方式不同，也就是形成颜色的基本 原理不同；扫描仪和显示器采用的是红( r ) 、绿( g ) 、蘸( b ) 色光加 色呈色法，而打印输出设备采用的是黄( y ) 、品红( m ) 、青( c ) 、黑( k ) 色料减色呈色法；而且r g b 色空间所含的颜色范围要比c m y k 色空间 所含的颜色范围大，从而造成了二者表现的颜色不一致 t l 。 彩色显示器是用来传达颜色信息的重要工具，也是计算机系统不可 缺少的外部设备。但是，由于制造屏幕的厂家很多，不同品牌、不同型 号显示器质量和性能不同，表现出来的色彩无法统一，加上使用者自行 调校后，更是没有一致的标准，为了减少色彩在不同设备和系统上造成 差异，很有必要建立一个色彩管理系统，实现对色彩的管理，使得无论 使用何种设备，都呈现出一致的颜色。为此我们有必要对显示器的特性 进行综合分析，为建立开放环境下的彩色显示器的色彩管理系统打好基 础、作好准备乜，。 1 2 色彩管理与色彩空间转换 2 0 世纪七八十年代彩色电子印前系统已经具有编辑图文、排版和色 彩控制等功能，但每个印前系统彼此之间并不兼容，8 0 年代后期到现在， 电脑及软件发展迅速，先后出现数字输出印版及数字印刷技术，初期的 西安理工大学工程硕士学位论文 色彩管理产品互不兼容，正因为这些数字产品逐渐普及，发展商开始明 白兼容的重要性。1 9 9 3 年由八大电脑及电子影像发展商所组成的国际色 彩联盟( i c o ) ，提出了色彩管理的技术，它是应用c l e 国际色彩标准委 员会所制定的色彩坐标系统，将一般数字化色彩数据利用l c cp r o f i i e 的方法，使设备色彩的特性不会因为设备媒体的改变而使得色彩改变。 色彩管理的关键问题首先是色彩空间的问题，也就是r g b 与c i e x y z 或 c i e l a b 之间的关系。“1 色空间是以强度值来表示颜色的模式，色空间指定色彩信息一般采 用一、二、三或四维空闻来表示强度值，从外观看，经常以各种固体形 状如立方体、锥形物或多形体来表示这些空间，常用的色彩管理软件支 持几个不同的色彩空间以方便用户使用。下面介绍几种与课题相关的色 空间。吲 l 、r o b 色空间 红( r ) 、绿( g ) 、蓝( b ) 三种颜色是色光加色三原色。理论上， 由r g b 三色以任意比例混合，可得到自然界中的所有颜色。 彩色扫描仪或彩色显示器均以r g b 色空间来表示图像信息。扫描仪 从图像上读某一象素时，记录了它所反射的k g b 三色光量，然后经光电 藕合元件c c d 将此光量转换成r g b 三色数据。显示器从主枫接收到图 像信息后，根据r o b 三色值驱动显示器r g b 三个电子枪发射电子，激 发显示器屏幕上的r o b 三色磷粉发光，从而显示出颜色。不同扫描仪扫 描同一幅图像时，因为光电耦合元件的种类不同，转换原理也不同所得 的r o b 值是不同的：不同的显示器显示同一幅图像时，所用的阴极发射 枪不同，荧光材料不同，所显示的颜色也不同因此我们说 r o b 色空间 是与设备有关的色空间。 2 、c i e x y z 标准色空间 c i e x y z 标准色空间是建立在人眼视觉基础上的空间，是人眼感知 颜色后对颜色的真实陈述。颜色的表示不取决于任何设备，是与设备 2 第1 章绪论 无关的色空间。在设备色空间到设备色空问的转换中，可作为中间转 换色空间但c i e x y z 色空间也存在着缺点：一是表色不直观，人们难 以想象一组x 、y 、z 值表示的色彩是一种什么样的颜色；二是在色度 上呈不均匀性，即两个不同颜色之间的距离不能反映出入们色彩感觉 差别的大小，也就是说在c i e 色度图中，在不同位置，不同方向上颜 色的宽容度是不同的，这使得在c i e x y z 色空间中不能直观的评价颜色。 3 、c i e l a b 标准色空间 c i e l a b 标准色空间是c i e x y z 标准色空间经过非线性变换而得 到的、与设备无关的均匀颜色空间，常用于设备色空间与设备色空间 进行转换的中间色空间。其优点是当颜色的色差大于视觉的识别阈值 ( 恰可察觉) 而又小于孟塞尔系统中相邻两级的色差值时，能较好地 反映物体色的心理感受效果。因此在颜色转换或颜色复制中，常用于 评价转换或复制的颜色效果。 c i e l a b 色空间的l 、a 、b + 及其色差的计算公式如下“： r ；1 16 f 羔卜1 6 l kj 口一s o o | ( 封一( 驯 n 2 掴；俐 其中：x 、y 、z 为样品色的三刺激值，x n 、y n 、z n 为c i e 标准照明 体照射在完全漫反射体上，再经过完全漫反射到观察者眼中的白色刺激 的三刺激值，对显示器来说，可以取自点的三刺激值。l 为心理明度， a 、b 为心理计量色度。 c i e l a b 色空间的两色度值( l l 、a 1 、b l * ) 和( k 、a 2 、b 2 * ) 之间 西安理工大学工程硕士学位论文 的色差ae 。b 由下式决定： 域= 掘而函了丽 其中：l 。= l i + k 8 * r e a l 。- a 2 b + = b l 堍 1 3 课题的主要内容 通过对彩色显示器呈色特性的研究和分析，建立显示器色彩空间 转换的模型及算法，了解显示器设备特征描述文件i c c 的格式，为下 一步完成支持i c c 格式的色彩管理软件提供设备的颜色信息，以达到 能在显示器上正确重现图像色彩的目的。 主要内容： 1 、了解色彩管理的意义和实现色彩管理所必须的条件。 2 、掌握显示器的工作原理及呈色特性。 3 、对显示器进行测色实验。 4 、根据实验数据对显示器的色彩特性进行分析。 5 、建立色彩空间转换模型，实现设备相关到设备无关色空间的转换， 为i c c 特征文件做准备。 6 、评价算法模型，进行精度分析。 6 、评价算法模型，进行精度分析。 4 第2 章彩色显示嚣的呈色原理及色彩的产生 2 彩色显示器的呈色原理及色彩的产生 显示器是计算机系统中的输入输出设各也是印刷系统的重要组成 部分，它对颜色的显示效果直接影瞎着彩色图像的复制质量，因此， 对显示器的色彩特性进行研究和分析在印前的图像色彩处理中有着很 重要的意义。目前用于印前的显示器主要有阴极射线( c r t ) 显示器和 液晶显示器，它们的色彩空间均为r g b 加色空间。 计算机处理的是数字信号，而显示器主要采用模拟电路，因此实 现主机c p u 控制下在屏幕上显示出相应的字符、图形或图像，必须将 主机内并行的数字信号转换为串行的模拟信号，并提供相应的控制信 号，再送往显示器，这个工作是由显示适配器( 通称显卡) 完成的， 显卡决定着显示器显示颜色的多少和显示图像的质量，通常将它和显 示器称作计算机的显示系统1 7 | o 2 1 彩色0 r t 显示器的工作原理 计算机控制的c r t 显示器的里色系统主要由以下几部分组成“1 图2 - 1计算机控制的显示系统 图形控制器位于c p u 与显示器之间的数据通道上，可对被写入显 西安理工大学工程硕士擘位论文 示存储器的数据执行与、或、非、异或和循环移位等逻辑运算。 显示存储器是一种动态的随机存储器，以一定的数据格式完整地 保存着所要显示的一幅图像，主机c p u 通过向其写入数据来实现图像 的显示。 查找表用来定义不同颜色的红、绿、蓝成分，它是根据显示存储 器中来的数据从表中查出颜色的三原色成分，然后对c r t 的红、绿、 蓝三原色进行亮度调节，从而产生不同的颜色( 对查找表方式显示而 言) 。 数模转换器将r g b 数字驱动值转换成模拟的相对应于红、绿、蓝 的三种电压信号，送给视频信号处理电路。 视频信号放大器将相应于红、绿、蓝的模拟电压信号放大，送至 视放末级电路进一步放大，由电子枪发射电子柬去激励显像管上的红、 绿、蓝磷粉生成颜色。 同步信号处理器用以对行、场的振荡进行多种自动控制。 c r t 控制器用来产生各种时序信号，以对显示器的光栅扫描及屏 幕刷新进行同步控制。 主机将图像的r g b 值送入显示存储器，每个像素的红、绿、蓝信 息便以数字值的形式存储在显示存储器中，显存中读出的数字值经颜 色查找表转换成红、绿、蓝三原色的亮度值( 2 4 位真彩色显示不需查 找表，像索值就是三原色的亮度值) 。得到的三原色数字值经数模转换 器( d a c ) 进行数模转换，数模转换的位数决定了得到的模拟信号的 精度。模拟信号经视频信号放大器放大，驱动电子枪发射电子柬打在 荧光屏上，呈现出颜色“。 彩色c r t 显示器主要由管壳、电子枪、聚焦装置、水平和垂直偏 转装置、荫罩及荧光屏等组成，其基本工作原理是：对应于红、绿、 蓝三基色由视频信号放大器输出的三个模拟电压信号激发三支电予枪 发射电子，电子被加速极加速、聚焦极的电子透镜聚焦成很细的三条 6 第2 章彩色显示器的呈色原理及色彩的产生 电子束，高压强电场进一步加速，以极高的速度轰击荧光屏上磷光粉， 将电能转换为光能。电子柬在射向荧光屏的途中，还受到行、场偏转 线圈磁场的作用，控制它作扫描运动，以达到屏幕的各个角落。同时， 加在阴极上的视频信号，不断地改变着阴极与栅极之间的电位差，这 样，图像信号的幅度变化就被转换成屏幕上的亮暗变化。由于扫描同 步。就能在荧光屏上出现图像。 荧光屏上按一定规律涂有红、绿、蓝三种磷粉，形状有条状和点 状两种，它们按红、绿、蓝三个一组进行排列，每组对应于一个象 素，共有几十万个象素。为使一电子束只能轰击到种颜色磷光粉， 在荧光屏前有一个叫荫罩的装置，它是一个上面布满小孔的金属平板， 电子柬穿过小孔到达荧光屏，由于三个电子束不相重含，它们射向荫 罩上同一点的入射角也不同，当穿过荫罩孔以后，三电子束到达荧光 屏上三个分离的点上，保证每支电子枪所发出的电子柬只会击亮一种 颜色的磷光粉。由于这三个小点离的很近。人们无法分辨出这三个小 点，因此感受的颜色是这三个小点的颜色综合，在整个屏幕上几十万 个不同颜色的象素组成一幅彩色图像。 由于磷光粉发出的亮度随时间按指数衰减，电子束必须以一定的 频率不断尉新屏幕，才能使图像持续，稳定的显示在屏幕上，每秒钟 屏幕刷新的次数称为刷新率。目前，显示器的刷率一般在5 0 9 0 h z 之 间，用于屏幕软打样的显示器要求刷新率至少为7 0 h z 。由于人眼在生 理上有视觉暂留特性，因此，通常情况下我们是不会有感觉的n ”。 2 。2 彩色o r t 显示器的色彩表示方法 由于最终驱动电子枪发射电子束击打荧光屏的信号是模拟电压信 号，理论上应具有无限的色彩显示和传输能力。而计算机和显卡都只 能处理数字信号，图像文件的数据位数和显示存储器的处理能力是限 制呈色级数的制约因素。目前、显卡上的显存基本上能满足2 4 位真彩 西安理工大学工程硕士学位论文 显示的需要，主机传来的数据文件可以是2 4 位，每个基色占8 位，共 有( 2 8 ) 3 = 2 “= 1 6 7 7 7 2 1 6 种色彩1 1 1 | 。 2 。3 彩色o r t 显示器色彩的产生和实现 彩色c r t 显示器色彩的产生可以通过很多种办法，比如：可以利用 p h o t o s h o p 软件，根据给定不同的r g b 三刺激值，产生不同的色块，其 次，还可以利用各种应用程序，根据需要来产生色块。 本课题中，为了研究和分析数据的需要，我们将r g b 的数字驱动值 由0 到2 5 5 按每隔3 2 进行九级分割，并且在亮调和暗调区各加一级， 这样在0 到2 5 5 之间进行十一级分割，用c + + 程序来实现，r g b 不同的 组合共产生了1 1 1 l l i = 1 3 3 1 个色块，以下是程序的部分内容。 ，t h es y s t e mc a l l st h i st oo b t a i nt h eg u r s o rt od i s p l a yw h i l et h eu 辩rd r a g s l lt h em i n i m i z e dw i n d o w h c u r s o r c g e n c o l o r d i g ：o n q u e r y d r a g l c o n 0 r e t t l r l 3 ( h c u r s o r ) m _ h i c o n ； # d e f i n en n c r e a s e ( i ) i f ( i = 2 2 4 ) “= 1 6 ： e l s e i + 芎3 2 ： ) 桦d e f i n ed e c r e a s e ( i ) 8 第2 幸彩色显示嚣的呈色原理及色彩的产生 i f ( i 2 2 4 ) i - = 1 6 ； ) e l s e i 一3 2 ； ) ) v o i dc g e n c o l o r d l g ：o n n e x t o t o d o ：a d dy o u rc o n t r o ln o t i f i c a t i o nh a n d l e rc o d eh e r e i n c r e a s e ( m _ i r e d ) ，m _ i r e d + = 3 2 ； i f f m _ i r e d 2 5 6 ) m _ i r e d = 0 ； i n c r e a s e ( m _ i g r e e n ) m _ i g r e e n + = 3 2 ； i 坟mi c r r e e n 2 5 6 ) m _ i g r e e n 。0 ； i n c r e a s e ( m _ i b l u e ) mi b l u e + = 3 2 ； a d j u s t r g b t o p a i m 0 ； i f 【m l i r e d 2 篁2 5 6 & i q j g r n 一2 5 6 & m - j b i u e 一2 5 6 ) g e t d i g l t e m ( i d c _ n e x t ) - e n a b l e w m d o w ( f a l s e ) ； ) e l s e g c t d l g l t e m ( i d c _ n e x t ) - e n a b l e w i n d o w 0 ； ) g e t d i g l t e m ( i d c _ p r e v ) - e n a b l e w i n d o w 0 ； u p d a t e d a t a ( f a l s e ) ； p a i n t 0 ； 西安理工大学工程硕士学位论文 v o i dc g e n c o l o r d l g ：o n l h v o t o d o ：a d dy o u rc o n u o ln o t i f i c a t i o nh a n d l e rc o d eh e r e d e c r e a s e ( m _ i r e d ) ，m _ i r e d - = 3 2 ； i f ( mi r e d e n a b l e w i n d o w o ； ) g e t d l g l t m ( i d c _ n e x t ) - e n a h l e w i n d o w 0 ； u p d a t e d a t a ( f a l s e ) ； p a i n t o ； v o i dc g e n c o l o r d l g ：a d j u s t r o b t o p a i n t 0 mj r e a 】r 。mi r e d ，mi r 哺l g = 啦j g l 臀l l m 诹脯m 2 锄i b l u e ； i f ( m _ i r e a l r 一- - - - 2 5 6 ) m _ i r e a l r = 2 5 5 ； i f ( mi r e a l g 一- - - 2 5 6 ) ( m _ i r e a l g = 2 5 5 ； 1 0 第2 章彩色显示器的呈色原理及色彩的产生 v o i dc g e n c o l o r d l g ：p a i n t o c d c p d c ；d e v i c ec o n t e x tf o rp a i n t i n g p d c = g c t w m d o w d c ( ) ； c b r u s hb r u s h ( r g b ( m _ i r e a l r , m _ i r e a l g , mi r e a l b ) ) ； c p e n p e n ( p s _ s o l i d , 1 ，r g b ( m i r e a l r , m i r e a l g , m _ i r e a l b ) ) c b r u s h p o l d b r u s h = p d c - s e l e e t o b j e c t ( & b r u s h ) ； c p e n + p o l d p e n = p d c - s e l e e t o b j e c t ( & p e n ) ； p d c e l l i p s e ( & mr c c i r e l e ) ； p d c - s e l c e t o b j e e t ( p o l d b r u s h ) ； p d c - s e l e e t o b j e c t ( p o l d p e n ) ； ) 硒 笱= 暑i 西安理工大学工程硕士学位论文 3 彩色c r t 显示器色彩特性研究 3 1 显示器的校准 显示器在出厂时已经校正过，但随着时间的推移、使用环境的变 迁等原因仍需经常校正，显示器需要校正的鲞包括亮度与对比度、伽 马值、白平衡( 色温) 等”。 白场平衡的色温可根据具体要求选用标准照明体d 6 5 、c 或其它合 理的色温基准。这里结合彩色显示器的图像显示要求而选用d 6 5 标准照 明体作为彩色显示器的白场标准，色温为6 5 0 0 k ，色度坐标是 x = 0 3 1 3 ，y = 0 3 2 9 ，同时考虑到彩色显示器模拟颜色的主要目的是人眼视 觉评估和研究，故应使白平衡的最大亮度等于人眼视觉对白色的最高 允许亮度主观评价值，其值约为8 8 c d m 2 “”。 伽玛值的大小会影响图像高光与暗调的分布情况。 实验时若系统中安装有p h o t o s h o p 软件后，也就装载了较为简单 的色彩管理系统，绘我们校准显示器的显示特性提供了一定的方便。 可以从“我的电脑”中打开“控制面板”，使用“a d o b eg a m m a ”实用 程序，一步一步地校准显示器，而不需要用测量仪器。这种校准有助 于消除显示器的偏色，使显示器的灰色尽可能地呈现中性“”。 在调校显示器时，还需要注意以下几个条件： 1 ) 、保证显示器处于稳定工作状态，即正棠开机半小时以上。 2 ) 、保证环境光处于正常工作时所能保持的状态，尽量去除干扰 光。 3 ) 、关闭所有桌面图案并将显示器背景色调成亮灰色。 第3 章彩色c r t 显示嚣色彩特性研究 3 2 实验数据的测试 3 2 1 测试仪器及校准 l 、x - r i t e ( 爱色丽) c o l o rm o n i t o ro p t i m i z e r 测色仪。 2 、彩色c r t 显示器：神舟纯平显示器( 型号7 8 6 4 ) 。 3 、辅助测量圈像处理软件：p h o t o s h o p 7 0 、c o l o r s h o p 2 5 。 测量前，用p h o t o s h o p 中a d o b eg a m m a 工具将显示器调到一个固 定状态，其中色湿跣s ，用标准黑板对爱色丽测色仪标定一次：并对显 示器、测色仪进行半个小时的预热，使它们进入稳定的工作状态“”。 3 2 2 实验数据方案的选择 1 、用c + + 程序编写产生色块，要求每隔3 2 为一个级差，在暗调 和亮调部分各加一级1 6 和2 4 0 ，这样就将0 - - 2 5 5 非均匀地分成十一个 等级，r 、g 、b 三基色的不同组合共有1 1 1 1 1 1 = 1 3 3 1 个色块。 2 、爱色丽测色仪测量并记录各个色块的r g b 驱动值、l a b 值、 x y z 值、x y 坐标值以及在爱色丽i c c 管理下r g b 测量值。 3 、在不同的时间、同一个环境下对同一个色块进行同参数测量并 记录数据。 4 、在同一个时间对同一个色块在屏幕上的不同地方进行测量。 5 、测量仪器不动，对同一色块不同点的色彩数据进行测量和记录。 6 、将测量数据整理分类。 3 3 显示器色域分析 通过实验，我们测得了神舟7 8 6 n 显示器大量色块的数据，在x y y 空间内利用m i c r o s o f te x c e l 软件，以x 为横坐标，以y 为纵坐标，画出 x y 的关系图，便得到这个显示器的色域，如图3 一l 所示。 西安理工大学工程硕士学位论文 3 _ l 神舟7 舶哦示曩的色壤啊 再和c i e l 9 3 l 色度图所给出的二维色域图进行比较，可以发现显示 器的色域的确是三角形，丽且边缘比较规则，三角形的三个顶点分别 是( 2 5 5 ，0 ，o ) ，( 0 ，2 5 5 ，o ) ，( 0 ，0 ，2 5 5 ) ，显示器的白点是( 2 5 5 ， 2 5 5 ，2 5 5 ) ，黑点是( 0 ，0 ，0 ) 。 3 4 显示器通道独立性暨相千误差分析 彩色显示器的色度测量所遵循的理论基础是三基色原理，或称三 刺激值的可加性原理。从理论上说，三基色原理的正确性是无庸置疑 的，其确定的条件是三通道相互独立，但实际的显示器三通道存在着 相互干扰，而且还存在着黑点的影响，使色度合成过程中该原理未必 完全成立”。 下面是我们对测量数据的分析。 1 、选择显示器的驱动参数红、绿、蓝分别为9 6 、1 6 0 和2 4 0 ，以 单通道值驱动电子枪，同时测量显示器的三刺激值及其它参数，结果 如表3 - l 所示 1 4 苎! !塑垒! ! ! 墨至堡垒墅堕竺堡壅 表3 - 1 r g b 单避道驱动时的x y z 测量值 rgbx y z y 2 4 0o03 8 5 l1 7 42 2 1 0 6 6 2 60 2 9 9 4 1 6 0ooi 5 t 36 9 l1 1 6 o 6 5 4 50 2 9 5 7 9 6oo5 2 52 4 30 6 5 0 6 3 0 3o 2 9 2 3 o 2 4 0o 3 9 5 6 81 71 3 2 60 3 2 6 70 5 6 3 7 0 1 6 001 6 9 82 8 3 35 5 90 3 3 3 5o 5 5 6 6 09 606 2 29 3 32 0 9 0 3 5 2 4o 5 2 9 l 0o2 4 02 2 2 61 0 - 31 1 3 5 6 o 1 5 2 4o 0 7 0 5 0 01 6 01 0 2 64 8 64 80 6o 1 6 2 4o 0 7 6 9 d09 64 5 12 2 31 7 2 7 0 1 8 7 7o 0 9 2 8 2 、根据表3 1 的数据，采用叠加原理计算显示器的色度三刺激值， 计算公式为下式“，计算结果列于表3 2 。 x = x ( r ，0 。0 ) + x ( 0 ，g ，0 ) + x ( 0 ，0 ，b ) y * = y ( r ，0 ，0 ) + y ( 0 ，g ，0 ) + y ( 0 ，0 ，b ) z * = z ( r ，0 ，0 ) + z ( 0 ，g ，0 ) + z ( 0 ，0 ，b ) 3 、上述红、绿、蓝参数9 6 、1 6 0 和2 4 0 的组合值分别驱动显示器， 用爱色丽测色仪测量显示的三刺激值x 、y 、z ，将测量所得的结果也 列于表3 2 。 表3 - 2 r g b 取不同组合时显示器的x y z 测量值和计算值 r gbxyzx ty *z *误麓 2 4 02 4 0 2 4 09 4 7 89 1 7 81 2 70 31 0 0 2 79 5 8 71 2 9 0 37 1 3 2 2 1 6 0 1 6 01 6 04 0 8 93 93 75 4 0 74 2 5 44 0 0 l5 4 ，8 li 9 1 8 3 9 6 9 6 9 6l t 2 8 1 3 5 3】8 毒9 1 5 。9 8 1 3 9 92 0 0 l2 3 2 6 4 2 柏2 4 01 6 08 4 5 88 8 1 46 i 0 48 8 2 79 0 4 36 3 5 35 0 0 6 0 2 4 02 4 09 68 0 98 7 5 33 0 0 48 2 5 28 83 2 7 43 1 8 3 6 2 4 0 1 6 02 4 0 7 4 5 8 5 3 9 71 2 1 7 7 7 7 7 5 5 6 0 31 2 1 3 63 8 0 2 7 2 4 0 9 62 4 06 3 6 93 5 2 i1 1 7 8 4 6 6 9 9 3 7 0 31 1 7 8 63 7 6 8 7 1 6 0 2 4 02 4 0 7 3 5 6 8 2 3 51 2 7 3 6 7 7 0 6 8 5 3 81 2 7 9 84 6 7 0 7 9 6 2 柏2 4 06 4 3 67 8 4 41 2 74 9 6 7 0 l 8 0 91 2 7 4 73 6 3 0 6 5 西安理工大学工程硕士学位论文 2 4 01 6 01 6 06 3 3 44 9 3 55 4 3 l6 5 7 55 0 5 95 5 8 63 1 0 7 4 2 4 09 69 64 7 3 9 2 8 2 1 9 24 9 2 42 8 9 62 1 5 7 3 1 0 l l 1 6 01 6 02 4 05 3 5 64 5 1 21 2 4 5 35 4 5 44 5 5 41 2 0 3 l4 3 5 2 6 9 6 9 6 2 4 03 2 8 32 1 4 7 1 2 2 2 l3 3 7 32 2 0 6“6 36 0 0 7 2 1 6 02 4 01 6 06 2 7 57 9 o l6 0 76 5 0 67 9 9 46 2 4 83 0 6 0 9 9 62 4 09 64 8 2 7 3 7 62 9 0 34 9 2 67 2 8 33 1 i 82 5 7 1 2 4 、计算相加原理所得的值和测量值之间的色差值，将计算结果也 列于表3 2 中。计算误差公式利用：a = ( x ) 2 + ( 】，) 2 + ( z ) 2 5 、结果分析 1 ) 、由表3 2 中x y z 的计算值和测量值比较可知，显示器的三基 色刺激值不满足完全的迭加定律。 2 ) 、表3 2 中的x y z 计算值普遍略大于测量值，说明r g b 三通道 之间有相互抑制作用。 3 ) 、由于“黑点”( r = g = b = 0 时，x = 0 9 3 ，y = 0 4 7 ，z = 0 4 4 ) 的存 在，又经过了三次迭加，使x y z 计算值加大，若去除黑点，误差将会 更小。 4 ) 、当r g b 的值比较大，像( 2 4 0 、2 4 0 、2 4 0 ) 、( 1 6 0 、2 4 0 、2 4 0 ) 、 ( 2 4 0 、2 4 0 、1 6 0 1 ，而且亮度值y 也比较大时，误差值也比较大。这 一结果证实，在较高亮度显示时，由于红绿蓝通道的取值较大，它们 之间的相互影响作用也大。因此，为了避免产生大的相互干扰误差， 应避免让显示器工作在商亮度区域1 2 2 1 。 3 5 磷粉恒常性分析 显示器的发光是由于在羼幕上涂有三色荧光粉，它们在高速电子 的轰击下发出一定的光，这些荧光耪是由r g b 三种颜色组成而且是按 一定的规律捧列的，这样它们发出的光根据色光迭加原理就形成了世 间万千种的颜色。因此，荧光粉的质量如何，就会直接影响着显示器 1 6 第3 章彩色c r t 显示器色彩特性研究 的显色效果，它的变化也会带来颜色的变化。而且，随着时间的推移， 磷粉的老化，也会对显示器的显示效果有影响“”。 磷粉的值常性，也就是彩色显示器上的磷粉在不同的数字驱动值 的激发下，r g b 磷粉各自的色坐标不变，只是亮度发生变化的特性。 袭3 - 3 r g b 单通道测量x y 色坐标数据 r ( c , , - b - 0 )yg ( r - b - o )yb ( r j g t 0 )y 00 5 0 5 30 2 5 5 3ro0 5 0 5 30 2 5 5 3 00 5 0 5 30 2 5 5 3 1 60 5 1 0 00 2 6 0 01 60 4 7 0 00 2 9 0 01 60 4 5 2 90 2 5 0 0 3 20 5 3 1 30 ，2 6 7 93 20 4 3 1 20 3 7 6 l3 20 3 8 6 90 2 3 8 3 6 40 5 9 3 50 + 2 7 5 76 40 3 7 7 60 4 8 66 40 2 5 7 70 1 4 5 1 9 60 6 3 0 30 2 9 2 3 9 6 0 3 5 2 40 5 2 9 l 9 60 1 8 7 7o 0 9 2 8 i 2 8 0 6 4 9 80 2 9 3 4 1 2 8 0 3 4 0 30 5 4 7 5 1 2 80 1 7 1 90 0 8 2 7 1 6 00 6 5 4 50 2 9 5 71 6 00 3 3 3 50 5 5 “1 6 00 1 6 2 40 0 7 6 9 1 9 20 6 5 9 50 2 9 8 71 9 20 3 2 9 20 5 6 1 71 9 20 1 5 3 70 0 7 5 3 2 2 40 6 6 1 40 2 9 9 i2 2 40 3 2 7 6o 5 6 3 52 2 4 o 1 5 4 60 0 7 2 2 4 0 0 6 6 2 60 2 蝌 2 4 0 0 3 2 6 70 5 6 3 7 2 4 00 1 5 2 400 7 0 5 2 5 5o 6 6 2 7o 2 9 9 52 5 50 3 2 5 90 5 6 4 02 5 5o 1 5 0 90 0 6 9 3 观察显示器在单通道数字驱动时所测得的色坐标值，我们可以发 现虽然x 、y 的测量值变化很小，但总还是存在一定的变化，而且在暗 调部分极不稳定，r 通道变化幅值为a x = o 1 5 2 7 ，ay = 0 0 3 9 5 ，g 通道 变化幅值为ax = 0 1 4 4 1 ，ay = 0 2 7 4 0 ，b 通道变化幅值为ax = 0 3 0 2 0 ， ay = 0 1 8 0 7 ，它们对颜色显示的稳定性有一定的影响。 3 6 空间均匀性分析 高速行驶的电子之所以能到达屏幕的每一个角落激发该击的 磷粉产生光谱辐射，是因为有行、场偏转磁场的作用，但是由于电 子自身的重力、偏转线圈的质量、荧光屏的质量、磷粉的涂布排列 质量等的影响，磷粉的光谱辐射特性在熬个屏幕上不够均匀，这种 7 西安