1、1 數字電視顯示設備性能的測量數字電視顯示設備性能的測量 中國電子科技集團公司第三研究所 劉劉 全全 恩恩2 前言前言 我國數字電視從1999年50年大慶開始試播數字高清晰度電視到今年60年大慶正式播放地面數字高清晰度電視，歷經了10年的時間。在這期間，我國成功地完成了衛星、有線和地面數字電視的傳輸和廣播，同時在我國家電市場上被不同成像原理的電視機和顯示終端如LCD、PDP數字高清晰度電視和投影機所占領。為適應數字電視的快速發展和保證數字電視的質量，我國投入了大量的物力和技術力量，并制定了相關的技術標準。 本講的主要內容： 1、有關我國數字電視標準的制定情況； 2、對不同成像原理的電視顯示終端

2、的性能、技術參數 要求及相應的測量方法進行介紹； 3、數字電視顯示設備的節能要求。 3一、一、有關我國數字電視標準的制定情況有關我國數字電視標準的制定情況1、演播室、演播室 (1) GY/T 156-2000 演播室數字音頻參數（聲道定義和參數neqITU-R BT .1383) (2) GB/T14857-93 演播室數字數字電視編碼參數規范（idt ITU 601-3:1992) (3) GY/T 155-2000 高清晰度電視節目制作及交換用視頻參數值(neq ITU-R BT .709-3) (4) GY/T 157-2000 演播室高清晰度電視數字視頻接口2、信源編碼、信源編碼（1）

3、音頻編碼）音頻編碼GB/T14919-1994 數字聲音信號源編碼技術規范GB/T17191-1997 信息技術 具有1.5Mbit/s數據傳輸率的數字存儲媒體運動圖像及伴音的編碼 第3部分：音頻 (idt ISO/IEC 11172-3 即MPEG-1第3部分）GB/T17975.3-2002 信息技術運動圖像及伴音及伴音信號的通用編碼第3部分： 音頻(idt ISO/IEC 13818-3：1998 即MPEG-2第3部分）SJ/T11368-2006 多聲道數字音頻編解碼技術規范 中央電視臺 有線 SDTV： ISO/IEC 11172-3Layer2 (MPEG-1第3部分的層2 ）

4、HDTV:Dolby AC-3 北京地區地面 SDTV、HDTV: ISO/IEC 11172-3Layer2 GY/Txxxxx-xxxx 數字電視環繞聲伴音測量方法4 (2)視頻編碼視頻編碼GB/T 17975-2000 信息技術運動圖像及其伴音信號的通用編碼第2部分：視頻（idt ISO/IEC13818-2： 1996，即MPEG-2第2部分） （中央電視臺SDTV、HDTV)GB/T 20090.2-2006 信息技術先進音視編碼 第2部分： 視頻（AVS）(3)系統系統GB/T 17975-2000 信息技術運動圖像及其伴音信號的通用編碼第1部分：系統 （idt ISO/IEC13

5、818-2： 1996，ITU-T H.222.0共用，MPEG-4、H.264/AVC和AVS采用）（即MPEG-2第1部分）GY/Z 175-2001 數字電視廣播業務信息規范 GY/T229.3-2008 地面數字電視傳輸流復用和接口技術規范GY/T231-2008 數字電視廣播電子節目指南規范GY/xxxx-xxxx 數字電視中數據廣播技術要求和測量方法53、信道編碼和調制、信道編碼和調制（1）衛星數字電視）衛星數字電視 GB/T 17700-1999 衛星數字電視廣播信道編碼與調制標準 （eqv ITU-R BO.12110) (DVB-S)（2）有線數字電視）有線數字電視 GY/T

6、 170-1999有線數字電視廣播信道編碼與調制規范（eqv ITU-J 83) (DVB-S)（3）地面數字電視）地面數字電視 GB 20600-2006 數字電視地面廣播傳輸系統幁結構、信道編碼和調制 GB/T xxxxx-xxxx 數字電視地面廣播信號覆蓋評估和測量方法 GB/T xxxxx-xxxx VHF/UHF頻段地面數字電視地面廣播頻率規劃準則 GB/T xxxxx-xxxx 地面數字電視廣播傳輸系統實施指南64、數字電視接收顯示設備、數字電視接收顯示設備SJ/T 11157-1998 廣播電視接收機測量方法 第2部分：伴音通道電性能測量 一般測量和單聲道測量方法SJ/T 113

7、35-2006衛星數字電視接收器測量方法 SJ/T 11334-2006衛星數字電視接收器通用規范SJ/T 11338-2006數字電視液晶背投影顯示器通用規范SJ/T 11339-2006數字電視等離子體顯示器通用規范SJ/T 11340-2006液晶前投影機通用規范SJ/T 11341-2006數字電視陰極射線管背投影顯示器通用規SJ/T 11342-2006數字電視陰極射線管顯示器通用規范SJ/T 11343-2006數字電視液晶顯示器通用規范SJ/T 11344-2006數字電視液晶背投影顯示器測量方法SJ/T 11345-2006數字電視陰極射線管顯示器測量方法SJ/T 11346-

8、2006電子投影機測量方法SJ/T 11347-2006數字電視陰極射線管背投影顯示器測量方法SJ/T 11348-2006數字電視平板顯示器測量方法 7GB/T 7400.11-1999數字電視術語 SJ/T 11324-2006 數字電視接收設備術語SJ/T 11325-2006 數字電視接收及顯示設備可靠性試驗方法SJ/T 11326-2006 數字電視接收及顯示設備環境試驗方法GB/Z 19871-2005 數字電視廣播接收機電磁兼容 性能要求和測量方法GB/T 134-1998數字電視圖像質量主觀評價方法GY/T 216-2006數字電視用戶管理系統功能要求和接口規范GY/T 148

9、-2000衛星數字電視接收機技術要求GY/Z 175-2001數字電視廣播條件接收系統規范 SJ/T 11327-2006 數字電視接收設備接口規范 第1部分：射頻信號接口SJ/T 11328-2006數字電視接收設備接口規范 第2部分：傳送流接口SJ/T 11329-2006數字電視接收設備接口規范 第3部分：復合視頻信號接口SJ/T 11330-2006數字電視接收設備接口規范 第4部分：亮度、色度分離視頻信號接口 SJ/T 11331-2006數字電視接收設備接口規范 第5部分：模擬音頻信號接口SJ/T 11332-2006數字電視接收設備接口規范 第6部分：RGB模擬基色視頻信號接口S

10、J/T 11333-2006數字電視接收設備接口規范 第7部分：YPBPR模擬分量視頻信號接口85、已報批和正在制定的標準、已報批和正在制定的標準GB/Txxxxx-xxxx 地面數字電視接收機通用技術條件GB/Txxxxx-xxxx 地面數字電視接收機測量方法 GB/Txxxxx-xxxx 地面數字電視接收器通用技術條件GB/Txxxxx-xxxx 地面數字電視接收器測量方法 GB/Txxxxx-xxxx 數字電視接收設備測試信號規范 GB/Txxxxx-xxxx 數字電視標準碼流分析儀技術規范 GB/Txxxxx-xxxx 地面數字電視數字視頻接口技術規范GB/Txxxxx-xxxx 地面

11、數字電視標準測試發射機技術規范GB/Txxxxx-xxxx 地面數字電視標準測試接收機測量方法GB/Txxxxx-xxxx 地面數字電視音視頻同步性技術要求和測量方法 GB/Txxxxx-xxxx 地面數字電視亮度與色差信號時間差技術要求和測量方法GB/Txxxxx-xxxx 數字電視機道分離測量方法GB/Txxxxx-xxxx 地面數字電視調諧器技術要求和測量方法 GB/Txxxxx-xxxx 數字電視機道分離技術規范 9 二、二、數字電視數字電視顯示設備的性能和測量方法顯示設備的性能和測量方法 數字電視顯示終端又稱為數字電視顯示器，數字電視終端的顯示方式與模擬電視的顯示方式基本相同，目前主

12、要有陰極射線管（CRT）顯示器、等離子體（PDP）顯示器、液晶（LCD）顯示器、有機發光二極管（OLED）顯示器、表面傳導型電子發射顯示器（SED）、發光二極管顯示器（LED）；另外還有陰極射線管（CRT）型背投影顯示器、硅基液晶（LC0S）投影（含前投影、背投影）顯示器、液晶投影（含前投影、背投影）顯示器、數字光學處理（DLP）投影（含前投影、背投影）顯示器和激光投影機等 。詳見圖1.10圖.1 顯示設備的分類111 1、分類、分類（1 1）按發光類型區分）按發光類型區分a a 主動發光型顯示器主動發光型顯示器 陰極射線管（簡稱CRT）顯示器 等離字體顯示器（簡稱PDP）發光二極管顯示器（簡

13、稱LED） 有機發光二極管顯示器（簡稱OLED）表面傳導型電子發射顯示器（簡稱SED ）B B、被動發光型顯示器、被動發光型顯示器液晶顯示器 （簡稱LCD）LCD 投影顯示器數字光學處理（簡稱DLP）投影顯示器硅基液晶（簡稱LCOS）投影顯示器 CRT型背投影顯示器 12 （2 2）按觀看的光學方式按觀看的光學方式 a a、直視式顯示器直視式顯示器 CRT顯示器、PDP顯示器、LCD顯示器、OLED顯示器、 SED顯示器、 LED顯示器 等。 b、投影式顯示器投影式顯示器 - 前投影式顯示器，包括有： LCD 投影顯示器、LCOS投影顯示器 DLP投影顯示器 - 背投影式顯示器，包括有： LC

14、D 背投影顯示器、LCOS背投影顯示器 DLP背投影顯示器 CRT背投影顯示器 13 ( (3)3)按尋址方式區分按尋址方式區分a a、電子束掃描尋址方式、電子束掃描尋址方式CRT直視式顯示器 CRT型投影顯示器 b、數字尋址方式數字尋址方式LCD、PDP、OLED等平板顯示器 LCD、DLP、LCOS投影顯示器(4) (4) 按顯示器的分辨力區分按顯示器的分辨力區分a、固定分辨力顯示器固定分辨力顯示器 LCD、PDP、SED、LED、OLED等顯示器LCD、LCOS、DLP投影顯示器b b、可變分辨率顯示器、可變分辨率顯示器CRT型顯示器CRT投影顯示器激光投影顯示器14(5)(5)按圖像信

15、號的激勵方式分按圖像信號的激勵方式分a、模擬信號激勵方式模擬信號激勵方式CRT直視式顯示器CRT型投影顯示器b、數字數字/模擬相結合的激勵模擬相結合的激勵方式LCD顯示器LCD投影顯示器LCOS投影顯示器c、數字激勵方式（子場（幀）驅動方式）數字激勵方式（子場（幀）驅動方式）PDP顯示器DLPDLP投影顯示器15在所制定的各項數字電視顯示終端標準規范中，每一項規范包括：范圍、規范性的引用文件、名詞術語、一般要求、基本技術和性能要求、測量方法、檢驗規則、標志、包裝、運輸、貯藏及規范性附錄等內容。在相應的測量方法中，規定了測量條件、測試儀器的要求、測量項目、測量方法及步驟、測量結果的表達等內容。現

16、以GB/T地面數字電視接收機通用技術條件、GB/T地面數字電視接收機測量方法 SJ/T11343數字電視液晶示器通用規范、SJ/T11339數字電視等離子體顯示器通用規范、 SJ/T 11348-2006數字電視平板顯示器測量方法及前投影機和背投影機有關規范為主加以敘述。并對它的不同之處著重敘述。 16 圖像格式是個廣泛的概念，數字電視圖像格式一般指圖像水平方向和垂直方向的有效像素數；圖像格式描述了組成一幅圖像的像素點陣數，常用19201080；1366768；1280720；720576等表示。 顯示輸入的圖像格式見表1。 在我國的GB/T14857-1993 演播室數字電視編碼規范中，已規

17、定SDTV圖像格式為720576i/50，在GY/T155-2000高清晰度電視節目制作及交換用視頻參數值已規定我國的HDTV圖像信號格式為19201080i。因此數字電視平板顯示器若為SDTV，必須支持的輸入圖像格式為720576i/50，并應向下兼容其它顯示格式；若為HDTV，必須支持的輸入圖像格式為19201080i/50，同時也應兼容720576 i的圖像顯示格式或其它低于19201080i的圖像顯示格式。 有計算機顯示功能的顯示器，也應至少支持VGA：640480 ； SVGA：800600 ； XGA：1024768； SXGA： 12801024；UXGA：16001200 中的

18、一種顯示格式。對與寬屏16 9的顯示器可支持 WXGA 1280768 WSXGA16001024 WSXGA+ 16801024 WXGA+ 192001200 還有其他多種數字圖像格式，有的國家或地區的SDTV和HDTV分別采用720480i/60和1280720p/60 、19201080i/60、 19201080p/60圖像格式。17 表1 顯示輸入的圖像格式輸入圖像格式顯示圖像參數描述隔行比掃描行數行頻 kHz場頻 Hz幅型比720576 i2:162515.625504:3720576 p*1:162531.25504:31280720 p*1:1750456016:912807

19、20 p*1:175037.505016:919201080 i2:1112528.1255016:919201080 i*2:1112533.756016:919201080 i*2:1125031.255016:9 注： 不帶*的圖像顯示格式為首選項。18 在功能要求中，分為必備和可選兩種：必備功能是該產品比有的功能，也是最基本的要求。可選功能是根據用戶和市場的需求，生產企業可以增加的功能，雖不作必備的要求，但對增加的功能，在檢測中進行考核。LCD、 PDP顯示器的基本功能見表 2。19表2 LCD、PDP顯示器的基本功能 序號序號功能功能要求要求1遙控必備2中文菜單顯示必備3場頻變換可選

20、4計算機顯示功能可選5多畫面可選6畫面凍結可選7色溫選擇可選8無信號自動關機可選916:9和4:3幅型比變換可選20數字電視顯示器和接收機的接口要求分必備接口和可選兩種，因目前LCD、 PDP顯示器產品主要和視盤機、衛星數字電視接收器、有線數字電視接收器相連接顯示視頻圖象。因此在必備接口中規定了復合視頻輸入、Y、PB、PR輸入、音頻信號輸入（左聲道和右聲道）接口，可顯示SDTV、HDTV的圖象和聲音；對于可選接口，企業根據用戶和市場的需要，可選擇性的增加接口，如：Y/C信號輸入接口、D-sub 15針（VGA）輸入接口，多路獨立音頻信號輸出接口、數字音視頻輸入接口（DVI、HDMI）等。當然地

21、面數字電視接收機RF射頻輸入接口必備；若只有顯示器功能，可不具有RF射頻輸入接口。對于數字音視頻輸入/輸出接口，我國還沒有制定相應的標準。各生產LCD、PDP電視機的企業采用了HDMI輸入接口或DVI輸入接口。但因涉及專利等問題，因此在標準中沒有規定。 主要接口要求見表 3。21 表 3 LCD、PDP 顯示器接口要求 序號接口要求類型技術要求1RF輸入接口可選接收機必備按SJ/T113272006的要求2復合視頻輸入接口可選按SJ/T113292006的要求Y/C輸入接口可選按SJ/T113302006的要求Y、PB、PR輸入接口必備按SJ/T113332006的要求R、G、B輸入接口可選按

22、SJ/T113322006的要求3音頻輸入接口：左聲道、右聲道必備按SJ/T113312006的要求4復合視頻輸出接口可選按SJ/T113292006的要求5Dsub 15針（VGA）輸入接口可選按SJ/T113322006的要求6音頻輸出接口：左聲道、右聲道可選按SJ/T113312006的要求7數字音、視頻輸入接口可選待定22 數字電視顯示終端的常溫性能主要包括電性能、光性能和聲性能。電性能、 和聲性能已在其他章節做了講解，本章主要對數字電視顯示終端的光性能進行講解。 光性能主要包括有：亮度、對比度、重顯率、清晰度、亮度均勻性、色域覆蓋率、可視角、像素缺陷、運動圖像拖尾時間、漏光等多項性能

23、指標；這些性能指標和測量方法、測試信號、顯示器（電視機）的調整、測試儀器的精度、測量時亮度計的視場角等因素有密切的關系。因此在測量方法中都做了嚴格的規定。如：測量環境：測量應在不受來自外界電磁場干擾的室內進行。如果干擾可影響測量結果，測量應在屏蔽室內進行。測量光性能時應在暗室中進行, 雜散光照度 1 lx ；照射到被測圖像上的雜散光應小于或等于被測圖像亮度的1。 IEC61947和IEC 61988及美國ANSI/NAPM IT7.228中規定：在不透光的房間，任何位置的照度1 lx，屏幕上來自外界光小于被測亮度的1%，屏幕上黑色處來自外界光小于被測值的10%。 日本：暗室來自外界的光5 lx

24、。23顯示器（電視機）的調整： 圖像對比度和亮度的調整 輸入如圖2所示的極限八灰度等級信號，調整對比度和亮度控制器位置，調整到極限八灰度等級信號能夠清晰分辨的極限狀態。如果不能得到上述狀態，應調整到最佳圖像質量。 此時對比度和亮度的位置分別定義為“正常對比度位置”和“正常亮度位置”。因極限8灰度信號首先是美國國家標準學會提出的，又稱ANSI極限8灰度信號。 色溫的調整 將顯示器色溫置于出廠位置，如果沒有預置的位置設置，應調整到最佳圖像質量。 彩色（飽和度）和色調控制 將顯示器控制器置于出廠位置，如果沒有預置的位置設置，將其調到中心位置。 測量亮度計時的視場角： 亮度計或色度計的視場角非常小時，

25、也就是覆蓋被測屏幕的像素的面積非常小時，隨著亮度計或色度計測試顯示區域的不同亮度值也不同。因此覆蓋被測屏幕的像素數的面積至少為5x5像素面積 。 對于電視機其他調整詳見SJ/ T 11348-2006的有關規定。24圖2 極限八灰度等級信號 25 亮度是表征發光物體的明亮程度；是人眼對發光器件的主觀感受。在本規范中，亮度是表征圖像亮暗的程度；是指在正常顯示圖像質量的條件下，重顯大面積明亮圖像的能力。 表征亮度的單位為 坎德拉/平方米 （cd/m2），過去叫尼特（nit）。 在測量電視機或顯示器的亮度時，因對電視機調整狀態不同，表征屏幕亮度的參數指標也不同，主要有四種： 有用峰值亮度：用圖3所示

26、的白窗口信號作為測試信號。在正常亮度和對比度控制位置，用亮度計在白窗口內測量的亮度值稱為“有用峰值亮度”。 有用平均亮度：用圖4所示的100%全白場信號作為測試信號，同樣在正常亮度和對比度控制位置，用亮度計在屏幕中心位測量的亮度值稱為“有用平均亮度”。 最大峰值亮度：用圖3所示的白窗口信號作為測試信號，在對比度最大控制位置，用亮度計在在白窗口內測量的亮度值稱為稱為“最大峰值亮度”。 最大平均亮度：用圖4所示的100%全白場信號作為測試信號，在對比度最大控制位置，用亮度計在屏幕中心位測量的亮度值稱為“最大平均亮度”。26 因液晶電視采用外光源，像素均勻分布在顯示屏幕上，用尋址方式顯示圖像。在對比

27、度和亮度控制正常位置，有用平均亮度和有用峰值亮度是一樣的；最大平均亮度和最大峰值亮度是一樣的；對于正常觀看電視圖像節目而言，只有有用平均亮度才有實際意義。因此，在我國的SJ/T 11343-2006 數字電視液晶顯示器通用規范和地面數字電視接收機通用技術條件標準中只規定它的有用平均亮度值350 cd/m2。 PDP和CRT一樣，采用R、G、B熒光粉自發光，若亮度調的較高，則消耗功率大，壽命降低；因此在PDP電視機的電路里，設有亮度、功率自動控制電路，當亮度達到一定的值，因受功率限制，亮度不能再增加；另外屏幕越大，亮度越低。所以，在SJ/T113392006數字電視等離子體顯示器通用規范和地面數

28、字電視接收機通用技術條件中規定PDP電視機的有用平均亮度為： 當屏幕127cm（50英寸）時，有用平均亮度60 cd/m2； 當屏幕127cm時，有用平均亮度40 cd/m2。27 對于CRT電視機，由于采用R、G、B自發光，并以掃描方式顯示圖像，受高壓束電流的限制，亮度也比較低，并且屏幕中心的亮度與屏幕邊緣的亮度也不同，大面積的亮度與峰值亮度也不同，因此在SJ/T 11342-2006 數字電視陰極射線管顯示器通用規范 和地面數字電視接收機通用技術條件中規定CRT電視機的亮度為： 有用峰值亮度80 cd/m2 有用平均亮度60 cd/m2 最大峰值亮度350 cd/m2 最大平均亮度80 c

29、d/m2 在這里我們沒有規定CRT的屏幕尺寸，考慮到要接收或顯示數字電視信號的顯示器，一般都是SDTV或HDTV，屏幕尺寸都比較大，因此沒有像模擬電視機那樣，按屏幕尺寸規定亮度值。28 在 SJ/T11348-2006 數字電視平板顯示器測量方法、SJ/T11345-2006 數字電視陰極射線管顯示器測量方法分別規定了LCD、PDP和CRT電視機亮度的測量方法。采用如圖3和圖4所示的圖形信號進行測試。圖3 白窗口信號圖4 全白場信號圖5 亮度、亮度和色度均勻性、測量點示意圖29CRT顯示器亮度測量步驟如下： a) 輸入如圖4所示的全白場信號，用亮度計測量屏幕中心的亮度值，所測得的值為“有用平均

30、亮度”； b) 將視頻信號換成如圖3所示的白色窗口信號，測量白色窗口的亮度值，所測得的值為“有用峰值亮度”； c) 將對比度控制器調整在最大位置上，重復a）和b）的步驟。 在最大對比度位置上，用全白場信號測得的亮度值和用白色窗口信號測得的亮度值分別為“最大平均亮度”和“最大峰值亮度” 平板顯示器亮度測量步驟如下： a)將顯示器按要求調整到規定的標準工作狀態。 b）將如圖3所示的全白場信號輸入到顯示器，用亮度計測量圖5所規定的P0 點上的亮度值，有用平均亮度； c)將白窗口信號輸入到顯示器，用亮度計測量白色窗口的亮度值，所測得的 值為有用峰值亮度 30 對于正常觀看電視圖像時，在一定亮度的范圍內

31、，亮度值越大，則顯示的圖像越清晰，但亮度值超過一定的范圍，亮度再增加，反而使圖像清晰度下降；并且長時間在高亮度狀態下觀看電視，則眼睛感到疲勞，尤其是青少年，會使視力下降，誘發其它眼睛疾病。此外亮度太高，不僅浪費能源，還會降低顯示屏的使用壽命。對于消費者在室內觀看圖像時，環境光較暗，電視機有用平均亮度在5080 cd/m2范圍內觀看比較適宜。電影院銀幕的平均亮度大約為3045 cd/m2，室外觀看電視圖像時要求畫面的平均亮度大約為300 cd/m2。 目前家電市場上的LCD電視機的亮度大小是由電路控制的；由于LCD的成像原理的原因，不能完全還原重顯較暗場時的圖像，也就是說當圖像電平較低時，如在0

32、%電平時，而不能顯示全黑色圖像；目前雖然廣泛采用插幀（或插黑）技術，并增加刷新頻率，但有的出現漏光現象，降低了對比度。為了使顯示圖像明亮、增加圖像的層次感和提高清晰度，把LCD電視機的亮度調整的較高，使圖像的過渡邊緣生硬、不柔和，有油墨畫的感覺。31（2）光輸出）光輸出 光輸出是表示投影機投出光的強度，單位用流明（lm）表示。 對于前投影機發光的強度不像背投影機或電視機那樣，因為前投影機投射到屏幕的圖像大小隨著距離的遠近不同，投射的圖像面積越大，而顯示的圖像亮度則越暗。圖像面積越小顯示的圖像亮度越亮。電視機的屏幕大小是固定的，所顯示的圖像亮度只隨圖像內容而變化。 投影機的光輸出的大小和光源功率

33、（即燈泡的瓦數）有直接關系，燈泡的瓦數越大，則光輸出越大。因此，在SJ/T11340-2006中規定投影機的光輸出有企業標準規定。 若采用美國國家標準IT7.228所規定的測量方法進行測量，則所測得的光輸出，則用ANSI流明表示。 32 在我國的SJ/T11346-2006中規定的測量方法如下： 輸入100%全白場測試圖（見圖4） 。分別在圖4的9個點 P0P8上測量各自的照度值L0L8，以勒克斯Lx表示。 L0L8的9個讀數的平均值La再乘以投影圖像的面積S，就是該投影機的光輸出L。 測量點的范圍應至少為55個像素。 IEC、美國、日本和我國測量光輸出的方法都相同。33（3）對比度）對比度

34、對比度是表征在一定的環境光照射下，物體最亮部分的亮度與最暗部分亮 度之比。電視機或顯示器的對比度是指：在同一幅圖像中，顯示圖像最亮 部分的亮度和最暗部分的亮度之比。對比度越高，重顯圖像的層次越多，圖像 清晰度越高. 測量方法：HDTV采用如圖6所示的黑白窗口信號（16：9） 進行測量， SDTV可采用圖7所示的4：3的黑白窗口信號。 圖6幅型比為16：9的黑白窗口信號圖 7幅型比為4：3的黑白窗口信號34 測量方法如下： a) 將顯示器調整到規定的標準工作狀態。 b) 將如圖6（或圖7）的黑白窗口信號輸入到顯示器，分別測量L0，L1，L2，L3和L4的亮度值，見圖8。 c) 用下式計算對比度C

35、r： Cr=L0/Lbw 式中：Lbw L1，L2，L3，L4的平均值。圖8 對比度測量點示意35 為了使不同成像原理的各種類型的顯示器（或電視機）的對比度有可比性，在所制定的規范中，對CRT、PDP、LCD電視機（包括DLP、LCD、 LCOS、CRT背投影機及前投影機）的對比度都規定了相同的測量方法。 在上述條件下，不同的成像器件中的對比度一般在100:1300:1之間。因人眼的分辨能力一般在200:1左右，當然少數視力較好的人，可達到250:1以上，所以規定對比度為150:1的最低要求。當然各生產企業可以做的更高些，但必須滿足150:1的最低性能要求，以滿足正常視力人員的觀看效果。 圖像

36、對比度對重顯圖像質量至關重要，適當的圖像對比度可以使圖像層次分明，觀察圖像時有一定的層次感，因此人們總是千方百計提高圖像對比度，例如：為了減小環境光對圖像對比度的影響，采用黑底技術，熒光粉著色技術、褐色玻璃等，通過上述措施使當前顯示器件的圖像對比度有了很大的改進與提高； 圖像對比度適度就可以了，因為正常的攝像機攝取景像的對比度只有100倍，因此平板顯示器和平板電視機的圖像對比度只要大于150倍，就可以滿足人眼的視覺要求，過高的對比度并不能明顯改善圖像質量； 但目前家電市場上，對比度的叫法較多，如：ANSI對比度、通斷比（ONOFF）等。對比度的值從幾千比一到一萬比一不等。當然這其中也有生產企業

37、過于夸大宣傳和媒體炒作的原因，但主要是采用的標準不同，測試信號、測試條件、測試環境等不同而造成的。36（4 4） ANSIANSI對比度對比度 ANSI是American National Standand Institute的英文縮寫，是指美國標準協會制定的測量方法，即采用美國國家標準所規定的測量方法的對比度。即： ANSI/NAPM I18.227-1997音視頻系統 電子投影 固定分辨力投影機，ANSI/NAPM I17.227音視頻系統 電子投影 可分辨力投影機的標準中規定對比度的測量方法。 測量方法如下： a) 首先將顯示器調整到規定的標準工作狀態。 b) 將圖9所示的16個相等矩形

38、組成的黑白棋盤圖形輸入到顯示器，用亮度計分別測量8個白方格的亮度分別為：Lw1Lw8，取平均值為Lw；然后測量 8個黑方格的亮度分別為：LB1 LB8，取平均值為LB。 ANSI ANSI 對比度對比度L Lw w/L/LB B，歸一化取整數。，歸一化取整數。 該方法和我國采用的標準中對比度測量相比較，測試條件和調整方法基本相當，只是采用的測試信號不一樣。用該測量方法所測得的對比度值的誤差比我國的大，所測得的對比度值比我國的小。37 該測量方法對于不是玻璃屏幕的成像器件（如前投影機和背投影機）測量的數值還比較準確，但對于玻璃屏幕的成像器件如：PDP、LCD和 CRT，因有較厚的玻璃，采用16個

39、相等矩形的黑白棋盤圖形，則白方塊的亮度，通過玻璃的厚度折射到黑方塊，因此測量黑方塊的亮度包括了 白方塊的亮度通過玻璃折射到黑塊的亮度，這樣測量的數據不夠準確，因此在 IEC 60107-1和IEC 61988-2-1等離子體顯示器的測量方法中規定用黑白窗口信號。白窗口和黑窗口之間有一點距離，這樣白窗口亮度通過玻璃折射到黑窗口的亮度就會減弱，影響較小，測量方法比較準確，重復性較好。為了對不同成像器件的電視機的對比度值有可比性，所以在對固定分辨力不是由玻璃為成像器件的投影機中可采用此方法。經多次測量，這種方法測量由玻璃為成像器件電視機的對比度值比ANSI標準測量的對比度值要提高10%左右。38圖9

40、 16個黑白棋盤格信號39（5）通斷比）通斷比 通斷比是表示：顯示屏顯示100全白場圖像時，測量如圖10 所示LoL8 9個點的亮度的平均值Lmax與顯示0全黑場圖像時，測量圖9所示的LoL8 9點的亮度的平均值Lmin之比，即：Lmax/Lmin，并進行歸一化。圖10 測量通斷比的位置圖40 用通斷比表示對比度要比按我國標準測量的對比度和ANSI對比度大得 多, 一般可在1000：12000：1。但目前在我國家電市場上或媒體宣傳的 液晶電視機、等離子體電視機、投影機的對比度為5000：1，甚至10000：1，因這些對比度值沒有給出相應的測量條件、測試環境、測試信號、測量 方法和所用測量亮度計

41、的精度等，這些值如何得來的，沒有具體說明，對 此也就毫無實際意義了。對于觀眾正常觀看電視圖像節目而言，是觀看同 一幅圖像中的 對比度，而不是觀看全屏最亮和全屏最暗兩幅圖像的對比度， 因此對電視用通斷比表征對比度是不合適的。 但用全白場信號/全黑場信號，在正常對比度和亮度控制位置測得的對比度 反映了對比度的動態范圍，尤其是對顯示平均圖像電平（APL）為10%20%的圖像時，這個對比度值越大越好。 圖像對比度是電視機或顯示器重顯圖像質量的重要參數之一。較高的圖像 對比度可以使圖像層次分明，增加圖像的縱深感，提高圖像的清晰度。對 LCD電視機來說，因圖像暗場時對比度較低，使圖像層次感、縱深感較差，影

42、響了重顯圖像的質量。但不惜成本的提高對比度也毫無意義，即使再高的對比度，人眼也不能分辨出來；同時過高的對比度并不能明顯改善圖像質量，相反可能降低圖像的清晰度。41 我們參考了美國、日本、IEC的測量方法、測試信號和測量條件及參數值， 并根據人眼的視覺特性及多種因素確定的。以顯示視頻的不同成像器件的顯 示器能夠適應的亮度和對比度范圍，與自然界的景物相比要受到限制。因為 視頻信號是攝像機攝取環境光照明的物體反射一部分照明的入射光線，物體 的亮度是攝像機鏡頭看見的東西，也就是刺激攝像機影像傳感器的東西，在 戶外明亮、充滿陽光時，高反射率的物體的陰影區域的黑色物體，景色的對比 度范圍可達到20000:

43、1，但在人工照度環境中，將大大低于戶外的水平，在 給定的范圍中，如在演播室，物體的亮度的范圍可以從2000 lx到低于1 lx,則 對比度值可達2000:1，實際攝像機的動態范圍有限，縮減了對于大對比度范圍 的采集能力，因此所顯示的視頻信號的對比度也將大大降低，一般在500：1。 在人體工程上研究人眼的視覺特性表明：決定人眼所能看到的不同物體層 次使物體反射的是亮度比而不是亮度差（亮度比是任意兩個亮度值相除，差 則是相減）。人眼所能觀察到的物體的亮度比，由于不同人群有所差別，約 從150250之間。有的人可能更低。因此計算機視頻采用8bit取樣，即28=256 級。對絕大多數數字視頻，用16表

44、示黑色，從16 235表示視頻不同級的白色 亮度，也就是考慮到人眼所能分辨的灰度級。綜合以上的各種因素，并考慮 國際標準，因此規定了我國各種不同成像原理的顯示器，對比度的參數值 150:1，這樣便于消費者在選購產品時進行比較。 42（6 6）亮度均勻性亮度均勻性 亮度均勻性是指屏幕中心與屏幕其它地方，尤其是屏幕邊緣所顯示亮度 均勻性的程度。對于CRT，因成像原理是采用可變分辨力的掃描方式，亮度 均勻性比較差。顯像管制造工藝的不同，亮度均勻性也不同。純平的CRT 的亮度比超平的CRT的均勻性差，對于最近研制出的超薄的CRT，據有關 資料介紹，屏幕邊緣處的亮度均勻性、聚焦等性能比普通的CRT還差些

45、。 對于固定分辨力，以尋址方式顯示圖像的LCD、DLP、PDP、LCOS等成 像器件的電視機，亮度均勻性要優于CRT。 對于LCD，因采用背光源，由于背光源的燈管排列不均勻和發光特性不 一致性，造成全屏亮度均勻性差，但優于CRT。PDP全屏亮度均勻性較好， 優于LCD。 對于前投影機，受光機引擎、鏡頭等器件的優劣的影響，亮度均勻性也有 較大的差異。對于背投影機，同樣受到光機，一次或兩次的光反射和投影 屏幕等器件的優劣的影響，亮度均勻性等指標也不同。 為了使不同成像原理的顯示器（或電視機），在測量條件、測試環境、測 試儀器、測量方法都采用統一的方法，但在特性參數要求上有所不同。 43測量方法：

46、a) 將顯示器調整到規定的標準工作狀態； b) 將全白場信號輸入到顯示器，用亮度計測量圖 11所 規 定 P0P8各個點的亮度值分別為P0P8 c) 用以下公式計算亮度均勻性Pi： Pi=Li/L0100% 式中： i （08）點中的任意一個點數。 邊角的平均值：%1004LLLL876544圖11 測亮度均勻性示意圖對于PDP和LCD的平板電視機不測邊角亮度均勻性的平均值。規定LCD亮度均勻性的平均值： 75% 規定PDP亮度均勻性的平均值： 75%對于CRT電視機要測邊角的平均值，并規定了參數。即 ： 亮度均勻性： 50% 邊角的平均值 ：50% 45 （7）彩色電視的三基色和三基色原理）

47、彩色電視的三基色和三基色原理 在自然界中呈現的萬紫千紅的顏色，是人眼所感覺的顏色。在人眼的視覺理論研究中，眼睛的視網膜的中心部分，布滿了錐體視覺細胞，它既有區別亮度的能力，又能區別顏色的能力。因此他能看到自然界中的五顏六色，尤其是雨后的彩虹，黃、青、綠、紫、紅、藍的顏色給人以美的感覺。 在彩色電視機中，就是利用人眼的視角特性，把自然界的五顏六色重現在電視機的屏幕上。經過對人眼識別顏色的研究表明：人的視角對于單色的紅、綠、藍三種形式的色刺激具有相加的混合能力，例如：用適當比例的紅光和綠光相加混合后，可產生與單色黃相同的彩色視角效果；同樣用適當比例的紅和藍相加混合后，可產生與單色紫（品紅）相同的彩

48、色視角效果用適當比例的藍和綠相加混合后，可產生與單色青相同的彩色視角效果；并發現自然界中所有的萬紫千紅的顏色都可以用紅、綠、藍這種顏色以適當的比例相加混合而成。如圖12所示。46圖12混色原理 人眼對于紅、綠、藍的相加混合可分為三種情況：1) 紅、綠、藍三色同時進入人眼，并投射在視網膜上同一區域的色刺激，稱為 光譜混合法（如3LCD投影機）。2) 紅、綠、藍三色相繼進入人眼，并投射在視網膜上同一區域的色刺激，稱為時間混合法（如單片DLP色輪技術）。3）以人眼不能分辨的“鑲嵌”方式進入人眼的色刺激，稱為空間混合法（如CRT、PDP電視機）。 在彩色電視色度學中，把紅（在彩色電視色度學中，把紅（R

49、 R）、綠（）、綠（G G）、藍（）、藍（B B）稱為三基色。）稱為三基色。47 三基色定義：紅、綠、藍三種顏色之間是相互獨立的，其中任一色均不能由其它兩種顏色混合而成；它們又是完備的，即所有的其它顏色都可以由紅、綠、藍三種顏色按不同的比例相加混合而得到。 從三基色定義可以看到，如果用C代表混合而得到的顏色，則可用下面代數式表示一種顏色相加混合的結果： C R (R)G (G)B (B) 在該式中R、G、B是三個系數，表示為混合顏色C中（R）、（G）、（B）三個基色所用的量分別是多少，也就是說可以用數量表示任何一個顏色，即用一組（R、G、B）之值表示一個顏色，它們之間的大小決定了混合色C對人眼

50、刺激程度的強弱，用亮度表示，單位為cd/m2；它們之間的比例關系，表示為彩色之間的差異，常用色調描述。在色度學中，顏色是用波長表示的。如紅色的波長為630nm700nm。綠色的波長為546nm，藍色的波長為435.8nm；表征彩色的濃淡程度稱為色飽和度，用百分數表示，例：最大的紅基色的飽和度為100。 由圖11中可以看出，紅色與綠色相加混合成黃色，黃色和藍色相加混合后得到白色(或灰色)；紅色與藍色相加混合成品紅色（紫色），品紅色和綠色相加混合得到白色(或灰色)；綠色與藍色相加混合成青色，再和紅色相加混合得到白色(或灰色)；在色度學中分別把黃色和藍色、紅色和青色、綠色和品紅色（紫色）相互稱為補色

51、。也就是說三基色紅、綠、藍相對應的補色分別是青色、品紅色、黃色。在彩色電視中，常用的彩條信號即：黃色、青色、綠色、品紅色、紅色、藍色就是由紅、綠、藍三基色和它們對應的補色組成的。48 補色的定義：當兩種顏色混合得到白色（或灰色），稱為這兩種顏色互 為補色。 從基色的定義看：青色、品紅色、黃色分別是由兩種基色混合而成的，只 能稱為補色，而不能稱為基色。 從上述分析可以得出三基色原理包括下述主要內容：從上述分析可以得出三基色原理包括下述主要內容： 自然界的任何彩色可以用紅、綠、藍三基色相加混合而成；根據三色系數 的不同，由于人眼的視覺特性，可以分辨出彩色的亮度、色調和色飽和度； 而亮度等于三個基色

52、亮度之和；當由兩種成分相加的混合色中，如果一種 成分連續變化，混合色也將連續變化；當兩種成分相加的混合得到白色或灰色 時稱這兩種顏色互為補色。 彩色電視從二十世紀初到現在，經過幾十年的研究和發展，從攝像、 傳輸到顯示技術都是利用三基色原理，把自然界中的五顏六色的景物 顯示到電視機屏幕上，供觀眾欣賞。就目前而言，在世界范圍內，無論是 模擬彩色電視機還是數字電視接收機，無論是掃描型（CRT）電視機還是 固有分辨力電視機（LCD、PDP），無論是直視型電視機還是投影型電視 機，都是利用三基色原理。對于CRT、PDP電視機，選用紅、綠、藍三色 熒光粉作為三基色，利用熒光粉發出的三基色光進行混合而成；對

53、于 LCD（包括直視型和投影型）、DLP、LCOS投影機都是通過光學系統濾光 分色，分出紅、綠、藍三基色信號后經信號調制再相加混合而形成彩色 圖像。49 美國TI公司的單片DLP投影機，為了增加亮度和彩色鮮艷度，將由過去的RGB三段色輪改造成R、G、B、C（青）、Y（黃）、M（品紅）六段色輪，并在驅動和顯 示電路上，實現單獨對R、G、B、C、Y、M進行補償，以提高投影機的亮度和彩色鮮艷度，同時也可以根據用戶的需要進行修正。 隨著數字化處理技術的發展，近幾年對顯示器的色度處理方法也越來越多，可以根據顯示器內部電子裝置的需要，將一些信號從一種形式變換成另一種形式，以便完成各種處理任務。例如有一個方

54、式是：首先將這些信號實時的一個像素一個像素變換它的發光和它的發光強度和它的色度坐標uv(或x y)進行獨立處理，最后變換成電子信號，傳送給顯示設備進行顯示。這樣最大的優點就是將信號源信號的校正與參數設置和顯示器的標準和設置隔離開來，可以獨立的對某種顏色進行修改和校正，可以消除灰度、色調和飽和度之間的相互作用而產生的誤差，可以允許因觀眾喜好不同而和信號源有一定的誤差等優點；還有的是通過對電路的設計，可以單獨對紅、綠、藍和它們對應的補色分別進行修正，獲得更明亮、更鮮艷的彩色，以符合某些觀眾對顏色的喜好。 但無論采用哪種彩色的補償修正方法，以紅、綠、藍作為彩色電視的三基色原理是不會改變的。因彩色電視

55、系統到目前為止，在前端攝像機采集景物圖像的顏色，演播室的節目制作和中間的節目傳輸都是采用紅、綠、藍三基色；而在終端顯示部分，只是有些企業為擴大彩色重顯效果，在電視機的信號處理部分分別采用“六色”或“五色”或“四色”技術，但在終端顯示還是以R、G、B三基色相加混合重現彩色圖像。因此只能說是，對三基色合成的彩色信號，進行六色處理，最終以R、G、B三基色進行顯示。50 （8 8）色溫和相關色溫）色溫和相關色溫 在日常生活中，我們人眼看到的物體景物的顏色（例如紙是白的，草是綠的等）說成是物體的特征，用來區分物體。在物理學上，我們眼睛看到的景物則是用光譜輻射亮度和彩色刺激函數表示的；正是因為它們在眼睛里

56、造成了白色或彩色的感覺。所有的這些感覺是投射到物體上的光線和物體表面兩者相互作用的結果。投射到物體景物上的入射光線可來自一個和多個光源，有一類光源是由于高溫輻射發出光線，稱為溫度輻射體。例如：蠟燭燃燒時釋放能量而產生的溫度約1600，白熾燈靠電能通過的燈絲而產生的溫度（鹵鎢燈）達25003000，太陽能產生的溫度（表面溫度）達55006000。 為了能說明這些溫度輻射體，制造出了一種近似實現理想化輻射體模型，研究它對實際光源在一定程度上適用的一些規律，把這個理想化輻射體的光源稱謂黑色輻射體。如果把黑體不同的溫度輻射光的色坐標繪制到國際照明委員會1931年的色度坐標圖上，把各點連成一條曲線，稱為

57、黑體軌跡（又稱為普朗克曲線），如圖12所示。 51圖12 標準色度圖上黑體軌跡（普朗克曲線）52圖13a x y色度坐標圖上黑體軌跡 圖13b 在uv色坐標圖上黑體軌跡圖13 標準色度圖上黑體軌跡（普朗克曲線） 53 在圖13a和13b 中可以看出，在溫度較低時呈現橙黃色，溫度較高逐漸為白色；溫度到萬度以上，則呈藍色。由此可見，由光的顏色也可以推斷出溫度的高低。從光的顏色與溫度的各種關系，引出“顏色色溫”，簡稱色溫。一個光源的色溫值，是指這光源所發出的光的顏色與某個溫度的黑體所發出的光的顏色相同或最接近，則黑體的這個溫度就定義該光源的色溫。對于白熾燈光源來說，可以和黑體發光的光達到很完美的匹配

58、，白熾燈光源的色坐標幾乎落在黑體軌跡上。而對其他類型的光源往往不能落在黑體軌跡上，就要找到這個光源的色坐標點到黑體軌跡的最近距離點所對應的黑體色溫，稱為光源的相關色溫。色溫表明光源色度信息，而不表明光源的溫度信息。色溫的單位為開氏度（K）。 CIE 1931年的x、y色度坐標圖是一個非均勻色度空間，所以從某一坐標點到黑體軌跡的最短距離，不是從這點向黑體軌跡所作的垂線，而是一根有一定角度的斜線，如圖14所示。這些斜線稱為等相關色溫線，在每一條線上的相關色溫都有一樣的數值，即等于它與黑體軌跡的交點上所對應的黑體的色溫值。 54 一般物體是不發光的，只有在一定的光源照射下，才能看見它的形狀和顏色。可

59、以說物體的顏色依賴于照明它的光源的顏色。為此，為了確切地描述物體的顏色，必須首先指明在什么光源下呈現的顏色。光源所發出的光的顏色的溫度與黑體軌跡上的溫度相同時，則該光源的色溫常稱為絕對色溫，也就是說黑體軌跡上任意點的色溫都可稱為絕對色溫；光源所發出的光的顏色的色溫的色坐標點不落在黑體軌跡上，而落在如圖14所示的斜線上，把該光源所發出的光的顏色的色溫定義為相關色溫。用相關色溫可考核相同型號電視機或顯示器顯示白色時色度坐標的一致性。55圖14 x、y色度坐標圖上的黑體軌跡和相關色溫線 56 由此可見，電視機屏幕所發出光的顏色的溫度都為相關色溫。把電視機屏幕顯示的白色用6500K或9300K相關色溫

60、表示。在CIE 1931年x、y色度坐標圖上每個色溫值用x、y坐標點表示，在CIE 1976年u、v色度坐標圖上每個色度值用u、v坐標點表示。 在目前我國市場上銷售的電視機或高清晰度顯示器出廠時都被設置為較高的色溫，尤其是液晶電視機更為明顯。高色溫能產生略帶藍色色調的白色，類似日光燈發出的“冷白色”。冷白色色溫一般為9300K左右，在這種情況下，顯示的圖像較明亮，彩色較鮮艷。但在一些多媒體顯示器、照相機和部分電視機中，標準色溫設置為6500K，重顯圖像比較柔和，接近于自然圖像色彩，因此各國演播室多采用6500K（D65）作為廣播標準，我國演播室也采用6500K（D65）作為廣播標準；而亞洲人長