环境照明可调的亮室对比度测量仪设计

摘要

平板显示器件技术、工艺不断地进步和发展，使得评价平板显示器的显示质量成为一个非常实际和系统的问题。亮室对比度是在暗室对比度基础上考虑环境光对显示器件的影响测量得到的参数，能够准确评价显示器件在实际环境光条件下的显示效果。本课题基于VESA的积分球测量方案和东南大学显示技术中心提出的WRGB四色LED积分球测量方案，设计了一个环境照明可调的亮室对比度智能测量系统。系统设计关键在于针对用户设置的环境光照度条件，自动实现单个或系列广色域范围的照明环境模拟，并在不同照明条件下自动读取亮度计数值进行对比度计算，从而简易智能地完成整个亮室对比度测试过程。
　　论文首先在色度学和光度学概念上阐述了亮室对比度的概念，介绍了现有的日光灯照明法、积分球测量法、光谱幅亮度系数法和四色LED积分球测量法亮室对比度测量方案。通过对这几种方案的优缺点分析，设计了一个精度更高、操作更便捷的改进型亮室对比度测量系统方案;论文第二部分介绍了系统的整体构成设计，并说明了测试系统的算法改进设计，在分析WGRB四色LED积分球测量方案中的色光逐次逼近算法的基础上，采取更为精确且适于编程的矩阵色光合成新算法;论文第三部分详细描述了测试系统的硬件设计，即PWM控制驱动电路板的设计，电路板以微控制器和双通道LED驱动芯片作为主要芯片，将矩阵色光合成算法得到的数据生成PWM信号驱动LED发光，以生成目标环境光;论文第四部分详细叙述了测试系统的软件设计，主要包括测量主程序模块、亮度计控制程序模块和PWM控制程序模块。其中，测量主程序模块采用MATLAB编写，将矩阵色光合成算法编写实现并控制整个亮室对比度测量流程，同时基于MATLAB开发环境设计了人机交互界面，便于使用者快速掌握本系统进行亮室对比度参数的测量，实现整个测量过程的智能化。
　　系统搭建实现后，对该系统进行了功能测试和应用测试。功能测试结果表明系统能精确地实现用户所需要的目标环境光，模拟D65光源环境时生成的环境光照度等效亮度最大可达到793cd/m2。在整个可实现环境光色域范围内亮度误差小于3％，色度坐标误差小于2％。应用测试分为三组，第一组测试系统实现广色域色光环境的合成能力，选取6500K和10000K两种色温环境，在两种色光环境下测量了iPad Air2亮室对比度参数;第二组测试传统对比度相近但实际显示效果差异较大的AOC液晶显示器在6500K色温环境下的亮室对比度，并与iPad Air2在6500K色温环境下的亮室对比度进行对比;第三组测试反射型显示器件产品Kindle的亮室对比度。测试结果表明，系统能够精确地实现各种环境光条件的模拟，并智能地实现相应亮室对比度性能测试，所得的亮室对比度参数能很好地表征显示器在实际使用中的显示效果。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 亮室对比度研究背景和意义

1．2 对比度

1．2．1 亮室对比度

1．2．2 标准色度系统

1．3 国内外研究现状

1．3．1 日光灯照明法

1．3．2 积分球测量法

1．3．3 光谱辐亮度系数法

1．3．4 四色LED积分球测量法

1．4 课题内容及论文结构

第二章 系统总体方案及算法优化

2．1 整体方案

2．2 光源与亮度计

2．2．1 LED光源

2．2．2 亮度计

2．3 色光合成算法优化

2．4 本章小结

第三章 控制驱动电路实现

3．1 驱动电路

3．2 控制电路

3．3 本章小结

第四章 测试系统软件及界面设计

4．1 软件整体架构

4．2 算法及程序控制

4．2．1 串口初始化

4．2．2 RGB三色LED标定

4．2．3 算法计算

4．3 界面设计

4．4 亮度计控制

4．5 PWM控制

4．6 本章小结

第五章 系统测试及分析

5．1 测试环境

5．2 LED标定

5．3 算法验证

5．4 亮室对比度测试

5．4．1 广色域色光环境亮室对比度测试

5．4．2 iPad Air2、AOC液晶显示器亮室对比度测试

5．4．3 Kindle亮室对比度测试

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

附录