多基色顯示設備顏色再現(xiàn)一些關鍵問題的研究.pdf

1、隨著半導體技術的發(fā)展，多基色顯示成為當前顯示領域的研究重點之一。對比傳統(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的一大發(fā)展方向。 隨著國內外眾多的研究者對多基色顯示進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系的確定。對顯示色域，完備的描述應當是指明相應的亮度。而多基色色域跟亮度的關系和傳統(tǒng)的三基色有所不同。前人提出了幾種算法，但只適用于

2、基色色品圖坐標圍成的多邊形是凸多邊形的情況。而在時序顯示設備中，基色色品圖坐標無法圍成一個凸多邊形。此類方法無法對這類顯示設備求解。其次，多基色顯示將更多的涉及色空間轉換。色空間換轉本質上就是矩陣運算。由于運算量十分大，所以一般用三維線性插值做轉換運算。插值法必然會引入誤差，近幾年，科研工作者和工程師對誤差的研究多為從數(shù)值分析和比較入手，并沒有從理論上對其根源進行分析研究，所以無法對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，多基色顯示設備的色溫設計與傳統(tǒng)的三基色有了本質的區(qū)別。多基色的色溫設計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。 本文針對多基色顯示中的這三個主要問題進行了研究。將Mang Ou-Yang算法用軟件實現(xiàn)。針對引入SLR技術的DLP顯示，提出了新的顯示色域與亮度的關系的求解方法。運用泰勒理論分析當今顯示領域普遍采用的三維線性插值法的誤差，并根據(jù)泰勒多項式展開

4、，在原有方法的基礎上，提出了一種新的四面體線性插值法。同時也分析了波動誤差的來源。用非線性規(guī)劃解決了多基色顯示的色溫設計問題。 本文內容涵蓋了理論研究、算法優(yōu)化、計算機輔助求解、軟件仿真、實驗論證和數(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，對于多基色的顯示色域和亮度的關系，本文在深入分析前人對此問題的研究成果的基礎上，發(fā)現(xiàn)了這些方法局限性的根源。針對這些局限及其根源，本文提出了一種新的求解方法：根據(jù)顯示設

5、備的對基色的具體處理方式，將基色分解，然后用計算機輔助對色域邊界進行數(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)技術的DLP(Digital Light Processing)投影顯示設備。實驗結果表明，該方法能很好地描述DLP投影顯示設備的色域和亮度的關系。 其次，針對現(xiàn)今顯示設備中廣泛采用的三維線性插值法，文章運用

6、泰勒理論，從數(shù)學角度對其進行了詳細且深入的分析。對比研究發(fā)現(xiàn)，當今普遍采用的四面體線性插值公式的結構和三階泰勒展開式的結構基本相同。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。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。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上，修改了首項的表達式，提出了一種新的四面體線性插值法。計算分析表

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％，同時也可以進一步簡化計算過程。 最后，針對多基色顯示的色溫設計，在分析總結前人的研究工作的基礎上，提出了一種新的解決方法。色溫設計就在于求解逆矩陣。多基色色溫設計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)劃解決這個問題。根據(jù)顯示標準的要求和具體硬件設備，構造出非線性規(guī)劃所需要的約束條件和目標函數(shù)，最后求得各個基色的亮度的相對關系，以達到色溫設計