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家庭影院基本技术与标准大全之视频
更新时间:2009-8-5 13:31:34  ( 编辑:温情 )    【


前言: [在家庭影院的视频标准之中,有两个最为基础的标准,一个是由国际计量委员会(CIPM)规定的光度单位体系标准,另外一个是由国际照明委员会(CIE)规定的多个色度系统标准。两者都是家庭影院系统视频方面的基本光学标准,具有代表性的意义,以下我们将针对这两个核心标准作一个简单的介绍。

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家庭影院的视频标准介绍篇

在家庭影院的视频标准之中,有两个最为基础的标准,一个是由国际计量委员会(CIPM)规定的光度单位体系标准,另外一个是由国际照明委员会(CIE)规定的多个色度系统标准。两者都是家庭影院系统视频方面的基本光学标准,具有代表性的意义,以下我们将针对这两个核心标准作一个简单的介绍。


国际计量委员会(CIPM)光度单位体系的相关标准

光度单位体系是由国际计量委员会(CIPM)规定的,是一套反映视觉亮暗特性的光辐射计量单位,包括了:光量(Qν)、光通量(Φν)、光出射度(Mν)、发光强度(Iν)、光亮度(Lν)、光照度(Eν)。其中发光强度的单位是cd(坎德拉)。cd不仅是光度体系的基本单位,而且也是国际单位制(SI)的七个基本单位之一。 它的定义是:一个光源发出频率为540×1012Hz的单色辐射,若在一给定方向上的辐射强度为1/683W/sr,则该光源在该方向上的发光强度为1cd。

另外,在这个单位体系中,最常见的还有光通量(Φν),它的单位是lm(流明),常用作表示投影机的亮度单位。它的定义为:一个发光光源在单位立体角内发出的光通量。而在一些平板电视或是电脑显示器上,则采用光度单位体系中的光亮度(Lν)作为亮度的单位,其计算单位是cd/m2。出现这种现象,主要是由于两者的工作方式和厂家的定义等多方面的因素决定的。



国际照明委员会(CIE)色度体系的相关标准

在讲述CIE相关的色度体系之前,首先对现代色度学方面的多个概念作一个简单的描述。

1.颜色的三大属性,包括明度、色调和彩度。明度是指人眼对物体的明暗感觉。发光物体的亮度越高,明度就越高。色调是指彩色彼此相互区分的特性,包括红、橙、黄、蓝、靛、紫等。彩度表示物体颜色的浓淡程度或颜色的纯洁性。光谱的各种单色光的彩度最高,颜色最纯,白色的彩度最低。

2.色度学中是用三原色来表示颜色的。匹配某种颜色所需的三原色的量,称为颜色的三刺激值。三刺激值不是用物理单位来量度的,而是用色度学的单位来量度。具体规定为:在380~780nm的可见光波长范围内,各种波长的辐射能量均能相等时,称为等能光谱色,由其构成的白光称等能白光,等能白光的三刺激值是相等的,且均定为一个单位。用三刺激值可以表示各种颜色,对于各种波长的光谱色也不例外。用红、绿、蓝作为三原色时,颜色方程中的三原色的量R、G、B就是三刺激值。该颜色方程就为C(C)=R(R)+G(G)+B(B),该方程的含义是用R个单位的红原色、G个单位的绿颜色、B个单位的蓝颜色混合相加可匹配出C(C=R+G+B)个(C)单位的C颜色。

通过以上的简单介绍之后,相信各位读者对色度学有了一个基本的了解,接下来就对国际照明委员会(CIE)所规定的几种色度系统进行一个简单的介绍。

1.1931CIE-RGB色度标准


1931CIE-RGB系统标准



1931CIE-RGB系统色品图



CIE规定1931CIE-RGB系统用红(R)(波长为700nm)、绿(G)(波长为546.1nm)、蓝(B)(波长为435.8nm)三种光谱色为三原色。此三原色匹配的等能白光的三刺激值相等。三原色光(R)、(G)、(B)单位刺激值的光亮度比为1.0000:4.5907:0.0601。

假设某种颜色的三刺激值分别为R、G、B,色品坐标为r、g、b,则有:

r = R/(R+G+B)

q = G/(R+G+B)

b = B/(R+G+B)

2.1931CIE-XYZ色度标准

由于在1931CIE-RGB色度标准下,由(R)、(G)、(B)三原色匹配的等能光谱色会产生部分负值的三刺激值,不易理解和计算,因此CIE又同时推出了另外一套应用更加广泛的色度系统1931CIE-XYZ。该系统对三原色的选择的要求是:第一用三原色匹配等能的光谱色时,三刺激值均为正;第二,色品图上表示的实际不存在的颜色所占的面积尽量小;第三,用Y刺激值表示颜色的亮度。


1931CIE-XYZ系统标准



1931CIE-XYZ系统色品图


该色品坐标的计算公式为:

X = 2.7689 R + 1.7517 G + 1.1302 B

Y = 1.0000 R + 4.5907 G + 0.0601 B

Z = 0.0000 R + 0.0565 G + 5.5943 B

3.色温和标准照明体、标准光源


1.色温

根据光谱功率分布,用色度学公式可以计算出该温度下黑体辐射发光的三刺激值及色品坐标,在色品图上得到一个对应点。一系列不同温度的黑体可以计算出一系列色品坐标,将各对应点坐标标在色品图上,连成一条弧形轨迹,称之为黑体轨迹或者普朗克轨迹。如图所示。

当某种光源的色品与某一温度下的黑色色品相同时,则将黑体的温度称为光源的颜色温度,简称色温。

被物体吸收的能量与入射的能量之比称之为该物体的吸收比,若物体在任何温度下,对任何波长的辐射能的吸收比都等于1,则称该物体为绝对黑体(简称黑体)。

2.标准照明体

照明体是指特定的相对光谱功率分布。CIE在标准照明体中推荐了几种具有特定相对光谱功率分布的照明体,作为在光度、色度计算和测量中的标准日光。它们称为CIE标准照明体D65、D55、D75。它们的相关色温分别是6504K,5503K,7504K。CIE规定在可能情况下应尽量使用CIE标准照明体D65来表示日光,在不能用D65时可选用D55和D75。

3.标准光源

光源是指能发光的物理辐射体。目前研制的模拟D65标准照明体的人工光源有:带滤光器的高压氙灯、带滤光器的白炽灯、带滤光器的荧光灯、带滤光器的高压水银灯等,其中带滤光器的高压氙灯模拟D65照明体效果最好。因此目前许多顶级的投影机都选用了高压氙灯作为光源,如SONY(索尼)的顶级机型VPL-VW200。





美国国家标准化协会(ANSI)的相关视频标准



美国国家标准化协会(ANSI)在家庭影院和专业影院的显示设备方面有着相应的视频标准,主要包括了对比度和光亮度等方面的标准定义。

1.ANSI对比度


在投影机的对比度测定标准方面,主要有以下两种:(1)on/off(全开/全关)测定,即测试投影机输出的全白屏和全黑屏之间的亮度比值。(2)ANSI对比度测定,采用16点黑白相间色块,8个白色区域亮度平均值和8个黑色区域亮度平均值之间的比值即为ANSI对比度。

由于两者的测试过程中存在着较大的差异,因此两者得到的对比度的差异也较大。通常情况下,采用on/off(全开/全关)测定标准的数值往往比ANSI测定标准的数值要大。因此,判断一台显示设备的对比度的大小,还要注意它所采用的测试标准。

2.ANSI流明

ANSI流明是美国国家标准化协会制定的测量投影机光亮度(光通量)的标准单位,其具体的测评方法如下:







投影机与幕之间的距离为2.4米,投影幕的尺寸为60英寸。用测光笔测量屏幕“田”字形九个交叉点上的各点照度,乘以面积,得到投影画面的9个点的亮度。求出9个点亮度的平均值,就是ANSI流明。


该测试方法由于没有针对测试部分因素进行相应的限制,包括测试的距离、投影幕的类型、投影机的状态等,因此许多拥有相同ANSI流明规格的显示设备,却拥有不同的实际亮度,值得注意。目前在投影机厂商方面,采用ANSI流明作标准的厂商多数为欧美的厂家,而日本和中国台湾的众多厂商则采用了另外一种更加标准的测试方法ISO21118标准(见下文)。
• 国际标准化组织(ISO)的相关视频标准


国际标准化组织(ISO)在家庭影院视频方面,特别是在投影机设备方面有相关的标准——ISO21118。

ISO21118标准是由日本JAMIA(日本商用机器&信息系统工业协会)早年制定的投影机性能标准JIS演变而成的,并在2006年正式发布。ISO21118标准主要包括投影机类型、分辨率、亮度、照明系统、投影机的参数等规格。目前采用ISO21118标准的厂商包括了索尼、三菱、松下、爱普生、三洋、夏普、NEC、日立、明基、卡西欧、佳能、东芝等大多数的日本厂商。

ISO21118标准最主要的一项就是进一步规范了在亮度方面的标准,在测试方法方面采用了与ANSI流明标准基本一致的测量方法,但在某些方面则采取了一些更多细节的规定,并在计算方面采用了更严谨的算法,让整个投影机亮度的测试结果更加准确。



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