3D样品测试分析

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I 视角数据

I.1-不同视点的亮度视角图

单独视点的ON态测试结果如图1和2所示。样品亮度达到了120 CD/m2,对于两视点的主动3D显示器来说是个比较适中的值。图1中的黑线标示出了亮度80 CD/m2的区域。

图1.单视点的亮度图。左视点为白(左图)右视点为白(右图)

图2.对应于图1的立体表示

两个视点的视角数据水平截面图如图3、4所示。

图3. 沿水平方向的两个视点的截面图

图4.水平方向两视点截面图的放大图

亮度80cd/m2

角度1

角度2

角度3

角度4

左视点

-11

-3.6

12.3

17.7

右视点

-20.6

-16.1

0.3

7.6

典型的观察距离可以从下面的测试中推导出大概为320mm(见图5)

图5.相邻视点的获得3D效果的观察距离计算:65/tan(11.5)  ≈320    mm

I.2-白与黑的亮度视角图

白与黑两种状态的亮度测试结果见图6。对比度的评估也称为“白合成率”,用如下公式表示:

合成白=WB+BW-BB

合成率=(WW-sythesizedwhite)/WW (%)

这表示了两个视点间的互相校正的水平,理论上数值越小越好。

在ON状下具有适当的亮度(120CD/m2),中心亮度约96 CD/m2。在Black态下轴心上的平均亮度大概为0.08 CD/m2,这使得中心的标准对比度大概为1200。黑态下的漏光现象只有在高观察角度下才能观察到。合成率的最大值大概为1.7%

图6.黑、白状态的亮度测试。右边同时显示了合成白以及合成率

I.3-不同视点的视角对比度

视角对比度是双眼视差3D立体显示器性能评估的首要方法,它结合了所有视点并能展示在一个给定的观察位置,一个视点是如何影响另一个视点的。

本文分析的样品每一个视点的视角对比度大概是40,沿垂直方向观察具有较好的均匀性。

图7.左视点(左图)及右视点的视角对比度(右图)。

左、右视点对比度的水平方向截图

对比度20

角度1

角度2

角度3

角度4

左视点

-9.6

-5.1

13.6

17.1

右视点

-20.5

-17.2

1.5

6.3

对比度10

角度1

角度2

角度3

角度4

角度5

角度6

左视点

-32.4

-27.7

-10.4

-4.3

12.4

18.3

右视角

-21.8

-15.9

0.8

7.1

24.2

29.3

I.4 视角纯度(Crosstalk)

在多视点显示中,可以使用“纯度”的方法来评估两个视点之间相互影响的程度,每个视点的视角纯度计算方法如下:

由此我们可以计算出两个视点的视角纯度

第一个视点(左眼)的视角纯度(左图)和第二个视点(右眼)的视角纯度(右图)

水平方向截图

纯度0.95

角度1

角度2

角度3

角度4

左视点

-9.6

-5.0

13.4

17.2

右视点

-20.5

-17.1

1.5

6.3

纯度0.9

角度1

角度2

角度3

角度4

角度5

角度6

左视点

-32.6

-27.6

-10.5

-4.3

12.3

18.4

右视角

-21.8

-15.8

0.8

7.1

24.2

29.3

可以看到视点的视角纯度与视点的视角对比度有高度匹配关系,高纯度对应高对比度(即其他视点的串扰小)。

II:单点位置的3D分析

II.1-空间定义

3D模拟的目标是为了计算出一个眼睛在显示器前面的给定空间内的具体某一个观察位置能看到的效果。单眼和双眼的计算都可以分别完成。在单眼计算时,眼睛在观察空间内移动时的观察角度都被计算出来(取决于显示器的测量位置)。视角对比度文件中的对应数据都会有影响。对于双眼模拟中,空间内的每一点的计算是由每个眼睛在所有视点的视角对比度的乘积的平方根用来评估双眼效果。我们使用乘积的方根而不是用求和来表示是因为对于3D显示器,必须当两个眼睛都同时具有高视角对比度时才能获得最佳的3D对比度。我们用平方根来表示对比度的值。计算是在立体效果有效有空间内逐点进行的。

图8.观察位置定义

II.2-观察模拟

所有的计算是在以下定义的空间内进行的:

(mm)

取样

X 轴

[-250;250]

Y 轴

[-250;250]

Z 轴

[0;800]

X/Y/Z 步长

3

瞳距

65

表1.观察空间定义

II.2.a 单眼对比度

这种模拟是当观察者在观察空间内移动时,评估指定的眼睛和一个指定的视点的入射光的变化。左眼视点和右眼视点的3D对比度如图9、10所示。

图9.左眼单眼对比度的3D效果图

图10.右眼单眼对比度的3D效果图

左眼及右眼的横向以及纵向的正中截面图如图11、12所示。

图11.横向正中截面图:左眼单眼模拟(左图),右眼单眼模拟图(右图)

图12.纵向正中截面图:左眼单眼模拟(左图),右眼单眼模拟图(右图)

II.2.b 双眼模拟-3D对比度

双眼3D对比度中我们定义合格双眼观察空间,在这个空间内显示器中心的3D效果最好。视点1和视点2之间的双眼3D 对比度是由图9、10中的数据计算出来的。我们使用了乘积平方根的方法在以下数据中进行逐点计算:

在如图11,12的区域内两者会有很多的交叉点。结果显示在图13、14中。

图13.双眼3D对比度的立体效果图

图14.双眼3D对比度的横向及纵向截面图(High light 10)

图15.双眼3D对比度的横向及纵向截面图(High light 20)

mm

X1

X2

Y1

Y2

Z1

Z2

对比度10

-11.5

34

-161.4

240.9

215.6

726.7

对比度20

-2.6

25

-68.6

118.5

235.1

557.6

3D对比度最大值达到了40,但只是在非常小的区域内。最佳的观察距离(对比度大于10)在21cm到72cm之间,但是这是个结果是对于单点测试数据的计算结果,如果做多点测试,显示器不同区域之间的相互影响会使结果变差,实际的最佳观察距离会更小一些。

II.2C.纯度(CROSSTALK)

单眼纯度:左眼或者右眼的观察对应视点的空间纯度可以根据前的视角纯度进行空间的计算,结果如下:

左眼看第一视点的空间纯度

右眼看第二视点的空间纯度

双眼纯度:视点i和视点j之间的可以通过正面的公式计算

双眼纯度(左眼看第一视点,右眼看第二视点)

双眼纯度                                         双眼对比度

II.2.D 标准参数(常规的ON-OFF对比度)

当我们双眼同时观察ON态和OFF态,计算标准量来评估观察空间内的对比度。这些参量的立体效果图如图16到18所示:

图16.白画面(ON态)的立体图

图17.黑画面(OFF态)的立体图

图18.标准对比度的立体效果图

如下图中的横向截面图所示

图19.ON态(上图),OFF态(中图),标准对比度(下图)的横向截面图

2021-07-10T18:39:56+08:00