Der er en masse af data, der anvendes til at karakterisere elektroniske skærme: opløsning pixels per inch, opdateringsfrekvens, luminans (nit), pixel pitch, dynamik, kontrast, osv. Alle disse oplysninger er beregnet til at hjælpe med at formidle kvaliteten af et display. Men i sidste ende er det den visuelle oplevelse af menneskelige brugere, der definerer en skærms ydeevne—og i vid udstrækning bestemmer dens succes på markedet., Så hvordan kan vise designere og producenter evaluere kvaliteten af deres produkter i henhold til standarderne for menneskelige seere?
brug af menneskelige kvalitetsinspektører har været en tilgang. Men at følge med efterspørgslen på markedet og hastigheden og mængden af masseproduktion har nødvendiggjort implementeringen af automatiserede inspektionsløsninger., Kvantificering af skelnen mellem menneskelig visuel opfattelse—den ultimative kvalitetsstandard-var en udfordring, indtil National Aeronautics and Space Administration (NASA) udviklede en metode til at måle Just mærkbar forskel (JND) baseret på en rumlig Standardobservatør (SSO).1
Dannelse af Blot Mærkbar Forskel
begrebet Blot Mærkbar Forskel blev første gang formuleret af 19 århundrede, psykolog, Ernst Weber, der definerede det som “minimum beløb, som stimulering intensitet skal ændres for at producere en mærkbar variation i sensorisk oplevelse.,”2berebers lov (eller laweber-Fechner-loven) hævder, at ændringen i en stimulus (noget, der ses eller sanses af et menneskeligt emne, såsom luminansen på en skærm), der bare mærkes, er et konstant forhold til den oprindelige stimulus.
Denne lov generelt gælder for alle vores sanser, herunder syn, berøring, smag, lugt og hørelse, og for flere typer af stimuli, herunder lysstyrke, sødme, vægt og blodtryk., De eneste undtagelser har en tendens til at være i ekstremerne af en stimulus (for eksempel til skærme i meget høje eller lave lysstyrketilstande har skelnetærsklen ikke altid et konstant forhold).
Spatial Standard Observer& JND
“standard observer” er en konstruktion, der længe har været brugt i videnskabelige og industrielle bestræbelser på at kvantificere farve. Forskere har samlet data fra flere forsøgspersoner for at definere “gennemsnitlig” menneskelig visuel opfattelse., For eksempel er MacAdam-ellipser en repræsentation af regioner på kromaticitetsdiagrammet, hvor farverne inde i hver ellipse ikke kan skelnes fra observatører fra farven i midten. Konturen af hver ellipse repræsenterer derfor tærsklen for bare mærkbare forskelle i kromaticitet til en (statistisk) gennemsnitlig menneskelig seer. Dette betyder, at enhver given person måske eller måske ikke bemærker en forskel, afhængigt af hvor de ligger på følsomhedsspektret, men mindst 50% af en gruppe observatører vil opfatte en forskel under almindelige forhold., En “just perceptible difference” (eller JPD) henviser til den mindste synlige forskel under de mest gunstige visningsbetingelser .
Makadam ellipser plottet på CIE 1931 xy chromaticity diagram, der er vist ti gange deres faktiske størrelse. Hver ellipse repræsenterer et område, hvor alle farver ikke kan skelnes fra farven i midten af ellipsen til et gennemsnitligt menneskeligt øje. (Billede: CC BY-SA 3.,0)
NASAs rumlige Standardobservatørmodel tilføjede et rumligt element i blandingen, hvilket skabte et værktøj til måling af synligheden af et element eller “visuel diskrimination” af to elementer. Som med udviklingen af color JND blev SSO udviklet ved at indsamle et omfattende sæt menneskelige testdata for at tilvejebringe en kalibreret model af menneskelig vision.
SSO “beregner et numerisk mål for den perceptuelle styrke af det enkelte billede eller den synlige forskel mellem de to billeder., Synlighedsmålingerne leveres i enheder med bare mærkbare forskelle (JND), et standardmål for perceptuel intensitet.”2
denne metode blev udviklet med mange potentielle applikationer i tankerne, “især ved inspektion af skærme under fremstillingsprocessen.,”2 Det er også nyttigt for “evaluering vision fra unpiloted aerial vehicles (Uav); at forudsige synlighed af Uav’ er fra andre fly; estimering af synlighed, fra et kontroltårn, af fly på start-og landingsbaner; måling af synlighed, fra en afstand af skader på fly og på en rumfærge; evaluering af læsbarheden af tekst, ikoner eller andre symboler; specifikation af opløsning af et kamera eller en skærm…at vurdere kvaliteten af komprimeret digital video billeder; og forudsige resultaterne af korrigerende laser eye kirurgi.,”3
mange brancher er afhængige af JND-karakterisering for at sikre ydelsen af skærme i kritiske miljøer. For eksempel, gråtoner kalibrering er afgørende for medicinske skærme bliver brugt til at se radiografiske billeder. JND anvendes til rumfarts-og bilskærme, der viser vigtige oplysninger til piloten / føreren under drift. Regulatoriske standarder i disse brancher kalder JND som en faktor, der skal bruges til evaluering af displayets ydeevne. Skærme i forbrugerkvalitet såsom smartphones og fjernsyn måles også i henhold til JND-standarder.,
anvendelse af JND for at vise Kvalitet
JND-skalaen er defineret, så en JND-forskel på 1 bare vil være mærkbar. I absolut skala repræsenterer en JND-værdi på 0 ingen synlig rumlig kontrast, og en absolut JND-værdi på 1 repræsenterer den første mærkbare rumlige kontrast. For displayteknologier gør denne skala det muligt at klassificere defekter efter deres sværhedsgrad., Faktorer inkluderet i JND-modellen inkluderer rumlig frekvens (hvor hurtigt rumlig kontrast varierer), orientering (vinkelretningen af den rumlige kontrast i forhold til det synsplan, der er defineret af menneskelige øjne), og observatørens afstand fra displayet, der ses.
SSO ‘ en fungerer på et digitalt billede eller et par digitale billeder, hvilket betyder, at det kan bruges med digitale billeddannelsessystemer, såsom et computerstyret billedfotometer eller kolorimeter som Radiants ProMetric series-Serie., Billeddannelsessystemet indfanger data om rumlig fordeling af displaybilledets luminans og farve, og derefter analyseres disse data for at oprette et JND-kort over billedet.NASA-algoritmen er blevet licenseret fra og tilpasset til brug i Radiant Vision Systems billedanalysesoft .are for at tillade klar applikation at vise data. Generelt kan enten et fotopisk eller kolorimetrisk målebillede bruges til at gøre det muligt at klassificere displaybilleder med en direkte sammenhæng med menneskets visuelle opfattelse af luminans og farve., Ved hjælp af JND-analyse kan displayfejl som mura (pletter og ikke-ensartethed) identificeres og klassificeres efter deres sværhedsgrad.
implementering af JND-algoritmer til automatiseret Displaytestning
brug af JND-analyse til evaluering af skærmens ensartethed identificerer ændringen over et overfladeareal, der vil være synlig for en gennemsnitlig person mindst halvdelen af tiden. Strålevarme er TrueTest™ – Softwaren med TrueMURA™ indeholder JND kvalifikationer til at vurdere ikke-ensartede områder i belyste displays, der ville blive betragtet som uacceptabelt af en menneskelig observatør.,
Identificere og sortering fejl, der repræsenterer en “blot mærkbar forskel” (JND) til en gennemsnitlig menneskelig observatør mindst halvdelen af tiden.
JND-analysefunktionen behandler et optaget billede af et display for at generere en JND-kortlægning af billedet. Algoritmen udsender også tre JND-målinger, der kan bruges til at klassificere skærmens visuelle kvalitet. Dette har umiddelbar værdi for produktion-line applikationer; for eksempel i både LCD fabrikation faciliteter og endelige display samlebånd.,
Displayproducenter kan bruge menneskelige mærkbarhedsværdier til at indstille pass / fail—parametre for visse typer mura-når de er til stede. Områder af manglende ensartethed i midten af displayet kan være mere af en distraktion til brugere end mangler mod kanterne eller hjørnerne af skærmen, således interne kvalitetsstandarder kan indstilles til tolerancer på 90-100% ensartethed til spot mura, der vises i skærmens centrum, mens 80% ensartethed for kant mura kan være tilstrækkeligt.,
Rå JND analyse af en tv billedet (øverst) fanget af en ProMetric Imaging Colorimeter og TrueMURA Software. Billedet er lettere for højere værdier af JND og mørkere for lavere værdier, viser mura i midten af skærmen og lys lækage og mørke plet artefakter langs kanten. En falsk farvepræsentation af JND-kortet (nederst) viser områder med JND-værdier større end 1, hvilket er tærsklen for at være “bare mærkbar”., Stedet nederst til højre har den største beregnede værdi af JND, og det flettet område over det meste af displayet repræsenterer JND-værdier på 0.7 eller lavere.
Display defekt påvisning udføres ved hjælp af denne type af systemet, viser, at JND analyse er et effektivt middel til at skaffe yderligere oplysninger om, display billedkvalitet, der strækker sig til andre analyse-teknikker. Dette analysesystem kan anvendes til enhver Skærmtype, herunder LCD -, LED-og OLED-skærme., Som med belyste skærme kan JND-måling anvendes på ikke-belyste overflader til at detektere og klassificere “ensartethed” – problemer på overflader forårsaget af ridser, buler, pletter, snavs og andre defekter.
for at lære mere om JND og dens anvendelse til at vise måling og inspektion, skal du læse hvidbogen “metoder til måling af displayfejl og Mura som korreleret med menneskelig visuel opfattelse.,”Nøjagtigt at korrelere menneskelige opfattelser af defekter med de oplysninger, der kan indsamles ved hjælp af billeddannende kolorimetre, giver mulighed for objektiv og gentagelig detektion og kvantificering af sådanne defekter.
i hvidbogen lærer du om JND-karakterisering og implementering af JND-algoritmer til automatiseret displaytestning for at opdage og klassificere mura og andre defekter i henhold til den menneskelige visuelle oplevelse.,
CITATIONS
- Spatial Standard Observer, United States Patent 7,783,130 B2, March 20, 2012
- Spatial Standard Observer (SSO), Technology Solution, NASA 2015
- “The Spatial Standard Observer”, Information Technology Tech Briefs, September 1, 2006
