《電子技術(shù)應(yīng)用》
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認(rèn)識增強(qiáng)現(xiàn)實抬頭顯示中色彩飽和度和色域的重要性

2018-08-13
關(guān)鍵詞: 色彩飽和度 色域 德州儀器

  TI DLP?技術(shù)在增強(qiáng)現(xiàn)實(AR)抬頭顯示(HUD)等汽車應(yīng)用中越來越受歡迎,主要原因之一是其具有明亮鮮艷的色彩。為了更好地理解顏色在AR HUD中的作用(如圖1所示),我先介紹一下色彩飽和度色域的概念。

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  圖1:AR HUD示例

  色彩飽和度是指圖像中色彩的強(qiáng)度??纯磮D2,您可以輕松分辨出哪種顏色的飽和度更高。色彩的飽和度越低,看起來也就越暗。用技術(shù)術(shù)語來說,飽和度是表示色彩的純度,用其復(fù)合波長來定義色彩。當(dāng)一種色彩完全飽和時,它只包含單一波長,因此被認(rèn)為是最純粹的色彩。事實上,赫姆霍茲-科爾勞施效應(yīng)描述了色彩越飽和,看起來就越明亮。色彩飽和度的另一個有趣方面是它會影響反應(yīng)時間。一項名為“用顏色捕捉用戶注意力”的研究表明,色彩越飽和,觀察者對該色彩的反應(yīng)速度也就越快,特別是對于紅色(這是許多警告標(biāo)志都使用紅色的原因之一)。

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  圖2:區(qū)分色彩飽和度

  一個畫面準(zhǔn)確一致地再現(xiàn)另一個畫面中的某種顏色,就需要定量測量。這是色域概念開始發(fā)揮作用的地方。色域表示給定系統(tǒng)可以產(chǎn)生的所有不同顏色。不同的色域標(biāo)準(zhǔn)(如國際電信聯(lián)盟建議(ITU-R)的Rec.709和Rec.2020,國家電視系統(tǒng)委員會(NTSC))定義了不同數(shù)量的色譜,可通過復(fù)制以達(dá)到兼容。這些標(biāo)準(zhǔn)為每種顏色分配了其專屬的顏色坐標(biāo),并確保在一個畫面復(fù)制的顏色在另一臺顯示上看起來完全相同。每個標(biāo)準(zhǔn)定義的色域在XY色度圖上顯示為三角形,如圖3所示。這些三角形顯示了由直線連接的峰值紅 - 綠 - 藍(lán)(RGB)坐標(biāo)。

  三角形內(nèi)的區(qū)域越大,標(biāo)準(zhǔn)能夠顯示的顏色就越多。在汽車應(yīng)用中,NTSC標(biāo)準(zhǔn)通常用于定義可以再現(xiàn)的色彩范圍,而顯示的性能通常被稱為NTSC色域的百分比。例如,液晶顯示(LCD)的NTSC色域為60%或更低,這意味著它們只能再現(xiàn)NTSC色域中最多60%的顏色。

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  圖3:不同的色彩空間/色域

  數(shù)字微鏡器件(DMD)是DLP技術(shù)的核心。DMD包含數(shù)十萬至數(shù)百萬個高反射鋁微鏡,這些微鏡能夠以極高的速度進(jìn)行切換,將三種RGB原色混合成明亮逼真的圖像。DLP技術(shù)的一大性能優(yōu)勢在于DMD切換特性不隨溫度而變化,這意味著色彩再現(xiàn)和圖像的質(zhì)量不會隨溫度變化而下降。您在-40°C時和105°C時會獲得相同高的色彩飽和度。

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  圖4:DMD微鏡陣列示例

  作為一種反射技術(shù),相較于與其競爭的汽車技術(shù),例如使用白色背光和彩色濾光片來重現(xiàn)色彩的LCD,DLP技術(shù)可以提供更高的飽和度。無論您的初始光源使用哪種飽和度水平,使用DLP技術(shù)都會再現(xiàn)一模一樣的飽和度水平。由于充分利用了包括發(fā)光二極管(LED)和激光在內(nèi)的高飽和度固態(tài)光源,DLP技術(shù)通過LED實現(xiàn)91%的紅色飽和度,通過激光實現(xiàn)100%的色彩飽和度,從而獲得廣泛的色域支持(例如,TI最新型DLP3030-Q1汽車認(rèn)證芯片組支持LED的NTSC色域達(dá)到125%,激光的NTSC色域達(dá)到172%)有了這個級別的飽和度和色域支持,DLP HUD可以生成鮮艷生動的圖像,從而在駕駛時提供更好的視覺體驗。

  DLP技術(shù)

  NTSC色域百分比

  飽和度(%)

  RGB LED

  125%

  R:91%            G:75%            B:95%

  RGB激光器

  172%

  R:100%           G:100%            B:100%

  圖5:色域符合性百分比和飽和度水平

  附加資源:

  ·了解有關(guān)汽車應(yīng)用中DLP技術(shù)的更多信息:

  ·觀看關(guān)于使用DLP技術(shù)推動HUD未來的視頻。

  ·閱讀HUD太陽能負(fù)載規(guī)格方面的博客文章。

  ·詳細(xì)了解用于汽車HUD的DLP3030-Q1芯片組。


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