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        認識增強現實抬頭顯示中色彩飽和度和色域的重要性

        本文作者:Mike Firth       點擊: 2018-08-13 12:32
        前言:
        TI DLP®技術在增強現實(AR)抬頭顯示(HUD)等汽車應用中越來越受歡迎,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和色域的概念。
         

        圖1:AR HUD示例
         
        色彩飽和度是指圖像中色彩的強度。看看圖2,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。用技術術語來說,飽和度是表示色彩的純度,用其復合波長來定義色彩。當一種色彩完全飽和時,它只包含單一波長,因此被認為是最純粹的色彩。事實上,赫姆霍茲-科爾勞施效應描述了色彩越飽和,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速度也就越快,特別是對于紅色(這是許多警告標志都使用紅色的原因之一)。
         

        圖2:區分色彩飽和度
         
        一個畫面準確一致地再現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揮作用的地方。色域表示給定系統可以產生的所有不同顏色。不同的色域標準(如國際電信聯盟建議(ITU-R)的Rec.709和Rec.2020,國家電視系統委員會(NTSC))定義了不同數量的色譜,可通過復制以達到兼容。這些標準為每種顏色分配了其專屬的顏色坐標,并確保在一個畫面復制的顏色在另一臺顯示上看起來完全相同。每個標準定義的色域在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(RGB)坐標。
         
        三角形內的區域越大,標準能夠顯示的顏色就越多。在汽車應用中,NTSC標準通常用于定義可以再現的色彩范圍,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NTSC色域中最多60%的顏色。
         

        圖3:不同的色彩空間/色域
         
        數字微鏡器件(DMD)是DLP技術的核心。DMD包含數十萬至數百萬個高反射鋁微鏡,這些微鏡能夠以極高的速度進行切換,將三種RGB原色混合成明亮逼真的圖像。DLP技術的一大性能優勢在于DMD切換特性不隨溫度而變化,這意味著色彩再現和圖像的質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。
         

        圖4:DMD微鏡陣列示例
         
        作為一種反射技術,相較于與其競爭的汽車技術,例如使用白色背光和彩色濾光片來重現色彩的LCD,DLP技術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技術都會再現一模一樣的飽和度水平。由于充分利用了包括發光二極管(LED)和激光在內的高飽和度固態光源,DLP技術通過LED實現91%的紅色飽和度,通過激光實現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汽車認證芯片組支持LED的NTSC色域達到125%,激光的NTSC色域達到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

        NTSC色域百分比

        飽和度%

        RGB LED

        125%

        R91%      G75%      B95%

        RGB激光器

        172%

        R100%     G100%  B100%

        圖5:色域符合性百分比和飽和度水平
         
        附加資源:
        • 了解有關汽車應用中DLP技術的更多信息:
        • 觀看關于使用DLP技術推動HUD未來的視頻。
        • 閱讀HUD太陽能負載規格方面的博客文章。
        • 詳細了解用于汽車HUD的DLP3030-Q1芯片組。
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