显示作业

显示技术基础作业
06009330 倪斌
课堂练习一：
1. 一光源发光强度为50cd。

一本书放置在距离光源
2.5米位置处，试计算在夜晚书本上的照度?
解：E=/2=50/2.52=8
2. 一个25cd的光源放在一个半径为4.5米的球心处，球表面的光通量是多少？
对于各向同性：Φ=4πI
解：Φ=4πI=4×3.14×25=314lm
3. 一工作需要在150lx照度下完成，天花板距离工作台3.5米。

采用6盏灯的话，每盏灯要提供多少光强才能满足要求？
解：
6=×2=150×3.52=1837.5 得=306.25
4. 一个25cd的光源放在一个半径分别为1米和2米的球心处，球表面的光通量分别是多少？球表面的照度分别为多少？
解：
1=2=4=4×3.142×25=314.21=12=2512=25
2=22=2522=6.25
5. 40英寸（发光面积约为S=0.5m2）的电视机，峰值亮度为L=500cd/m2，此时的光效率约为η= 5lm/W，除发光耗能外其他部件功耗为P0=10W，试估算该电视机在全屏显示峰值亮度时的功耗P
解：==3.14×500×0.5=785
1==7855=157
=1+0=157+10=167
6. 29”屏幕（对角线）长宽比4：3，环境光(照度）：100lux（一般的日光下室内照明）白色（荧光）屏全反射，光（荧光粉）效率：30lm/W，需要的对比度：1：25 （中等）（发光部分和黑的部分比值），问题：需要多少能量？
解：
29’’为对角线长，4:3为宽长比，29 ℎ×2.54=73.66
屏幕面积：73.66×45×73.66×35=0.26 2
屏幕反射亮度：= ⁄=100 ⁄=322⁄
所需对比度：1:25
因此，亮度最大值：C=max+外min+外max=25×32−32=768 2⁄
产生光通量：768××0.26=627
电能：627/30=20.8W
课堂练习二：
1. 请列出并简单说明显示器件的主要参量。

a. 亮度: 垂直于光束传播方向的单位面积上的发光强度，单位为（坎德拉/平方米）
b. 对比度和灰度：
对比度：指画面的最大亮度和最小亮度之比灰度：图像的黑边亮度层次。

c. 分辨率：分辨率是衡量图像细节表现力(包括亮暗差异、信息数量)的技术参数
d. 显示颜色（色纯度，色域）
e. 均匀性（亮度，颜色均匀性）
f. 视角
g. 余辉时间
h. 响应时间
i. 显示面积
2. 显示器件实现灰度调制的主要方法有哪些?
灰度：图像的黑白亮度层次。

灰度越多图像层次越分明，图像越柔和。

灰度调制方法有：幅值法，电压组合法，空间法，时分法，帧灰度法，子场法，脉宽调制法。

3. 简述显示器件实现彩色显示原理和主要方法
显示原理为三基色原理：选择合适的三基色，按不同的比例和强度混合来等效表示可见光谱对人眼的刺激效果，从而达到彩色显示。

实现方法即为相加混色的方法：把红、绿、蓝三基色按比例混合相加而获得彩色的方法。

包括三种方法：同时加色法、空间混色法、时间混色法
4. 光通量和发光强度？
a. 光通量Ф：能够被人的视觉系统所感受的那部分辐射功率的大小，单位lm（流明）。

b. 发光强度：描述某一个制定方向上发出光通量的能力
5. 临界闪烁频率？
当人眼接受光刺激后，不但有延时效应，而且有暂留现象。

在眼睛接受光脉冲刺激之后，大约要过百分之一秒，才达到响应的最大值。

其残留时间大约为0.1秒。

闪烁消失时对应的频率称为临界闪烁频率。

6. 显示为何要同步？同步信号分为哪几种？
为了实现发送端与接收端图像各点一一正确对应，发送端与接收端的扫描必须同步。

同步信号分为行同步脉冲和场同步脉冲。

7. 显示系统为何要采用γ校正？
对于摄像管来说，光电转换特性可近似认为是线性的；而显像管电光转换特性则是非线性的。

电视系统中重现亮度与摄取亮度之间存在着由于γ引起的非线性失真、这种失真常称为γ失真。

需要在摄像端预先将图像信号电压开γ次方校正，系统将不再产生非线性失真。

8. 简要描述人眼的分辨力特性和视觉惰性。

A). 人眼分辨力特性
a). 亮度分辨率
在实际观察景物时所得到的亮度感觉却并不直接由景物的亮度所决定，还与周围环境的亮度有关。

b). 黑白分辨力
人眼分辨景物细节的能力有一极限值，这种分辨细节的能力称为人眼的分辨力c). 彩色细节分辨力
人眼对与其相隔一定距离的黑白相间的条纹刚能分辨出黑白差别，则把黑白条纹换成不同彩色相间的条纹后，就不再能分辨出条纹来。

d). 彩色饱和度分辨力
9. 简要描述彩色的三要素，及如何描述彩色图像和黑白图像。

a. 色调(hue)：彩色的类别
b. 饱和度(saturation)：指彩色的深浅或纯洁程度。

c. 明度：(Lightness)亮度是光作用于人眼时引起的明亮程度的感觉。

彩色图像：用色度和亮度描述
黑白图像：只用亮度描述
10. 简要描述三基色原理，及实现相加混色的方法。

三基色原理:选择合适的三基色，按不同的比例和强度混合来等效表示可见光谱对人眼的刺激效果。

有三种方法可以实现相加混色：
1、同时加色法：在颜色进入人眼以前，混合效果已经形成。

2、空间混色法：令了人眼空间分辨力有限的特点。

3、时间混色法：利用人眼的视觉惰性。

11. 简要描述RGB计色制、XYZ计色制和UCS均匀色度系统三者之间的区别。

（1）CIE-RGB色度系统
标准白光（E白）的配色: F R : F G : F B = 1 : 4.5907 : 0.0601
国际照明委员会（CIE）规定：
(R)：700.0nm、1流明的红光
(G)：546.1nm、4.5907流明的绿光
(B) ：435.8nm、0.0601流明的蓝光
（2）RGB计色制：
R、G、B称为三色系数，R、G、B的比例决定C的色度。

r、g、b叫做相对色系数，也叫色坐标
通常用r、g直角坐标系表示C的色度
只有r,g,b都为正值时候才可以。

（3）UCS均匀色度系统
在XYZ计色系统色度图上并未反映出人眼对不同波长下色调宽容度的不同，即该图的色度空间在视觉上存在不均匀性。

在1960色度图上没有亮度坐标，在列出u,v值时，要单独列出Y值。

12. 简要描述电视图像的基本参数。

一、幅型比
视觉最清楚的范围约为垂直夹角15°，水平夹角20°的矩形面积
二、图像清晰度与电视系统分解力
电视系统的分解力又分为垂直分解力和水平分解力。

三、电视信号的频带宽度
课堂练习三：
1. 学习掌握理解CRT、FED、LCD、PDP和OLED各自工作原理，他们各自的优缺点。

A) CRT阴极射线管
工作原理：CRT显像管使用电子枪发射高速电子，经过偏转，最后高速电子击打屏幕上的磷光物质使其发光，就会在屏幕上形成明暗不同的光点形成各种图案和文字。

优点：可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式
缺点：体积大、重量大；某些CRT存在几何畸变现象；功耗较大
B）LCD液晶
工作原理：在电场、热等外场的作用下，使液晶分子从特定的初始排列状态变为其他分子排列状态，液晶元件的光学特性发生变化，从而变换为视觉变化。

优点：低压、微功耗；平板结构；被动显示型；显示信息容量大
缺点：显示视角小；响应速度慢；暗时看不清
C）PDP等离子体
工作原理：离子体在稳定等离子体中如果有电流穿行，带负电的粒子、带正电粒子不断地进行着撞击。

这些撞击激发了等离子体中的气体原子，促使它们发出了光。

优点：主动发光型显示；易于实现薄型大屏幕；具有高速响应特性；
缺点：功耗大，不便于采用电池电源；彩色发光效率低；驱动电压高；
D）FED场致发射平板显示器
工作原理：它很像阴极射线管CRT，有阴极电子枪和阳极荧光屏，只不过阴极和荧光屏是两片平板玻璃，FED面板的结构就等于是有多少个像素就具有多少只电子枪。

优点：中大屏幕：15″－50″；颜色自然逼真；发光效率高；全数字电视
缺点：阴极制备工艺复杂；FED的发光效率和亮度低；驱动技术还不成熟
E)OLED有机电致发光显示器
工作原理：用ITO电极和金属电极作为器件的阳极和阴极，在电压驱动下，电子和空穴分别迁移到发光层并相遇，形成激子并使发光分子激发，发出可见光。

优点：主动发光，无视角问题；重量轻，厚度小；高亮度，高发光效率；发光材料丰富，易实现彩色显示；
缺点：使用寿命短；屏幕尺寸小。

2. 3D的实现方法有哪些？
•复合三维：
眼镜式：互补色式、偏振片式、时序开关式
裸眼式：视差栅栏式、透镜式、头盔式
双目视差立体显示
双目直视立体显示：遮挡方式、棱镜方式
•三维空间体显示
•电子全息显示
3. 其他新型显示器件。

有OLED，FED，DLP，Laser Project，iMod，Flexible Display，LCoS，3D等。