家庭影院基本技術(shù)與標準大全之視頻

  在家庭影院的視頻標準之中，有兩個最為基礎(chǔ)的標準，一個是由國際計量委員會(CIPM)規(guī)定的光度單位體系標準，另外一個是由國際照明委員會(CIE)規(guī)定的多個色度系統(tǒng)標準。兩者都是家庭影院系統(tǒng)視頻方面的基本光學標準，具有代表性的意義，以下我們將針對這兩個核心標準作一個簡單的介紹。


•國際計量委員會(CIPM)光度單位體系的相關(guān)標準

光度單位體系是由國際計量委員會(CIPM)規(guī)定的，是一套反映視覺亮暗特性的光輻射計量單位，包括了：光量(Qν)、光通量(Φν)、光出射度(Mν)、發(fā)光強度(Iν)、光亮度(Lν)、光照度(Eν)。其中發(fā)光強度的單位是cd(坎德拉)。cd不僅是光度體系的基本單位，而且也是國際單位制(SI)的七個基本單位之一。 它的定義是：一個光源發(fā)出頻率為540×1012Hz的單色輻射，若在一給定方向上的輻射強度為1/683W/sr，則該光源在該方向上的發(fā)光強度為1cd。

另外,在這個單位體系中，最常見的還有光通量(Φν)，它的單位是lm(流明)，常用作表示投影機的亮度單位。它的定義為：一個發(fā)光光源在單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量。而在一些平板電視或是電腦顯示器上，則采用光度單位體系中的光亮度(Lν)作為亮度的單位，其計算單位是cd/m2。出現(xiàn)這種現(xiàn)象，主要是由于兩者的工作方式和廠家的定義等多方面的因素決定的。

•國際照明委員會(CIE)色度體系的相關(guān)標準

在講述CIE相關(guān)的色度體系之前，首先對現(xiàn)代色度學方面的多個概念作一個簡單的描述。

1.顏色的三大屬性，包括明度、色調(diào)和彩度。明度是指人眼對物體的明暗感覺。發(fā)光物體的亮度越高，明度就越高。色調(diào)是指彩色彼此相互區(qū)分的特性，包括紅、橙、黃、藍、靛、紫等。彩度表示物體顏色的濃淡程度或顏色的純潔性。光譜的各種單色光的彩度最高，顏色最純，白色的彩度最低。

2.色度學中是用三原色來表示顏色的。匹配某種顏色所需的三原色的量，稱為顏色的三刺激值。三刺激值不是用物理單位來量度的，而是用色度學的單位來量度。具體規(guī)定為：在380～780nm的可見光波長范圍內(nèi)，各種波長的輻射能量均能相等時，稱為等能光譜色，由其構(gòu)成的白光稱等能白光，等能白光的三刺激值是相等的，且均定為一個單位。用三刺激值可以表示各種顏色，對于各種波長的光譜色也不例外。用紅、綠、藍作為三原色時，顏色方程中的三原色的量R、G、B就是三刺激值。該顏色方程就為C(C)=R(R)+G(G)+B(B)，該方程的含義是用R個單位的紅原色、G個單位的綠顏色、B個單位的藍顏色混合相加可匹配出C(C=R+G+B)個(C)單位的C顏色。

通過以上的簡單介紹之后，相信各位讀者對色度學有了一個基本的了解，接下來就對國際照明委員會(CIE)所規(guī)定的幾種色度系統(tǒng)進行一個簡單的介紹。

1.1931CIE-RGB色度標準

1931CIE-RGB系統(tǒng)標準

1931CIE-RGB系統(tǒng)色品圖

CIE規(guī)定1931CIE-RGB系統(tǒng)用紅(R)(波長為700nm)、綠(G)(波長為546.1nm)、藍(B)(波長為435.8nm)三種光譜色為三原色。此三原色匹配的等能白光的三刺激值相等。三原色光(R)、(G)、(B)單位刺激值的光亮度比為1.0000:4.5907:0.0601。

假設(shè)某種顏色的三刺激值分別為R、G、B，色品坐標為r、g、b，則有：

r = R/(R+G+B)

q = G/(R+G+B)

b = B/(R+G+B)

2.1931CIE-XYZ色度標準

由于在1931CIE-RGB色度標準下，由(R)、(G)、(B)三原色匹配的等能光譜色會產(chǎn)生部分負值的三刺激值，不易理解和計算，因此CIE又同時推出了另外一套應(yīng)用更加廣泛的色度系統(tǒng)1931CIE-XYZ。該系統(tǒng)對三原色的選擇的要求是：第一用三原色匹配等能的光譜色時，三刺激值均為正；第二，色品圖上表示的實際不存在的顏色所占的面積盡量��；第三，用Y刺激值表示顏色的亮度。

1931CIE-XYZ系統(tǒng)標準

1931CIE-XYZ系統(tǒng)色品圖

該色品坐標的計算公式為：

X = 2.7689 R + 1.7517 G + 1.1302 B

Y = 1.0000 R + 4.5907 G + 0.0601 B

Z = 0.0000 R + 0.0565 G + 5.5943 B

3.色溫和標準照明體、標準光源


1.色溫

根據(jù)光譜功率分布，用色度學公式可以計算出該溫度下黑體輻射發(fā)光的三刺激值及色品坐標，在色品圖上得到一個對應(yīng)點。一系列不同溫度的黑體可以計算出一系列色品坐標，將各對應(yīng)點坐標標在色品圖上，連成一條弧形軌跡，稱之為黑體軌跡或者普朗克軌跡。如圖所示。

當某種光源的色品與某一溫度下的黑色色品相同時，則將黑體的溫度稱為光源的顏色溫度，簡稱色溫。

被物體吸收的能量與入射的能量之比稱之為該物體的吸收比，若物體在任何溫度下，對任何波長的輻射能的吸收比都等于1，則稱該物體為絕對黑體(簡稱黑體)。

2.標準照明體

照明體是指特定的相對光譜功率分布。CIE在標準照明體中推薦了幾種具有特定相對光譜功率分布的照明體，作為在光度、色度計算和測量中的標準日光。它們稱為CIE標準照明體D65、D55、D75。它們的相關(guān)色溫分別是6504K，5503K，7504K。CIE規(guī)定在可能情況下應(yīng)盡量使用CIE標準照明體D65來表示日光，在不能用D65時可選用D55和D75。

3.標準光源

光源是指能發(fā)光的物理輻射體。目前研制的模擬D65標準照明體的人工光源有：帶濾光器的高壓氙燈、帶濾光器的白熾燈、帶濾光器的熒光燈、帶濾光器的高壓水銀燈等，其中帶濾光器的高壓氙燈模擬D65照明體效果最好。因此目前許多頂級的投影機都選用了高壓氙燈作為光源，如SONY(索尼)的頂級機型VPL-VW200。

•美國國家標準化協(xié)會(ANSI)的相關(guān)視頻標準

美國國家標準化協(xié)會(ANSI)在家庭影院和專業(yè)影院的顯示設(shè)備方面有著相應(yīng)的視頻標準，主要包括了對比度和光亮度等方面的標準定義。

1.ANSI對比度


在投影機的對比度測定標準方面，主要有以下兩種：（1）on/off(全開/全關(guān))測定，即測試投影機輸出的全白屏和全黑屏之間的亮度比值。（2）ANSI對比度測定，采用16點黑白相間色塊，8個白色區(qū)域亮度平均值和8個黑色區(qū)域亮度平均值之間的比值即為ANSI對比度。

由于兩者的測試過程中存在著較大的差異，因此兩者得到的對比度的差異也較大。通常情況下，采用on/off(全開/全關(guān))測定標準的數(shù)值往往比ANSI測定標準的數(shù)值要大。因此，判斷一臺顯示設(shè)備的對比度的大小，還要注意它所采用的測試標準。

2.ANSI流明

ANSI流明是美國國家標準化協(xié)會制定的測量投影機光亮度(光通量)的標準單位，其具體的測評方法如下：

投影機與幕之間的距離為2.4米，投影幕的尺寸為60英寸。用測光筆測量屏幕“田”字形九個交叉點上的各點照度，乘以面積，得到投影畫面的9個點的亮度。求出9個點亮度的平均值，就是ANSI流明。


該測試方法由于沒有針對測試部分因素進行相應(yīng)的限制，包括測試的距離、投影幕的類型、投影機的狀態(tài)等，因此許多擁有相同ANSI流明規(guī)格的顯示設(shè)備，卻擁有不同的實際亮度，值得注意。目前在投影機廠商方面，采用ANSI流明作標準的廠商多數(shù)為歐美的廠家，而日本和中國臺灣的眾多廠商則采用了另外一種更加標準的測試方法ISO21118標準(見下文)。
• 國際標準化組織(ISO)的相關(guān)視頻標準

國際標準化組織(ISO)在家庭影院視頻方面，特別是在投影機設(shè)備方面有相關(guān)的標準——ISO21118。

ISO21118標準是由日本JAMIA(日本商用機器&信息系統(tǒng)工業(yè)協(xié)會)早年制定的投影機性能標準JIS演變而成的，并在2006年正式發(fā)布。ISO21118標準主要包括投影機類型、分辨率、亮度、照明系統(tǒng)、投影機的參數(shù)等規(guī)格。目前采用ISO21118標準的廠商包括了索尼、三菱、松下、愛普生、三洋、夏普、NEC、日立、明基、卡西歐、佳能、東芝等大多數(shù)的日本廠商。

ISO21118標準最主要的一項就是進一步規(guī)范了在亮度方面的標準，在測試方法方面采用了與ANSI流明標準基本一致的測量方法，但在某些方面則采取了一些更多細節(jié)的規(guī)定，并在計算方面采用了更嚴謹?shù)乃惴ǎ�讓整個投影機亮度的測試結(jié)果更加準確。

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文章來源：影音中國