家庭影院基本技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)大全之視頻

  在家庭影院的視頻標(biāo)準(zhǔn)之中，有兩個(gè)最為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是由國際計(jì)量委員會(huì)(CIPM)規(guī)定的光度單位體系標(biāo)準(zhǔn)，另外一個(gè)是由國際照明委員會(huì)(CIE)規(guī)定的多個(gè)色度系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。兩者都是家庭影院系統(tǒng)視頻方面的基本光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，具有代表性的意義，以下我們將針對(duì)這兩個(gè)核心標(biāo)準(zhǔn)作一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。


•國際計(jì)量委員會(huì)(CIPM)光度單位體系的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

光度單位體系是由國際計(jì)量委員會(huì)(CIPM)規(guī)定的，是一套反映視覺亮暗特性的光輻射計(jì)量單位，包括了：光量(Qν)、光通量(Φν)、光出射度(Mν)、發(fā)光強(qiáng)度(Iν)、光亮度(Lν)、光照度(Eν)。其中發(fā)光強(qiáng)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(gè)基本單位之一。 它的定義是：一個(gè)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(qiáng)度為1/683W/sr，則該光源在該方向上的發(fā)光強(qiáng)度為1cd。

另外,在這個(gè)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(jī)的亮度單位。它的定義為：一個(gè)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(jì)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(huì)(CIE)色度體系的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

在講述CIE相關(guān)的色度體系之前，首先對(duì)現(xiàn)代色度學(xué)方面的多個(gè)概念作一個(gè)簡(jiǎn)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(duì)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(lán)、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(xué)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(xué)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(shí)，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(gè)單位。用三刺激值可以表示各種顏色，對(duì)于各種波長的光譜色也不例外。用紅、綠、藍(lán)作為三原色時(shí)，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(gè)單位的紅原色、G個(gè)單位的綠顏色、B個(gè)單位的藍(lán)顏色混合相加可匹配出C(C=R+G+B)個(gè)(C)單位的C顏色。

通過以上的簡(jiǎn)單介紹之后，相信各位讀者對(duì)色度學(xué)有了一個(gè)基本的了解，接下來就對(duì)國際照明委員會(huì)(CIE)所規(guī)定的幾種色度系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

1.1931CIE-RGB色度標(biāo)準(zhǔn)

1931CIE-RGB系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

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(lán)(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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)

由于在1931CIE-RGB色度標(biāo)準(zhǔn)下，由(R)、(G)、(B)三原色匹配的等能光譜色會(huì)產(chǎn)生部分負(fù)值的三刺激值，不易理解和計(jì)算，因此CIE又同時(shí)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(duì)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(shí)，三刺激值均為正；第二，色品圖上表示的實(shí)際不存在的顏色所占的面積盡量小；第三，用Y刺激值表示顏色的亮度。

1931CIE-XYZ系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

1931CIE-XYZ系統(tǒng)色品圖

該色品坐標(biāo)的計(jì)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(biāo)準(zhǔn)照明體、標(biāo)準(zhǔn)光源


1.色溫

根據(jù)光譜功率分布，用色度學(xué)公式可以計(jì)算出該溫度下黑體輻射發(fā)光的三刺激值及色品坐標(biāo)，在色品圖上得到一個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)。一系列不同溫度的黑體可以計(jì)算出一系列色品坐標(biāo)，將各對(duì)應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)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(dāng)某種光源的色品與某一溫度下的黑色色品相同時(shí)，則將黑體的溫度稱為光源的顏色溫度，簡(jiǎn)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(duì)任何波長的輻射能的吸收比都等于1，則稱該物體為絕對(duì)黑體(簡(jiǎn)稱黑體)。

2.標(biāo)準(zhǔn)照明體

照明體是指特定的相對(duì)光譜功率分布。CIE在標(biāo)準(zhǔn)照明體中推薦了幾種具有特定相對(duì)光譜功率分布的照明體，作為在光度、色度計(jì)算和測(cè)量中的標(biāo)準(zhǔn)日光。它們稱為CIE標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)照明體D65來表示日光，在不能用D65時(shí)可選用D55和D75。

3.標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(jí)的投影機(jī)都選用了高壓氙燈作為光源，如SONY(索尼)的頂級(jí)機(jī)型VPL-VW200。

•美國國家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(ANSI)的相關(guān)視頻標(biāo)準(zhǔn)

美國國家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(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(biāo)準(zhǔn)，主要包括了對(duì)比度和光亮度等方面的標(biāo)準(zhǔn)定義。

1.ANSI對(duì)比度


在投影機(jī)的對(duì)比度測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)方面，主要有以下兩種：（1）on/off(全開/全關(guān))測(cè)定，即測(cè)試投影機(jī)輸出的全白屏和全黑屏之間的亮度比值。（2）ANSI對(duì)比度測(cè)定，采用16點(diǎn)黑白相間色塊，8個(gè)白色區(qū)域亮度平均值和8個(gè)黑色區(qū)域亮度平均值之間的比值即為ANSI對(duì)比度。

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

2.ANSI流明

ANSI流明是美國國家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)制定的測(cè)量投影機(jī)光亮度(光通量)的標(biāo)準(zhǔn)單位，其具體的測(cè)評(píng)方法如下：

投影機(jī)與幕之間的距離為2.4米，投影幕的尺寸為60英寸。用測(cè)光筆測(cè)量屏幕“田”字形九個(gè)交叉點(diǎn)上的各點(diǎn)照度，乘以面積，得到投影畫面的9個(gè)點(diǎn)的亮度。求出9個(gè)點(diǎn)亮度的平均值，就是ANSI流明。


該測(cè)試方法由于沒有針對(duì)測(cè)試部分因素進(jìn)行相應(yīng)的限制，包括測(cè)試的距離、投影幕的類型、投影機(jī)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(shí)際亮度，值得注意。目前在投影機(jī)廠商方面，采用ANSI流明作標(biāo)準(zhǔn)的廠商多數(shù)為歐美的廠家，而日本和中國臺(tái)灣的眾多廠商則采用了另外一種更加標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法ISO21118標(biāo)準(zhǔn)(見下文)。
• 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的相關(guān)視頻標(biāo)準(zhǔn)

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

ISO21118標(biāo)準(zhǔn)是由日本JAMIA(日本商用機(jī)器&信息系統(tǒng)工業(yè)協(xié)會(huì))早年制定的投影機(jī)性能標(biāo)準(zhǔn)JIS演變而成的，并在2006年正式發(fā)布。ISO21118標(biāo)準(zhǔn)主要包括投影機(jī)類型、分辨率、亮度、照明系統(tǒng)、投影機(jī)的參數(shù)等規(guī)格。目前采用ISO21118標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)最主要的一項(xiàng)就是進(jìn)一步規(guī)范了在亮度方面的標(biāo)準(zhǔn)，在測(cè)試方法方面采用了與ANSI流明標(biāo)準(zhǔn)基本一致的測(cè)量方法，但在某些方面則采取了一些更多細(xì)節(jié)的規(guī)定，并在計(jì)算方面采用了更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃惴�，讓整個(gè)投影機(jī)亮度的測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確。

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文章來源：影音中國