认识增强现实抬头显示中色彩饱和度和色域的重要性

作者:德州仪器Mike Firth

 

TI DLP®技术在增强现实(AR)抬头显示(HUD)等汽车应用中越来越受欢迎,主要原因之一是其具有明亮鲜艳的色彩。为了更好地理解颜色在AR HUD中的作用(如图1所示),我先介绍一下色彩饱和度和色域的概念。

1AR HUD示例

 

色彩饱和度是指图像中色彩的强度。看看图2,您可以轻松分辨出哪种颜色的饱和度更高。色彩的饱和度越低,看起来也就越暗。用技术术语来说,饱和度是表示色彩的纯度,用其复合波长来定义色彩。当一种色彩完全饱和时,它只包含单一波长,因此被认为是最纯粹的色彩。事实上,赫姆霍兹-科尔劳施效应描述了色彩越饱和,看起来就越明亮。色彩饱和度的另一个有趣方面是它会影响反应时间。一项名为“用颜色捕捉用户注意力”的研究表明,色彩越饱和,观察者对该色彩的反应速度也就越快,特别是对于红色(这是许多警告标志都使用红色的原因之一)。

2区分色彩饱和度

 

一个画面准确一致地再现另一个画面中的某种颜色,就需要定量测量。这是色域概念开始发挥作用的地方。色域表示给定系统可以产生的所有不同颜色。不同的色域标准(如国际电信联盟建议(ITU-R)的Rec.709和Rec.2020,国家电视系统委员会(NTSC))定义了不同数量的色谱,可通过复制以达到兼容。这些标准为每种颜色分配了其专属的颜色坐标,并确保在一个画面复制的颜色在另一台显示上看起来完全相同。每个标准定义的色域在XY色度图上显示为三角形,如图3所示。这些三角形显示了由直线连接的峰值红 - 绿 - 蓝(RGB)坐标。

 

三角形内的区域越大,标准能够显示的颜色就越多。在汽车应用中,NTSC标准通常用于定义可以再现的色彩范围,而显示的性能通常被称为NTSC色域的百分比。例如,液晶显示(LCD)的NTSC色域为60%或更低,这意味着它们只能再现NTSC色域中最多60%的颜色。

3不同的色彩空间/色域

 

数字微镜器件(DMD)是DLP技术的核心。DMD包含数十万至数百万个高反射铝微镜,这些微镜能够以极高的速度进行切换,将三种RGB原色混合成明亮逼真的图像。DLP技术的一大性能优势在于DMD切换特性不随温度而变化,这意味着色彩再现和图像的质量不会随温度变化而下降。您在-40°C时和105°C时会获得相同高的色彩饱和度。

4DMD微镜阵列示例

 

作为一种反射技术,相较于与其竞争的汽车技术,例如使用白色背光和彩色滤光片来重现色彩的LCD,DLP技术可以提供更高的饱和度。无论您的初始光源使用哪种饱和度水平,使用DLP技术都会再现一模一样的饱和度水平。由于充分利用了包括发光二极管(LED)和激光在内的高饱和度固态光源,DLP技术通过LED实现91%的红色饱和度,通过激光实现100%的色彩饱和度,从而获得广泛的色域支持(例如,TI最新型DLP3030-Q1汽车认证芯片组支持LED的NTSC色域达到125%,激光的NTSC色域达到172%)有了这个级别的饱和度和色域支持,DLP HUD可以生成鲜艳生动的图像,从而在驾驶时提供更好的视觉体验。

5:色域符合性百分比和饱和度水平

 

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