新一代激光投影顯示的色彩還原評價方法

胡 猛，張文勝，李維善，楊志超，韓 東，王虹達

（1.河北省數字影像裝備與數字顯示技術重點實驗室，河北 秦皇島 066000；2.秦皇島美視達視聽檢測技術有限公司，河北 秦皇島 066000；3.秦皇島視聽機械研究所有限公司，河北 秦皇島 066000）

0 引 言

色彩還原是監控/攝像鏡頭的關鍵性能指標，用來描述在不同色溫條件下，在顯示設備上真實還原圖像景物各種色彩的能力[1]。在《信息技術 緊縮嵌入式攝像頭通用規范》（GB/T 36480—2018）中6.4.5 部分、《安全防范視頻監控攝像機通用技術要求》（GA/T 1127-2013）中5.3.1.4 部分、《車載視頻行駛記錄系統》（GB/T 38892—2020）中5.4.11 部分的鏡頭標準中，均有對色彩還原的定義和對測試方法的描述，可見色彩還原參數在鏡頭領域的作用[2-3]。

新一代超高清（Ultra High Definition，UHD）顯示標準BT.2020 對新一代顯示技術產品（激光投影產品）規定了各項參數指標，指明了新一代激光投影顯示技術的發展方向：分辨率由4K 逐漸向8K 過渡，色彩深度由8 bits 提升到10 bits 或12 bits，色域覆蓋率達到人眼可識別自然界色彩范圍的70%以上。我國“十四五”國家重點研發計劃明確指出將在超高清大色域激光顯示關鍵參數評價技術及標準研究方面開展相關技術研究[4]。

色彩還原是顯示設備準確顯示出圖片顏色并與原圖一致的度量標準。色彩還原能力越強，色彩還原度越高，顯示的色彩就越準確，視覺效果也就越優秀。數碼影像飛速發展，對于影像色彩的要求越來越高。對于普通的用戶來講，觀看高清電影時，投影顯示的色彩還原能力，也很大程度上影響到電影的觀感效果[5]。

本文依據監控/攝像鏡頭測試中的經驗，將用來描述鏡頭還原圖像成像色彩能力的色彩還原技術指標應用于激光投影顯示參數評價中。激光投影的色彩還原能夠有效地反映投影顯示成像的色彩能力，豐富了激光投影顯示的評價指標，同時響應了國家對新一代激光顯示參數相關技術研究的號召[6]。

1 方法介紹

以《信息技術 緊縮嵌入式攝像頭通用規范》（GB/T 36480—2018）標準為例，色彩還原在監控/攝像鏡頭測試的方法是：在標準光源照明條件下，使用鏡頭對愛色麗標準24 色卡進行拍攝，測試圖卡占整個取景視場面積的50%～70%且處于中心區域，拍攝后將所拍攝圖像輸入計算機。選取24 個色塊，每個色塊中截取的面積不小于30%，分別測出所截圖像色塊的R、G、B 值并換算到CIEL*a*b*色彩空間，再求各色塊對應標準24 色卡中L*a*b*的ΔL*、Δa*、Δb*值如式（1）、式（2）、式（3）所示，然后代入式（4）求出24 色塊中每色塊的色彩還原ΔE*a*b*。

式中：L*、a*、b*為標準24 色卡對應的CIEL*a*b*標準值；、、為計算得到的CIEL*a*b*值。

激光投影顯示色彩還原實驗設備包括色彩照度計CL-500A，愛色麗標準24 色投影圖像以及投影機測試用13 孔投影板。激光投影顯示色彩還原測試如圖1 所示，具體測試方法如下。

圖1 色彩還原測試示意圖

（1）激光投影機開機預熱30 min，確保投影畫面穩定。

（2）激光投影機投射畫面中心與色彩照度計中心在同一水平面上。

（3）按照愛色麗標準24 色順序，逐一切換投影圖像。使用色彩照度計的測量軟件測量投影圖像的X、Y、Z的值。

（4）將X、Y、Z的值轉換成CIEL*a*b*色彩空間對應的值。

式中：Xn、Yn、Zn為CIE 標準照明體的三刺激值。

（5）將各自轉換的值與24 色色彩圖像CIEL*a*b*標準值求出色彩還原ΔE*a*b*，參照式（1）—式（4）。

（6）計算所有ΔE*a*b*的總和，除以24，求出平均色彩還原誤差，即為激光投影顯示的色彩還原能力。核心代碼如下。

2 實驗數據

實驗選取3 款不同廠家、不同型號的投影機作為檢測樣本。將三款投影機樣本編號為樣品1、樣品2 和樣品3。市場價值方面，樣品1 ＞樣品3 ＞樣品2。按照激光投影顯示色彩還原具體測試方法進行測試。為保證實驗數據的準確性，3 款樣品測試采用同一款色彩照度計，設備型號為CL-500A，設備編號G-12。3 款樣品的實驗結果如表1 所示。

表1 激光投影顯示色彩還原實驗結果

通過實驗數據得出，各樣品的色彩還原能力符合樣品的市場價值和色彩能力；應用色彩還原，能夠真實反映激光投影顯示還原圖像色彩的能力，在評價激光投影顯示時具有一定參考價值。

3 結 語

色彩還原反映了設備還原圖像色彩的能力，是顯示設備的關鍵性能指標。在激光投影顯示領域，關于色彩還原的定義和具體測試方法尚比較欠缺，相關的標準也未提及這一概念。本文基于監控/攝像鏡頭中色彩還原的概念和測試經驗，創新性地將色彩還原應用到激光投影顯示中。實驗結果表明，色彩還原能夠真實地反映激光投影顯示還原圖像色彩的能力，在評價激光投影顯示的色彩能力方面具有一定的參考價值，同時為檢測中心和標準化工作提供了新的角度，可以在以后的工作中進行深入的研究。

色彩還原評價方法的研究，對高清投影顯示設備的良性發展起到推動作用。色彩還原指標的逐步應用和被用戶認可，將極大推動投影設備生產廠家在這方面的技術投入，用戶的投影顯示觀感會不斷提升。