TQCVA 指標參數

在此章節，將依據 3.1 節所述的研究流程，就 TQCVA 模型提出的指標參數計算流程進 行探討。首先從測試顯示器介紹、標的色樣選擇、視角光學色彩量測的解釋與分析，另外從 偏斜視角的色差計算，直至人眼視覺衰減因子 (Attenuation factor, AF) 及能量統整 (Pooling energy) 都將一一進行介紹，詳細內容於後續章節將詳述之。

3.2.1 測試顯示器

由於目前國際標準對色彩視角範圍的討論仍以液晶顯示電視最為熱烈與積極。所以本研 究將常見的三個主流薄膜電晶體液晶顯示器技術（TFT-LCD）的電視螢幕為目標，所有面板 均為 1920  1080  RGB 像素，且每個顏色的通道為 8 位元。在此進行實驗之面板為 37 吋橫 向 電 場 驅 動 （ In-Plane-Switching ， IPS ） 面 板 、 42 吋 聚 合 物 穩 定 配 向 技 術 （ Polymer- Stabilized-Alignment ， PSA ） 面 板 以 及 40 吋 液 晶 圖 像 化 垂 直 配 向 技 術 （ Pattern- Vertical-Alignment，PVA）。以下分別以 TV-I 表示橫向電場驅動面板、TV-P 表示聚合物穩定 配向技術面板及 TV-V 表示液晶圖像化垂直配向技術面板。表 3-1 列出三片面板於正視角時 之最大亮度及三原色 RGB 的色度座標值。

表 3-1、顯示器色彩特性於正視角狀態

面板規格 TV-I TV-V TV-P

最大亮度(cd/m²) 443.0 392.3 443.3 三原色

色度值

R (x, y) (0.6550, 0.3369) (0.6561, 0.3287) (0.6487, 0.3355) G (x, y) (0.3036, 0.6023) (0.3037, 0.6131) (0.2833, 0.5992) B (x, y) (0.1511, 0.0611) (0.1462, 0.0518) (0.1467, 0.0523) 3.2.2 標的色樣

在過去實驗結果顯示，色彩偏移是最常被消費者指出的。為方便與以往的研究進行比較，

我們挑選代表的色塊，例如：與先前的研究相同地從 GretagMacbeth ColorChecker® 挑選、螢 幕三原色，白色和黑色，如表 3-2 所示之所有色塊，其數值為在 D65 光源下 sRGB 之數值。

我們選擇這些顏色的原則，因為它們可以代表典型的自然色彩和顯示器特性。此外，對影像 產業而言，這些顏色的名稱和實用性已經熟悉地用在量測和標準化方面。

表 3-2、視角光學量測採用標的色樣

No R G B Color No R G B Color

1 117 82 68 Dark skin 11 159 189 66 Yellow green 2 199 148 130 Light skin 12 231 162 42 Orange Yellow

3 92 123 156 Blue sky 13 0 0 255 Blue

4 89 108 66 Foliage 14 0 255 0 Green

5 131 129 175 Blue flower 15 255 0 0 Red

6 94 190 172 Bluish green 16 240 200 29 Yellow

7 223 124 46 Orange 17 193 84 148 Magenta

8 69 92 166 Purplish blue 18 86 125 138 Cyan

9 199 84 98 Moderate red 19 255 255 255 White

10 92 60 103 Purple 20 0 0 0 Black

3.2.3 視角光學色彩量測

如圖 2-1、視角幾何座標所示量測角度，本研究採用 Conoscope 進行光學色度 CIEXYZ 三刺激值量測。取樣分析範圍從觀測角θ=0°到 80°，每間格為 1°，而方位角 從 0°到 360°， CIEXYZ 作為該參考白。接著以下各節的心物參數計算是以國際照明技術委員會發佈的色差 度量 CIEDE2000 為基礎[16]。

))

3.2.4 衰減因子 (Attenuation factor，AF)

值得注意的是，對於人類的視覺系統而言，橫跨視野的中心窩區域的視覺敏感度不是均 一的。對比敏感度（contrast sensitivity）會隨著與偏心率（eccentricity, E）迅速下降，而且下 降的幅度會隨空間頻率而強烈增加[18]。如果我們使用相同的刺激，在黃斑中心凹位置，在 給定的偏心率 E 測量其敏感度，我們觀察到隨著增加偏心率，視覺的對比敏感度會往低頻的 敏感函數靠近並且敏感度減弱。這些變化我們可以用偏心適應倍率因子(Eccentricity-adapted scaling factor)[19]模型化。假設在所有方位角的衰減因子 AF 的程度是相等的，換句話說，衰 減因子只與觀察角度有關。所以，我們可得到一個簡化公式如下：

單位為視角(visual angle)。本研究根據先前研究的推導結果，以最精細的視覺作業游標視敏 度 (vernier acuity) 為參考，kECC = 0.17 [20]。

模擬觀看 42 吋電視時的觀測角度如圖 3-2 可看出觀看者在不同的觀測角度時，觀看者的 視角會造成不同的觀察視角。更由圖 3-3 模擬在 42 吋螢幕上人眼在正視角觀看時的敏感度範 圍，由圖中可看到左圖為原始圖片，當人眼於垂直視角時觀看此圖片僅對正中間的區塊有高 敏感度，越往外圍則越容易被視覺所忽視。而圖 3-4 為運用衰減因子公式計算出於正視角時 在不同 時的敏感度分佈於三維空間的表示及二維視角圖的結果。圖中明顯詮釋出觀看視角 時，衰減因子在不同的角度下造成的敏感度感受結果，在垂直視角時，其敏感度為最高，由 極座標向外分佈的敏感度漸漸遞減，在三維的空間分佈圖格外明顯的看出這個結果，同樣的 在其他偏斜視角也得到相同的結果，其結果如附錄一所示。

圖 3-2、模擬觀看 42 吋電視於 3 倍寬距離

(a) 原始圖片 (b) 正視角之敏感度分佈

圖 3-3、衰減因子敏感度模擬

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

圖 3-4、衰減因子於正視角下的分佈

圖 3-5、指標參數計算流程圖 基度量(Minkowski metric)對所有資訊統整，以作為評價彩色視角範圍的決策依據[21]，計算 公式說明如下： 和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA，如式(3-13)所示[22]。



Color Patch, i

CIEDE2000

Attenuation Factor & Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

在圖 3-5 中將以上五小節之內容，簡易的繪製為流程圖，即為本研究提出「彩色視角範 圍的全面品質指標」之流程。首先，由儀器 Conoscope 量測得到的三刺激值轉換至 CIELAB 色度空間後，取每個面板的白色色塊數值當作參考白，使用 CIEDE2000 色差公式進行每個量 測色塊值的色差計算，即可各別得到色差值、明度差、彩度差以及色相差。再加入 3.2.4 節提 到的衰減因子進行修正後，並各別將色差、明度差、彩度差及色相差各別進行能量統整，其 值越小越佳。最後，再將四個分項能量統整數值平方相加後開根號，得到指標參數 TQCVA。