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响应时间测试仪及应用

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2023/4/17 10:12:26

在VESA和IDMS中,附录中均对光学测量仪器(light measurement devices)的类型进行了介绍,其中一种类型为测量时间分辨(time-resolved measurements)。


下面我们对该仪器的几个应用方向进行一个介绍:

1. 响应时间测量

响应时间通常是以毫秒ms为单位,指的是显示器件对输入信号的反应速度,即画面由暗转亮或由亮转暗的时间,为“上升时间”和“下降时间”两部份。为了采样和分析的方便,通常以亮画面作为100%,暗画面作为0%,对10%~90%的区间进行时间分析。总响应时间是对显示器响应时间的经典测量,即显示器从黑屏切换到白屏的时间、白屏切换到黑屏的时间之和。

对于许多显示器件来讲,灰阶之间的响应时间可能比黑白之间的响应时间慢一些,所以,现在更多使用灰阶响应时间来表达显示器件的响应时间。

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上升时间和下降时间


2. Flicker测量

Flicker现象就是当你看液晶显示器画面时,画面会有闪烁的感觉。它并不是故意让显示画面一亮一灭来做出闪烁的视觉效果,而是因为显示的画面在每次刷新画面时,亮度会有些细微的变动,让人眼感受到画面在闪烁。

目前常使用两种定量法来作为测量方法:对比法(FMA)和 Jeita法。

2.1

FAM

单位 %

通过亮度的交流分量与直流分量比值,来对闪烁的程度进行表征。

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FMA示意图

FMA =ACcomponent/DCcomponent

= (Vmax-Vmin)/{ (Vmax+Vmin)/2}*100%



2.2

Jeita

单位 hz&db

人眼对Flicker的感受,从20Hz开始下降,当频率超过60Hz时,人眼对Flicker的感受,會大幅度的下降也就无法感受到Flicker的存在。

原始亮度波形经过傅里叶变换后,加上不同频率下的权重,即得到Jeita法结果。

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3. Flicker-free

ISO13406的附录中,提出了另一种闪烁判定的方式。人们能否察觉一个均匀照明的显示显得闪烁,是通过显示器在一定的时间频率下的能量总和来决定的,因此,该方法需要找出在时间频率下的能量总和,Eobsn(在不同频率上的能量可以通过亮度-时间函数的傅里叶变换得到)。然后与人们察觉到闪烁的极限Epredn进行比较。

不同观察时间,不同频率,人眼察觉的闪烁极限能量不同。下图为不同观看角度的显示器件人眼察觉闪烁极限Eobs

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如果在每个频率上Eobs < Epred,那么人们就看不到闪烁,该显示器件为Flicker-free显示器件。

如果在任一个频率上Eobs > Epred,人们就可以看到闪烁。


4. 移动边缘模糊(Moving-edge blur)

当眼睛跟踪一个移动的图像,显示器渲染一个单一的帧,持续了一帧或更长的时间,甚至更长的时间,就会产生运动模糊。因此,在该帧的持续时间内,图像在视网膜上是模糊的。

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显示器的时间阶跃响应(TSR)拟合移动边缘的时间轮廓(METP)的方法为:移动边缘时间分布(METP)可以直接作为宽度等于保持时间(通常为一个帧)和时间阶跃响应(TSR,如图2所示)的卷积。

移动边缘时间轮廓(METP)的公式为

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其中R是移动边缘时间轮廓(METP),S(f)是时间阶跃响应(TSR),Π(f)是单位脉冲函数, f是以帧为单位的时间。

下图显示了TSR转换为METP的直观表达。

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对于该款仪器,IMDS提出了几点要求:

 仅检测可见光(屏蔽红外)。

优良的检测仪器的亮度线性。

仪器的噪声和漂移较小。

目标太大会导致SFR(时间跃迁函数)异常,需要较小的采样光斑。

仪器的响应速度至少要大于变化时间的1/10。


弗士达公司开发的新一代响应时间测量的光学仪器FS-GRT,采用集成型的设计,稳定且便携,可单独使用,也可搭配运动平台。

仪器设计上完*满足IDMS的要求:


内置的光电感应探头采用的是高灵敏度的滨松光电倍增管模组,内置Y滤片,与人眼视觉函数曲线匹配,具备优良的亮度线性;

使用1MS/s的数据采集卡采集的光电变化数据,*低采样时间可至1μs;

内置ND滤镜及增益控制,*低亮度极限可达:0.01cd/㎡;

分辨率:16位;

优良的设计保证了*高的重复性,重复性为2%;

标准款提供1°光阑。

  升级款同时提供五种光阑孔径0.1°,0.2°,0.5°,1°,2°,满足更大的亮度范围需求,同时较小的光阑孔径也对小尺寸产品测试有了更好的支持。

  光纤款使用光纤镜头接入,可应用于高低温环境及小作业空间。


仪器可应用于以下产品:

模组产品:OLED, QLED, LCD, Micro-LED

成品:手机,平板,电视等

AR/VR等近眼显示


搭配测量软件,可直接进行以下项目的测量:

● 响应时间

● 过冲OverShoot

● Flicker

● Flicker-free

● 移动边缘模糊。



配套软件界面如下:

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自动测量


图片

分析


以下为FS-GRT软件的部分细节展示:


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Flicker


图片

Flicker-free


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运动边缘模糊测试





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