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色度计的测量校准

 

红色到底有多红?在很多显示应用的场合,对颜色测量的准确性和精确性都有严格的要求。要准确地测量颜色,其困难程度确实超过了人们的想象。医学和航空航天领域对显示要求极为苛刻,不仅需要真实可靠地显示颜色,以传递物体颜色的最基本信息,而且颜色的控制系统还必须有准确的色数据,以便确实有效地实施控制。目前,无论是显示器产品的制造者还是消费者都相信颜色测量仪器,包括色度计和分光辐射计所给出的测量结果。

在很多情况下,人们往往在未考虑其测量的准确性之前,就对用仪器所测的有关显示器的结果采取接受或拒认的态度。如果显示器的色度测量不准确,很可能会导致用户采用了一个质量上并不完善的产品,而被他摈弃的却是一个相当不错的产品。

为了更有效地使用一台仪器,人们需要知道其测量的精度,对一台色度计也是如此。人们需要知道该颜色测量系统是否完善,是否能够完成人们需要它来承担的那些检测工作。

目前,很多军事和商业领域中对这方面的应用需求不断增长,并对显示器提出了颜色测量误差的要求。例如,某些军用指标对检测仪器提出色座标(x,y)为0.004的“扩展误差”(k=2)的要求;国际标准对阴极射线管和液晶显示器也提出x,y为0.005或更小的误差要求。k=2的“扩展误差”意味着测量值和真实值间在稳定的误差内达到95.4%的附合程度。

仪器制造厂家对其生产的色度计产品都要进行校准。其产品数据包括常规的技术规定误差值:色座标x,  y为0.002 ;明度(Y)为2%。应该提请注意的是,所给出的这些标称值可能会被人们误解,特别是用于对显示器的测量。因为这些标称值是以对色温近似为2856K的白炽灯光源所进行的测量为基础的。这种光源的光谱功率分布近似于国际照明委员会(CIE)规定的A标准光源的分布,这是在光度学和色度学中通用的标准光源。

使用这种类型的光源进行校准目前尚存一些问题。如果使用这类仪器来测量其光谱功率分布与A光源类似的光源,是可期望得到精确的结果的。然而,人们往往想测量其色度和亮度的一些显示器的光谱分布和A光源有相当大的差异。检测结果表明:颜色测量仪器的准确性会有相当明显的变化,这和所测颜色的光谱分布有很大的关系。

就采用三通带或四通带探测器的色度计(被称作三刺激色度计)而言,每一个通带的光谱响应和国际照明委员会规定的颜色匹配函数(x,y,z)之间匹配得不是很完好。因此用这种仪器测量不同的光谱分布就会产生误差。

用阵列分光辐射计测量时,也存在一系列影响颜色测量准确性的因素,包括杂散光、波长校准误差和探测器阵列的线性等。

无论使用哪种类型的器件,误差的分析都是复杂的,而且,对于各种不同的显示器和不同的颜色,色度计量仪器的误差往往是人们预先所未知的。尽管对照白炽光源对仪器进行了精确的校准,但是在用它对显示器的颜色进行色度和亮度测量时,人们仍不能知道会达到何种准确程度。

经验表明这个问题会有多么严重。如采用几个色度计来测量一个显示器的不同颜色的色度,人们会发现每个色度计的测量结果都不同,色座标x,  y的差别达0.01,明度Y的差别可达10%,这和所测显示器的颜色和类型有关。http://color.hjunkel.com/P-59.html 这种差别比仪器制造厂家所标称的校准误差高一个数量级,而且表明某些商品化的仪器在对显示器的颜色测量时,其误差也就在这个水平。对于许多常见的商业、工业和军事应用来说,颜色测量误差确实是太大了。

在很多应用中,完全只依据白炽光源进行校准的方法是不能满足显示器的实际要求的。目前,美国国家标准技术研究所解决了这个问题,对用于显示器测量的专用色度计提出了一种新的校准方法。
在校准的过程中,用被检验的色度计和分光辐射计以及一个参考仪器对实际显示器的各种颜色进行测量,以便进行直接地比较,完成校准。根据校准结果,即可用已校正过的色度计在已知色度和亮度误差的情况下对显示器的任一种颜色进行测量。

 

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