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行政院國家科學委員會專題研究計畫 期末報告 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法 計 畫 類 別 :個別型 : NSC 101-2221-E-011-003- 執 行 期 間 : 101 年 08 月 01 日至 102 年 07 月 31 日 執 行 單 位 : 國立臺灣科技大學色彩與照明科技研究所 計 畫 主 持 人 : 溫照華 計畫參與人員: 碩士班研究生-兼任助理人員:林晏羽 碩士班研究生-兼任助理人員:賴鵬宇 報 告 附 件 : 出席國際會議研究心得報告及發表論文 公 開 資 訊 : 本計畫可公開查詢 中 華 民 國 102 年 10 月 31 日

政院國家科學委員會專題研究計畫 期末報告ir.lib.ntust.edu.tw/retrieve/59149/NSC101-2221-E011-003.pdf · 期中進度報告 期末報告 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

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行政院國家科學委員會專題研究計畫 期末報告

以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計 畫 類 別 個別型

計 畫 編 號 NSC 101-2221-E-011-003-

執 行 期 間 101年 08 月 01 日至 102年 07 月 31 日

執 行 單 位 國立臺灣科技大學色彩與照明科技研究所

計 畫主持人溫照華

計畫參與人員碩士班研究生-兼任助理人員林晏羽

碩士班研究生-兼任助理人員賴鵬宇

報 告 附 件 出席國際會議研究心得報告及發表論文

公 開 資 訊 本計畫可公開查詢

中 華 民 國 102年 10 月 31 日

中 文 摘 要 顯示科技的進步使得對於顯示品質的要求從 1980年以來

一直採用對比大於 101 的視角定義方式已不適用所以

近來許多專家學者產業或標準組織嘗試尋找一個新的評量

指標但是從過去視角範圍的研究發現主觀影像顯示品質

評價結果與光學量測的數據傾向呈現不充分的相關性特別

是在垂直方位角觀看方向時所以一套能符合主觀評的心

物量測方法的標準法是相當必要的

本研究目的為找出人眼視覺與新型顯示器視角之間關係採

用目前最廣泛使用之三種大型廣視角顯示器技術面板選擇

日常生活常用的不同視角觀賞電視的 7種角度收集並歸納

視覺科學有關於視角品質評價的結果透過人因工程專業手

法實作與視角光學色度量測提出一套新式簡便的通用量測

與評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質

指標」本指標結合主觀評價結果得到一簡便且快速計算

面板觀測視角範圍的公式可符合人眼感知的結果此模型

的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度

差及色相差其次可即時計算每個觀測視角的累積能量

最後此計算模型可適用於各種不同技術面板

綜觀以上幾點此模型加強了對色彩品質的要求更整合不

同面板當前遇到的困境期望這個新的度量方法可以提供顯

示器產業一個容易量測並且便利計算的公式在預測可容忍

視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的

分類或是面板等級區分的運用進而提升顯示器產業的色

彩影像品質需求

在許多消費者購買電視或顯示器時的決策經驗中統整一個

特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度

量法即提供了這樣的指標更加強色彩品質的管理這肯定

可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業

的推進與發展

中文關鍵詞 視角範圍平面顯示器色差公式

英 文 摘 要 The advance in display technology has lead the

satisfaction for display image quality become higher

and higher The criteria for evaluating viewing

angles contrast ratio gt 101 has not been updated

since 1980 Therefore many researchers industrial

manufacturers and standard organizations have

attempted to formulate a novel evaluation metric

However from previous researches on viewing angles

many subjective image quality evaluations revealed

that insufficient correlation with optical

measurements

The aim of this study is to discover the relationship

between human visual perception and viewing angle of

the novel displays In experiments three most

popular types of large panel display for TV

applications were selected Seven different viewing

angles were evaluated based upon the most frequently

used viewing angles in daily life Meanwhile here

proposed the metric of Total Quality of Color Viewing

Angle (TQCVA) that offered a convenient and

subjective measurement to evaluate the viewing angle

ranges The metric was devised and verified through

the results of performing subjective evaluations

There are three major advantages of this new

computation model are listed as follows First the

method can analyze color difference luminance

difference and hue difference of displays at varied

fixation viewing angles separately Second the

pooled difference energy stands for the quality of

each viewing angle can be calculated in real time

Final this computation model is suitable for

different types of display technologies

TQCVA defines a more stringent requirement for color

quality of displays and overcomes the quality rank

issues for different display panel types as well

This new metric can offer the display makers a new

computation formula which uses current metrology and

equipment of viewing angles in display industry

TQCVA can categorize of the viewing angle ranges for

all panel types and assist display makers in

improving the color image quality

In addition a single or specific index of the

viewing angle range is necessary for end-users to

make decision during purchasing TVs in store The

proposed metric has served the purpose of measuring

viewing angel ranges and the quality management of

processes in the production line It is expected that

the metric can avoid the confusion when customers

choose a TV display among different technologies and

advance the development of display industry as well

英文關鍵詞 Viewing angle range Flat panel display Color

difference formula

行政院國家科學委員會補助專題研究計畫 期中進度報告

期末報告

以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫類別個別型計畫 整合型計畫

計畫編號NSC 101-2221-E-011-003-

執行期間101 年 8 月 1 日 至 102 年 7 月 31 日

執行機構及系所國立臺灣科技大學 色彩與照明科技研究所

計畫主持人溫照華

共同主持人

計畫參與人員林晏羽賴鵬宇

本計畫除繳交成果報告外另含下列出國報告共 _1_ 份

移地研究心得報告

出席國際學術會議心得報告

國際合作研究計畫國外研究報告

處理方式除列管計畫及下列情形者外得立即公開查詢

涉及專利或其他智慧財產權一年二年後可公開查詢

中 華 民 國 102 年 10 月 30 日

I

行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

A New Metric of the Viewing Angle Range for FPDs

Based on Color Difference

中文摘要

顯示科技的進步使得對於顯示品質的要求從 1980 年以來一直採用對比大於 101 的

視角定義方式已不適用所以近來許多專家學者產業或標準組織嘗試尋找一個新的評量

指標但是從過去視角範圍的研究發現主觀影像顯示品質評價結果與光學量測的數據傾向

呈現不充分的相關性特別是在垂直方位角觀看方向時所以一套能符合主觀評的心物量

測方法的標準法是相當必要的

本研究目的為找出人眼視覺與新型顯示器視角之間關係採用目前最廣泛使用之三種大

型廣視角顯示器技術面板選擇日常生活常用的不同視角觀賞電視的 7 種角度收集並歸納

視覺科學有關於視角品質評價的結果透過人因工程專業手法實作與視角光學色度量測提

出一套新式簡便的通用量測與評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」

本指標結合主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍的公式可符合人眼感

知的結果此模型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差

其次可即時計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板

綜觀以上幾點此模型加強了對色彩品質的要求更整合不同面板當前遇到的困境期

望這個新的度量方法可以提供顯示器產業一個容易量測並且便利計算的公式在預測可容忍

視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分的運用

進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求

在許多消費者購買電視或顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的這個針

對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供了這樣的指標更加強色彩品質的管理這肯定

可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進與發展

關鍵詞視角範圍平面顯示器色差公式

II

Abstract

The advance in display technology has lead the satisfaction for display image quality become

higher and higher The criteria for evaluating viewing angles contrast ratio gt 101 has not been

updated since 1980 Therefore many researchers industrial manufacturers and standard

organizations have attempted to formulate a novel evaluation metric However from previous

researches on viewing angles many subjective image quality evaluations revealed that insufficient

correlation with optical measurements

The aim of this study is to discover the relationship between human visual perception and

viewing angle of the novel displays In experiments three most popular types of large panel display

for TV applications were selected Seven different viewing angles were evaluated based upon the

most frequently used viewing angles in daily life Meanwhile here proposed the metric of Total

Quality of Color Viewing Angle (TQCVA) that offered a convenient and subjective measurement

to evaluate the viewing angle ranges The metric was devised and verified through the results of

performing subjective evaluations There are three major advantages of this new computation model

are listed as follows First the method can analyze color difference luminance difference and hue

difference of displays at varied fixation viewing angles separately Second the pooled difference

energy stands for the quality of each viewing angle can be calculated in real time Final this

computation model is suitable for different types of display technologies

TQCVA defines a more stringent requirement for color quality of displays and overcomes the

quality rank issues for different display panel types as well This new metric can offer the display

makers a new computation formula which uses current metrology and equipment of viewing angles

in display industry TQCVA can categorize of the viewing angle ranges for all panel types and

assist display makers in improving the color image quality

In addition a single or specific index of the viewing angle range is necessary for end-users to

make decision during purchasing TVs in store The proposed metric has served the purpose of

measuring viewing angel ranges and the quality management of processes in the production line It

is expected that the metric can avoid the confusion when customers choose a TV display among

different technologies and advance the development of display industry as well

Keywords Viewing angle range Flat panel display Color difference formula

III

目次

1 緒論 1

11 前言 1

12 研究目的 1

2 文獻探討 2

21 視角之光學色度量測法 2

22 視角量測設備 3

23 運用色差的視角範圍估測法 4

24 視覺心物評量法 5

25 視角模擬影像評量法 6

3 研究方法 7

31 研究流程 7

32 TQCVA 指標參數 8

33 主觀視覺評價實驗設計 13

4 結果與討論 15

41 TQCVA 指標參數分析 15

42 主觀視覺評價實驗 21

43 TQCVA 模型修正 31

5 結論與建議 36

參考文獻 38

附錄 40

IV

圖目錄

圖 2-1視角幾何座標 3

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖 4

圖 3-1研究方法架構與步驟 7

圖 3-2模擬觀看 42 吋電視於 3 倍寬距離 11

圖 3-3衰減因子敏感度模擬 11

圖 3-4衰減因子於正視角下的分佈 11

圖 3-5指標參數計算流程圖 12

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片 13

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度 14

圖 3-8實驗說明訓練圖片 15

圖 3-9主觀實驗實驗排程表 15

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果 16

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈 16

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果 17

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈 17

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果 18

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈 18

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果 19

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈 19

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較 20

圖 4-10色差之能量統整圖 21

圖 4-11明度差之能量統整圖 21

圖 4-12彩度差之能量統整圖 21

圖 4-13色相差之能量統整圖 21

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 23

圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角 23

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像 23

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 24

圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角 24

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像 24

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 25

圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角 25

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像 25

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 26

圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角 26

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像 26

V

圖 4-26面板及視角之交互作用 27

圖 4-27面板及影像之交互作用 27

圖 4-28面板及性別之交互作用 27

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用 28

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用 28

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用 29

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用 29

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差 30

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差 30

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差 30

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差 31

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差 31

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差 32

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差 32

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差 33

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差 34

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差 34

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差 35

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差 35

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖 36

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖 36

VI

表目錄

表 3-1顯示器色彩特性於正視角狀態 8

表 3-2視角光學量測採用標的色樣 8

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值 20

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數 22

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果 22

1

1 緒論

11 前言

顯示器的技術發展日越進步從早期的陰極射線管(Cathode ray tube CRT)技術至目

前的液晶顯示器(Liquid crystal display LCD)和有機發光二極體(organic light-emitting diode

OLED)以技術而言結構上已有顯著的改進平面顯示器的技術日漸取代陰極射線管顯示

器這些不同顯示器技術因構造上的不同在視角的定義上也應有些許差異但至今始終沒

有一個可供使用的視角度量方式

平面顯示器的需求在現今社會中已佔有一席重要的位子在日常生活中舉凡手機電

腦螢幕甚至到客廳房間裡的電視現代人對顯示器的依賴與需求已經近乎無可取代但各

種不同的技術面板都會面臨的問題即是因為觀看視角而造成的色彩流失(color washout)

灰階反轉(gray inversion)視角色偏(color shift)在大型面板更是需要克服的難題

在 CRT 顯示器時代對於視角範圍的定義僅使用亮度對比定義之其亮度對比僅以最大數

位訊號亮度除上最小數位訊號亮度的值計算觀看者錐體範圍內對比大於 101 之範圍定義

出視角範圍至今仍是沿用此方法但是當今消費者對顯示器在硬體技術和高畫質影像品質

的需求已經不可同日而語目前平面顯示器的需求應不僅是亮度品質更要顧及整體影像

品質換句話說彩度和色相的品質保證也成為終端消費者購買意願的重要選項之一

12 研究目的

平面顯示器技術進展快速各種不同的技術面板推陳出新顯示器的關鍵已不僅是在硬

體驅動近日漸漸的開始對影像品質的要求提高但因為不同的技術面板面臨的問題和解

決方針也都不同而在同一塊面板上最易造成影像品質降低的因素就屬觀測視角改變

雖然許多研究學者提出量測與心理物理感知的規範並且和顯示器特性進行比較如 Yamada

等人進行了主觀評價與對比之間的相關性[1]Teunissen 等人也提出由心理物理實驗及光學量

測過程中推導出降低亮度與改變色差的公式[2]但這些在實際執行上卻仍是複雜而不便利

在先前的研究中發現雖已有人提出用色差進行視角的估算如 Ishikawa 等人(1994)[3]

Funabiki 等人(2008)[4]均有提出從不同的色域空間計算色差進而推導視角範圍但總還是

有些考慮不足的地方

本研究提出了一套新的預測計算模型運用感知實驗的結果提出可量化影像品質視角

的指標本研究提出「彩色視角範圍的全面品質指標」 (Total Quality of Color Viewing Angle

TQCVA)將有別以往僅討論亮度的影響來定義視角範圍採用 CIEDE 2000 色差公式的概念

從明度差彩度差以及色相差進行各別討論加入考慮人眼視覺敏感函數隨視角的變化補償

再搭配主觀評價的結果相互比對與驗證本研究將此預測計算模型實際實施在不同技術的顯

示面板上分析不同顯示面板的視角品質特性同時提出一個方法可以分辨灰階反轉視

角色偏及色彩流失提供研發工程師或顧客對該顯示面板影像品質的評價參考期望這樣的

度量法可以便捷且容易的運用在顯示器產業中以因應不同需求的面板技術更快速的預測

並計算出可接受的觀測視角範圍甚至可運用此方法提供面板技術分類和分級上

2

2 文獻探討

顯示器的物理特性會隨著觀看角度明顯的變化特別是採用液晶技術的顯示裝置在愈

大的斜視角往往影像的物理特性改變愈大早期的液晶顯示器甚至會有所謂灰階反轉

(grey-scale inversion)的現象指的是色彩變化和灰階會是以視角為函數成反向的變化理論

上顯示器從 R=G=B=0 灰階(黑色)到 R=G=B=255 灰階(白色)應該是灰階數越高則越亮但是

液晶顯示器在大角度的時候有可能看到低灰階反而比高灰階還亮也就是看到類似黑白反轉

的現象這種現象稱之為灰階反轉定義不會產生灰階反轉現象的最大角度為視角也就是

超過這個角度就有可能看到灰階反轉對電視應用而言灰階反轉是無法接受的影像品質

當前視角範圍度量定義仍是沿用七十年代為液晶顯示器而發展的方式即當垂直顯示觀

看顯示器的表現與 CRT 的性能的差異一般最經常使用的視角定義只包括對比度僅簡單地

將最大數位訊號(如 R=G=B=255)的亮度除上最低數位訊號(如 R=G=B=0)的亮度同時

觀測錐體範圍內的對比度大於或等於 10 1 的觀看角度即稱之為視角範圍目前顯示器產

品大都僅以左右水平方向的偏視角範圍為主但是幾項研究曾經表示上述此定義方式無法

與人眼感知的結果有好的關聯並且指出若要改善其與人眼感知品質的對應關係本質上

一個新的度量應該包括亮度變化和色彩差異是至關重要的Yamada 等人(2005)研究證實

了視角視覺評價的數值與對比度呈現低相關卻發現視覺評價與色彩差異(以Euv為單位)

相對地呈現高度相關[1]但這研究的缺點是用 DLP 投影系統投射模擬的影像在投影幕上來

表現視角的依存性並非使用真實的 LCD 和 PDP所以結果會有些爭議特別是同色異譜

的現象會影響實驗的結果

另外有兩種現象也會隨視角不同消費者也容易察覺到影像品質的變化一種是隨著觀

測視角增大斜視角的彩色飽和度會比正視角降低業界稱之為色彩流失(color washout)

另一種是隨著觀測視角增大斜視角的色相會與正視角的色相有差別我們稱之為色偏(color

shift)但是這兩種現象往往也讓終端消費者混淆一起甚至顯示器產業的專業人士也難以

區分其二

再者大部分的研究目的僅僅針對液晶顯示器的視角範圍發展某種新的度量指標可能

無法適用於其他技術的顯示器畢竟對大多數的消費者而言市場上的顧客還是會喜歡對不

同技術顯示器作比較以下分別以光學色度量測法與視覺評價法作對視角範圍的定義進行闡

21 視角之光學色度量測法

顯示器的視角特性的是當以偏斜垂直顯示面的角度時對顯示面中央位置量測全畫面

顯示均一色彩的光學色度值一般習慣視角測量幾何座標表示如圖 2-1 所示在視訊電子協

會 (Video Electronics Standards Association VESA) 的平面顯示器量測標準(FPDM 20)中制

訂的量測方式與評價法為目前大多數製造商所遵循[5]該文件中建議了五種相似的視角量

測的方法該五種方法不同的地方是視角量測數量的多寡列舉如下

(1) 四點水平垂直視角 (Four-point (HampV) viewing angle)

以面板中心為基點量測垂直及水平四個方向視角垂直方向即中心點的上面及下面

水平方向中心點的左邊及右邊

(2) 閾值水平垂直視角 (Threshold H amp V viewing angle)

以螢幕中心為主量測方向為中心點上下左右當亮度與對比降低至正視角 50

處並且滿足色偏值等於 5即定義此為閥值視角範圍

(3) 灰階反轉水平垂直視角 (Gray-scale inversion H amp V viewing angle)

以螢幕中心點為基點量測垂直及水平視角量測 8 階或 16 階灰階找出兩相鄰灰階對比

度變化當對比度為 1 時即定義其為灰階反轉視角範圍

3

(4) 視錐角閾值 (Viewing cone thresholds)

其定義與閾值水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的圓錐

(5) 灰階反轉視錐角 (Gray-scale inversion viewing cone)

其定義與灰階反轉水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的

圓錐體

(方位角 = 0deg90deg180deg270deg分別為觀察

者方向面對顯示面板的右手邊上方左手

邊和下方觀測角 則是相對垂直顯示平面

的偏斜角度)

圖 2-1視角幾何座標

此外該文件也定義一種評量「色彩反轉視錐角」的方法主要概念為利用在不同視角

量測七組三色偏灰階的顏色畫面並計算此三色偏灰階所圍成的色域大小和向量方向但因

只針對低彩度的色彩進行分析與消費者所常見的記憶色或物體色有出入而且也因為計算

出的色域大小與向量無法直接評價不同偏視角的品質優劣所以目前這方法較少人使用

22 視角量測設備

最傳統的量測設備是結合測角分光儀 (goniometer) 和光頻譜輻射儀 (spectroradiometer)

如圖 2-2(a) 所示這仍是目前公認最準確的量測方式因為它採用的是分光頻譜計而非色度

計但是一但量測樣本點數眾多時這方法是極為耗時

第二種設備稱之為成像球面法(Imaging Sphere)如圖 2-2(b)所示它的組成主要元件是

一個類似半球型積分球內部表面鍍上一層低反射的漫射材料球心開出一個量測口內置

一個曲面的二次反射鏡將內部的光分佈投影在此反射鏡再透過影像式的光度計或色度計

取像從光度計或色度計每一個畫數可分析相對應角度的光強度與色度值所以目前產業

往往利用這個方法的量測結果作為其他量測方法的參考值或儀校值

自從 1997 年一家法國公司 Eldim 提出以傅利葉光學機構 (Conoscope) 將顯示器表面一

小區域的放射光轉換至色度計上的面型 CCD 上讓 CCD 上每一個畫數點的訊號代表不同發

光角的強弱如此可以同時量測不同角度也可以幾乎同時獲得亮度與色度值由於其方便性

目前顯示器面板製造商與客戶大多都採用如圖 2-2(c)但是此方法量測範圍很小(約 2 mm)

當觀測角度越大其誤差也越大

Collomb-Patton 等人(2009)比較以上三種量測設備指出成像球面法的光收集效率偏

低並容易受到雜光影響只適合高亮度的顯示器而測角分光儀則需要花費相當多的量測時

間[6]結論認為 Conoscope 的量測方式是最適合的視角量測方法尤其在量測裸眼 3D 顯示

器時角度的解析力也足以勝任所以本計畫將以 Conoscope 的為主要量測設備

0∘

90∘

180∘

270∘

觀測角

方位角

4

(a) Gonioscope (b) Conoscope (c) Imaging Sphere

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖

23 運用色差的視角範圍估測法

Ishikawa 等人(1994)利用灰階影像提出一種評價 LCD 彩色偏移的視角評價法作者們

量測八個灰階視錐角的 CIE Luv色差再分別討論「色度差異」「色相角差異」「彩度差

異」並且觀察個別的統計量如平均值和最大值[3]同時他們進行主觀評量實驗發現色

相角差的最大值與色彩偏移(color shift)的主觀評分資料呈現的相關性最高(相對於平均色相

角差)相反地色彩偏移與彩度差異呈現弱相關這個研究唯一的缺點是只探討早期 TN LCD

灰階影像的視角相依色彩偏移質變缺乏對灰階反轉的觀察與分析

Chen 等人(2006)利用 LCD 的偏視角的色彩飽和度衰減現象提出一種統合閾值度量指

標 Color Saturation Degradation (CSD) [7]其方法是將量測到的色彩三刺激值 CIEXYZ 轉換

到 CIELUV 的色度空間在不考慮亮度的假設下計算偏視角度與垂直視角的色差

22

)()( vuE vu 並以該色度空間色差的恰可辨識差異(Just Noticeable Difference JND)

5倍作為閾值訂定的基準該研究建議用 CSD 003來定義視角範圍CSD的公式摘要如下

030 ddSCSD -------------------------------------------------------------------- 式(2-1)

其中 vuEdS 換句話說將計算出的色差對角作微分其斜率落在003 以內的

即是可接受視角範圍並用三種主色彩紅(R=255 G=0 B=0)綠(R=0 G=255 B=0)藍(R=0

G=0 B=255)作為量測標的色針對這三主色彩的可視角範圍交集後即得到統合的視角範圍

公式描述如下

BGR

BB

GG

RR

CVACVACVACVA

ddSCVA

ddSCVA

ddSCVA

030

030

030

---------------------------------------------------------- 式(2-2)

其中CVARCVAGCVAB為主色彩的可視角範圍CVA 為統合的視角範圍此方法的

缺點是1)沒有考慮亮度隨偏斜視角的變化2)僅對觀察角作微分沒有考慮方位角的

變化3)公式中計算的是只是飽和度的衰減所以計算過程中沒有考量人眼對色相的變化

比飽和度的變化還要敏感4)三主色並不常常出現在一般電視影像上測試色的代表性容易

有爭議5)微分的飽和度變化只能反應影像品質變化區域對於累進的色差或局部微細差異

容易被忽略6)缺乏 CSD 與人眼視覺實驗的相關性數據

Funabiki 等人(2008)採用 Gretagmacbeth 的九個顏色作為量測標的沿水平方向( = 0deg

180deg) 量測觀測角 = 0deg~85deg的色度值並計算每一個測試色的各偏斜角與 = 0deg的色差

顯示器

CCDIris

Field lensFourier

plane

Fourier

opticsImaging

lens

5

vEu 再平均九個顏色同一偏斜角的色差可獲得一條偏斜角對應平均色差的曲線再以

0150 vEu 作為色差閾值以差補方式推算出彩色視角[4]但是此方法的缺點如同文獻中

揭示計算出的CVA與主觀所判定的視角雖有相關但對試驗的三種不同類型的五台顯示器

其結果並不一致此呼應 Ishikawa 等人的研究結果色差與視角品質的相關性並非最高

Lee 等人(2009)利用 CIECAM02 色域體積 QMh 的大小來評價彩色視角範圍實驗中

比較一台 OLED TV兩台 LCD TV 和一台 PDP TV並以垂直觀測角為基線比較四種顯示

器其色域體積降為 50的觀測視角作為比較依據[9]因為該研究並未進行人眼視覺觀測實驗

所以作者提到須作進一步研究 50色域體積的縮減是否可以作為關鍵規格此研究另一個缺

點是無法分析一些消費者最關注的色彩如膚色記憶色和一些非飽和色等等這對視角品

質評價的結果判定會存有風險

Fukai 等人(2010)利用最大亮度對比Gamma 值和色度空間 CIELAB 的色差公式 abE

進行水平和垂直方位角方向的視角範圍主觀實驗結果卻發現色差 abE 與水平方位的相關

性最高所以建議利用色差來測量視角範圍[8]但該研究僅使用全紅全綠全藍全白四

色量測色度值作為該顯示器的視角物理特性而主觀實驗時卻用女性影像和自然景觀影像

文章中並沒有說明其兩者間的關聯該實驗也僅使用單一種類型的一台 LCD 顯示器數據明

顯不足此外對垂直方位的視角物理特性與主觀評量呈現不高的相關性換句話說這個

方法僅適用水平方位觀察角這使得後續研究者會有所困惑

24 視覺心物評量法

Teunissen 等人(2008)用電漿電視和兩種液晶電視(MVA amp IPS)進行視角相關的影像

品質評價和大量的光學量測[2]採取由下而上的統計分析推導出一種相對於垂直角度觀看方

向的亮度降低和色差變化程度對影像品質預測(IQpred)的度量公式如式(2-3)所示作者們以

電漿電視的極限視角範圍作基線並定義可用視角範圍的 IQpred必須大於或等於 67才能用

來說明不同顯示器的品質差異比較

76)()(144135010 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

--------------- 式(2-3)

其中L0ursquo0vrsquo0分別是量測垂直觀測方向高明度灰色(R=G=B=200)的亮度與色度座標

Liursquoivrsquoi 是偏斜視角方向量測到的亮度與色度座標這個實驗由於是將這三種顯示器同時

放在一起作比較換句話說實驗時觀察者可以有互相比較的參考但這會有別於大眾在家

庭使用時並沒有可以參考的顯示器或電視機做為評價的依據所以 Teunissen 等人(2009)又

提出另一個公式較能符合對家庭使用的觀看環境也就是假設家庭觀看者對視角漸變品質變

化是較不挑剔的[10]如式(2-4)所示

360)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLii

i ------------------------------------- 式(2-4)

從上述兩個公式我們發現兩者僅僅在於右方係數的不同如將公式(23)左右都除上 513

整理後可得到式 (2-5)大致說明在賣場觀看與家庭觀看時的品質評價挑剔比率約為

064036=178 倍

640)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

-------------------------------- 式(2-5)

這個方法最大的致命點是只有用一個高明度的灰色色度量測公式與預測模型推導時

也只考量不同灰階色度量測值實際上應用時有些實物色(如水果)或記憶色(如膚色)

6

的色彩視角變化對消費者而言更為重要另外未考慮的是有些暗色部分的評價對 LCD 顯示

器設計而言也是重要評價的依據之一

25 視角模擬影像評量法

一些研究利用模擬 LCD 在各種視角的成像顯示作為判定影像品質的參考

[11][12][13][14]其中有些模擬影像是利用相對應視角的光電轉換函數進行估計[11][12]但

這方法往往隨著與參考點偏差愈大其模擬正確性愈降低此外模擬的影像要在合適的顯示

終端呈現才不會失真也是這個方法的限制之一

例如Jang 等人(2006)用 7x7x7 查表法針對 27 個視角建立其個別的 RGB 對應 CIEXYZ

色度值來進行 2-domain 橫向電場驅動面板(In-Plane Switching IPS)和 8-domain 多域垂直配

向技術面板(Multi-domain Vertical Alignment MVA)液晶電視的模擬[15]作者利用這些模擬視

角影像和真實電視個別進行可接受品質的視角閾值實驗結果發現利用真實電視的可接受視

角和模擬影像有相同趨勢但其間的差異頗大往往真實電視的可接受視角閾值大於模擬的

影像由於作者並未提及他們模擬的影像在何種顯示器上播放所以無法追蹤其模擬的真

實性

Mitsumori等人(2006)則以CIECAM02的色外貌模型進一步模擬人眼適應某種環境光下

LCD 顯示器在不同視角的表現[13]利用比較模擬垂直觀測角的扭曲向列 (Twisted Nematic

TN)液晶型顯示器和光學補償變曲(Optically Compensated Bend OCB)液晶顯示器影像在 CRT

螢幕上顯示其結果證實影像色差02E 與主觀判定影像的差異呈現線性負相關隨後模擬

兩種顯示器在不同方位視角的影像如圖所示此研究的唯一的缺憾是未進一步分析視角色

差的閾值無法量化評斷視角範圍以作為產品規格的參考或標準度量

綜觀以上的文獻收集與探討發現目前針對色彩視角範圍的定義還是未能有明確的解決之

道雖然從運用色差為出發點是許多開發者共通的想法但對測試的色彩與分析計算的過程

仍無法面面俱到此外以上文獻沒有一篇考慮人眼視覺對斜偏視角的對比敏感度是有別於

垂直視角針對這些前人研究的優缺點本計畫將考量實際應用時的計算成本有效的色差

公式測試標的色樣與斜偏視角人眼視覺模型提出一個更為切實的色彩視角範圍評價方式

7

3 研究方法

31 研究流程

就顯示器視角的研究中在上一章已提及許多先前學者的研究並比較其優缺點在此

研究中初步將先摒除外在環境光對顯示器的干擾假設在微暗室內環境下觀看電視的固定

條件下並採用目前國際標準照明委員會建議的 CIEDE2000 為色差計算公式主要執行的步

驟可分為以下九點

(1) 文獻探討

(2) 標的色樣收集與設計

(3) 視角光學量測與顯示器特性分析

(4) 彩色視角範圍演算法程式設計

(5) 指標參數分析包括色差明度差彩度差色相差對比

(6) 偏斜視角衰減因子最適化視覺實驗

(7) TQCVA 模型與程式設計

(8) TQCVA 視覺評價實驗

(9) 多變量統計分析與 TQCVA 最佳化

將以上九步驟繪製為流程圖如以下圖 3-1 所示由圖中可更詳盡的了解整個實驗流程

及內容

圖 3-1研究方法架構與步驟

經過文獻內容討論的過程第一步即是收集顯示器製造商和一般使用者常用的視角評價

色彩與影像作為量測與評價的標的色樣利用 Conoscope 量測所有標的色樣各視角之

CIEXYZ 色度值再將後將所有的色度值轉換到 CIELAB 色度空間接著計算各個偏斜視角

與垂直視角的色差並且獨立分析明度差異對比差異色相差異以及飽和度差異再依據

人眼視覺敏感函數進行修正或補償偏斜視角對明度與色彩的預測作為視角色偏和視角色

流失的品質評價基準

最後再實施一系列人因視覺主觀評價實驗並且挑選數種不同電視螢幕以及日常中

8

常觀看的七個觀測視角將實驗結果與參數指標相互比對進而佐證本研究計畫所提出的新

型色彩視角範圍度量模型以下小節將分別說明採用的方法

32 TQCVA 指標參數

在此章節將依據 31 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

321 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-AlignmentPVA)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(cdm2) 4430 3923 4433

三原色

色度值

R (x y) (06550 03369) (06561 03287) (06487 03355)

G (x y) (03036 06023) (03037 06131) (02833 05992)

B (x y) (01511 00611) (01462 00518) (01467 00523)

322 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 ColorCheckerreg 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

9

323 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=0deg到 80deg每間格為 1deg而方位角 從 0deg到 360deg

每間格為 15deg(其中 0deg和 360deg是重複的只是為了方便程式計算與繪圖)以下從色度空間轉

換色差計算至視覺偏斜視角衰減因子及能量統整進行解析

(a) CIEXYZ 到 CIELa

b

計算

將取樣視角(j k)量測第 i個色樣的CIEXYZi (j k) 依據CIE 1976 Lab的色彩空間計

算其明度 Li(j k) ai (j k) bi (j k)座標和彩度 Ci (j k)公式如式(3-1)

)())(()((

))(

())(

(500)(

))(

())(

(500)(

0088560 ))(

9033(

0088560 16))(

(116)(

2

3131

3131

31

kjikjikji

kjikji

kji

kjikji

kji

kji

kji

kji

baC

Zn

Z

Yn

Yb

Yn

Y

Xn

Xa

YnYYn

Y

YnYYn

Y

L

-------------------------------- 式(3-1)

其中Xn Yn Zn 是參考白的三刺激值一般而言使用各自電視的全白畫面的量測值

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]

(b) 色差 ΔE00

取樣視角(j k)量測第 i 個色樣的 CIEDE2000 色差 E00_i (i k) 是定義為視角(j k)

與垂直觀測角的色彩差異如式(3-2)

21

))(_

)()(_

(

))(_

())(_

())(

(

)(_00

HH

kjab

CC

kjab

T

HH

kjab

CC

kjab

LL

kji

kj

Sk

iH

Sk

iCR

Sk

iH

Sk

iC

Sk

L

iE

-------------------------- 式(3-2)

詳細的計算公式中的權重函數 SLSCSH 與色相角與彩度相互作用因子 RT 可參閱相關文獻

[17]

(c) 明度差 ΔL

首先從 CIELAB Lab和 C計算 a C 和 h

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

中 文 摘 要 顯示科技的進步使得對於顯示品質的要求從 1980年以來

一直採用對比大於 101 的視角定義方式已不適用所以

近來許多專家學者產業或標準組織嘗試尋找一個新的評量

指標但是從過去視角範圍的研究發現主觀影像顯示品質

評價結果與光學量測的數據傾向呈現不充分的相關性特別

是在垂直方位角觀看方向時所以一套能符合主觀評的心

物量測方法的標準法是相當必要的

本研究目的為找出人眼視覺與新型顯示器視角之間關係採

用目前最廣泛使用之三種大型廣視角顯示器技術面板選擇

日常生活常用的不同視角觀賞電視的 7種角度收集並歸納

視覺科學有關於視角品質評價的結果透過人因工程專業手

法實作與視角光學色度量測提出一套新式簡便的通用量測

與評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質

指標」本指標結合主觀評價結果得到一簡便且快速計算

面板觀測視角範圍的公式可符合人眼感知的結果此模型

的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度

差及色相差其次可即時計算每個觀測視角的累積能量

最後此計算模型可適用於各種不同技術面板

綜觀以上幾點此模型加強了對色彩品質的要求更整合不

同面板當前遇到的困境期望這個新的度量方法可以提供顯

示器產業一個容易量測並且便利計算的公式在預測可容忍

視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的

分類或是面板等級區分的運用進而提升顯示器產業的色

彩影像品質需求

在許多消費者購買電視或顯示器時的決策經驗中統整一個

特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度

量法即提供了這樣的指標更加強色彩品質的管理這肯定

可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業

的推進與發展

中文關鍵詞 視角範圍平面顯示器色差公式

英 文 摘 要 The advance in display technology has lead the

satisfaction for display image quality become higher

and higher The criteria for evaluating viewing

angles contrast ratio gt 101 has not been updated

since 1980 Therefore many researchers industrial

manufacturers and standard organizations have

attempted to formulate a novel evaluation metric

However from previous researches on viewing angles

many subjective image quality evaluations revealed

that insufficient correlation with optical

measurements

The aim of this study is to discover the relationship

between human visual perception and viewing angle of

the novel displays In experiments three most

popular types of large panel display for TV

applications were selected Seven different viewing

angles were evaluated based upon the most frequently

used viewing angles in daily life Meanwhile here

proposed the metric of Total Quality of Color Viewing

Angle (TQCVA) that offered a convenient and

subjective measurement to evaluate the viewing angle

ranges The metric was devised and verified through

the results of performing subjective evaluations

There are three major advantages of this new

computation model are listed as follows First the

method can analyze color difference luminance

difference and hue difference of displays at varied

fixation viewing angles separately Second the

pooled difference energy stands for the quality of

each viewing angle can be calculated in real time

Final this computation model is suitable for

different types of display technologies

TQCVA defines a more stringent requirement for color

quality of displays and overcomes the quality rank

issues for different display panel types as well

This new metric can offer the display makers a new

computation formula which uses current metrology and

equipment of viewing angles in display industry

TQCVA can categorize of the viewing angle ranges for

all panel types and assist display makers in

improving the color image quality

In addition a single or specific index of the

viewing angle range is necessary for end-users to

make decision during purchasing TVs in store The

proposed metric has served the purpose of measuring

viewing angel ranges and the quality management of

processes in the production line It is expected that

the metric can avoid the confusion when customers

choose a TV display among different technologies and

advance the development of display industry as well

英文關鍵詞 Viewing angle range Flat panel display Color

difference formula

行政院國家科學委員會補助專題研究計畫 期中進度報告

期末報告

以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫類別個別型計畫 整合型計畫

計畫編號NSC 101-2221-E-011-003-

執行期間101 年 8 月 1 日 至 102 年 7 月 31 日

執行機構及系所國立臺灣科技大學 色彩與照明科技研究所

計畫主持人溫照華

共同主持人

計畫參與人員林晏羽賴鵬宇

本計畫除繳交成果報告外另含下列出國報告共 _1_ 份

移地研究心得報告

出席國際學術會議心得報告

國際合作研究計畫國外研究報告

處理方式除列管計畫及下列情形者外得立即公開查詢

涉及專利或其他智慧財產權一年二年後可公開查詢

中 華 民 國 102 年 10 月 30 日

I

行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

A New Metric of the Viewing Angle Range for FPDs

Based on Color Difference

中文摘要

顯示科技的進步使得對於顯示品質的要求從 1980 年以來一直採用對比大於 101 的

視角定義方式已不適用所以近來許多專家學者產業或標準組織嘗試尋找一個新的評量

指標但是從過去視角範圍的研究發現主觀影像顯示品質評價結果與光學量測的數據傾向

呈現不充分的相關性特別是在垂直方位角觀看方向時所以一套能符合主觀評的心物量

測方法的標準法是相當必要的

本研究目的為找出人眼視覺與新型顯示器視角之間關係採用目前最廣泛使用之三種大

型廣視角顯示器技術面板選擇日常生活常用的不同視角觀賞電視的 7 種角度收集並歸納

視覺科學有關於視角品質評價的結果透過人因工程專業手法實作與視角光學色度量測提

出一套新式簡便的通用量測與評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」

本指標結合主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍的公式可符合人眼感

知的結果此模型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差

其次可即時計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板

綜觀以上幾點此模型加強了對色彩品質的要求更整合不同面板當前遇到的困境期

望這個新的度量方法可以提供顯示器產業一個容易量測並且便利計算的公式在預測可容忍

視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分的運用

進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求

在許多消費者購買電視或顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的這個針

對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供了這樣的指標更加強色彩品質的管理這肯定

可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進與發展

關鍵詞視角範圍平面顯示器色差公式

II

Abstract

The advance in display technology has lead the satisfaction for display image quality become

higher and higher The criteria for evaluating viewing angles contrast ratio gt 101 has not been

updated since 1980 Therefore many researchers industrial manufacturers and standard

organizations have attempted to formulate a novel evaluation metric However from previous

researches on viewing angles many subjective image quality evaluations revealed that insufficient

correlation with optical measurements

The aim of this study is to discover the relationship between human visual perception and

viewing angle of the novel displays In experiments three most popular types of large panel display

for TV applications were selected Seven different viewing angles were evaluated based upon the

most frequently used viewing angles in daily life Meanwhile here proposed the metric of Total

Quality of Color Viewing Angle (TQCVA) that offered a convenient and subjective measurement

to evaluate the viewing angle ranges The metric was devised and verified through the results of

performing subjective evaluations There are three major advantages of this new computation model

are listed as follows First the method can analyze color difference luminance difference and hue

difference of displays at varied fixation viewing angles separately Second the pooled difference

energy stands for the quality of each viewing angle can be calculated in real time Final this

computation model is suitable for different types of display technologies

TQCVA defines a more stringent requirement for color quality of displays and overcomes the

quality rank issues for different display panel types as well This new metric can offer the display

makers a new computation formula which uses current metrology and equipment of viewing angles

in display industry TQCVA can categorize of the viewing angle ranges for all panel types and

assist display makers in improving the color image quality

In addition a single or specific index of the viewing angle range is necessary for end-users to

make decision during purchasing TVs in store The proposed metric has served the purpose of

measuring viewing angel ranges and the quality management of processes in the production line It

is expected that the metric can avoid the confusion when customers choose a TV display among

different technologies and advance the development of display industry as well

Keywords Viewing angle range Flat panel display Color difference formula

III

目次

1 緒論 1

11 前言 1

12 研究目的 1

2 文獻探討 2

21 視角之光學色度量測法 2

22 視角量測設備 3

23 運用色差的視角範圍估測法 4

24 視覺心物評量法 5

25 視角模擬影像評量法 6

3 研究方法 7

31 研究流程 7

32 TQCVA 指標參數 8

33 主觀視覺評價實驗設計 13

4 結果與討論 15

41 TQCVA 指標參數分析 15

42 主觀視覺評價實驗 21

43 TQCVA 模型修正 31

5 結論與建議 36

參考文獻 38

附錄 40

IV

圖目錄

圖 2-1視角幾何座標 3

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖 4

圖 3-1研究方法架構與步驟 7

圖 3-2模擬觀看 42 吋電視於 3 倍寬距離 11

圖 3-3衰減因子敏感度模擬 11

圖 3-4衰減因子於正視角下的分佈 11

圖 3-5指標參數計算流程圖 12

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片 13

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度 14

圖 3-8實驗說明訓練圖片 15

圖 3-9主觀實驗實驗排程表 15

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果 16

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈 16

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果 17

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈 17

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果 18

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈 18

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果 19

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈 19

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較 20

圖 4-10色差之能量統整圖 21

圖 4-11明度差之能量統整圖 21

圖 4-12彩度差之能量統整圖 21

圖 4-13色相差之能量統整圖 21

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 23

圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角 23

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像 23

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 24

圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角 24

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像 24

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 25

圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角 25

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像 25

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 26

圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角 26

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像 26

V

圖 4-26面板及視角之交互作用 27

圖 4-27面板及影像之交互作用 27

圖 4-28面板及性別之交互作用 27

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用 28

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用 28

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用 29

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用 29

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差 30

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差 30

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差 30

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差 31

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差 31

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差 32

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差 32

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差 33

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差 34

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差 34

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差 35

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差 35

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖 36

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖 36

VI

表目錄

表 3-1顯示器色彩特性於正視角狀態 8

表 3-2視角光學量測採用標的色樣 8

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值 20

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數 22

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果 22

1

1 緒論

11 前言

顯示器的技術發展日越進步從早期的陰極射線管(Cathode ray tube CRT)技術至目

前的液晶顯示器(Liquid crystal display LCD)和有機發光二極體(organic light-emitting diode

OLED)以技術而言結構上已有顯著的改進平面顯示器的技術日漸取代陰極射線管顯示

器這些不同顯示器技術因構造上的不同在視角的定義上也應有些許差異但至今始終沒

有一個可供使用的視角度量方式

平面顯示器的需求在現今社會中已佔有一席重要的位子在日常生活中舉凡手機電

腦螢幕甚至到客廳房間裡的電視現代人對顯示器的依賴與需求已經近乎無可取代但各

種不同的技術面板都會面臨的問題即是因為觀看視角而造成的色彩流失(color washout)

灰階反轉(gray inversion)視角色偏(color shift)在大型面板更是需要克服的難題

在 CRT 顯示器時代對於視角範圍的定義僅使用亮度對比定義之其亮度對比僅以最大數

位訊號亮度除上最小數位訊號亮度的值計算觀看者錐體範圍內對比大於 101 之範圍定義

出視角範圍至今仍是沿用此方法但是當今消費者對顯示器在硬體技術和高畫質影像品質

的需求已經不可同日而語目前平面顯示器的需求應不僅是亮度品質更要顧及整體影像

品質換句話說彩度和色相的品質保證也成為終端消費者購買意願的重要選項之一

12 研究目的

平面顯示器技術進展快速各種不同的技術面板推陳出新顯示器的關鍵已不僅是在硬

體驅動近日漸漸的開始對影像品質的要求提高但因為不同的技術面板面臨的問題和解

決方針也都不同而在同一塊面板上最易造成影像品質降低的因素就屬觀測視角改變

雖然許多研究學者提出量測與心理物理感知的規範並且和顯示器特性進行比較如 Yamada

等人進行了主觀評價與對比之間的相關性[1]Teunissen 等人也提出由心理物理實驗及光學量

測過程中推導出降低亮度與改變色差的公式[2]但這些在實際執行上卻仍是複雜而不便利

在先前的研究中發現雖已有人提出用色差進行視角的估算如 Ishikawa 等人(1994)[3]

Funabiki 等人(2008)[4]均有提出從不同的色域空間計算色差進而推導視角範圍但總還是

有些考慮不足的地方

本研究提出了一套新的預測計算模型運用感知實驗的結果提出可量化影像品質視角

的指標本研究提出「彩色視角範圍的全面品質指標」 (Total Quality of Color Viewing Angle

TQCVA)將有別以往僅討論亮度的影響來定義視角範圍採用 CIEDE 2000 色差公式的概念

從明度差彩度差以及色相差進行各別討論加入考慮人眼視覺敏感函數隨視角的變化補償

再搭配主觀評價的結果相互比對與驗證本研究將此預測計算模型實際實施在不同技術的顯

示面板上分析不同顯示面板的視角品質特性同時提出一個方法可以分辨灰階反轉視

角色偏及色彩流失提供研發工程師或顧客對該顯示面板影像品質的評價參考期望這樣的

度量法可以便捷且容易的運用在顯示器產業中以因應不同需求的面板技術更快速的預測

並計算出可接受的觀測視角範圍甚至可運用此方法提供面板技術分類和分級上

2

2 文獻探討

顯示器的物理特性會隨著觀看角度明顯的變化特別是採用液晶技術的顯示裝置在愈

大的斜視角往往影像的物理特性改變愈大早期的液晶顯示器甚至會有所謂灰階反轉

(grey-scale inversion)的現象指的是色彩變化和灰階會是以視角為函數成反向的變化理論

上顯示器從 R=G=B=0 灰階(黑色)到 R=G=B=255 灰階(白色)應該是灰階數越高則越亮但是

液晶顯示器在大角度的時候有可能看到低灰階反而比高灰階還亮也就是看到類似黑白反轉

的現象這種現象稱之為灰階反轉定義不會產生灰階反轉現象的最大角度為視角也就是

超過這個角度就有可能看到灰階反轉對電視應用而言灰階反轉是無法接受的影像品質

當前視角範圍度量定義仍是沿用七十年代為液晶顯示器而發展的方式即當垂直顯示觀

看顯示器的表現與 CRT 的性能的差異一般最經常使用的視角定義只包括對比度僅簡單地

將最大數位訊號(如 R=G=B=255)的亮度除上最低數位訊號(如 R=G=B=0)的亮度同時

觀測錐體範圍內的對比度大於或等於 10 1 的觀看角度即稱之為視角範圍目前顯示器產

品大都僅以左右水平方向的偏視角範圍為主但是幾項研究曾經表示上述此定義方式無法

與人眼感知的結果有好的關聯並且指出若要改善其與人眼感知品質的對應關係本質上

一個新的度量應該包括亮度變化和色彩差異是至關重要的Yamada 等人(2005)研究證實

了視角視覺評價的數值與對比度呈現低相關卻發現視覺評價與色彩差異(以Euv為單位)

相對地呈現高度相關[1]但這研究的缺點是用 DLP 投影系統投射模擬的影像在投影幕上來

表現視角的依存性並非使用真實的 LCD 和 PDP所以結果會有些爭議特別是同色異譜

的現象會影響實驗的結果

另外有兩種現象也會隨視角不同消費者也容易察覺到影像品質的變化一種是隨著觀

測視角增大斜視角的彩色飽和度會比正視角降低業界稱之為色彩流失(color washout)

另一種是隨著觀測視角增大斜視角的色相會與正視角的色相有差別我們稱之為色偏(color

shift)但是這兩種現象往往也讓終端消費者混淆一起甚至顯示器產業的專業人士也難以

區分其二

再者大部分的研究目的僅僅針對液晶顯示器的視角範圍發展某種新的度量指標可能

無法適用於其他技術的顯示器畢竟對大多數的消費者而言市場上的顧客還是會喜歡對不

同技術顯示器作比較以下分別以光學色度量測法與視覺評價法作對視角範圍的定義進行闡

21 視角之光學色度量測法

顯示器的視角特性的是當以偏斜垂直顯示面的角度時對顯示面中央位置量測全畫面

顯示均一色彩的光學色度值一般習慣視角測量幾何座標表示如圖 2-1 所示在視訊電子協

會 (Video Electronics Standards Association VESA) 的平面顯示器量測標準(FPDM 20)中制

訂的量測方式與評價法為目前大多數製造商所遵循[5]該文件中建議了五種相似的視角量

測的方法該五種方法不同的地方是視角量測數量的多寡列舉如下

(1) 四點水平垂直視角 (Four-point (HampV) viewing angle)

以面板中心為基點量測垂直及水平四個方向視角垂直方向即中心點的上面及下面

水平方向中心點的左邊及右邊

(2) 閾值水平垂直視角 (Threshold H amp V viewing angle)

以螢幕中心為主量測方向為中心點上下左右當亮度與對比降低至正視角 50

處並且滿足色偏值等於 5即定義此為閥值視角範圍

(3) 灰階反轉水平垂直視角 (Gray-scale inversion H amp V viewing angle)

以螢幕中心點為基點量測垂直及水平視角量測 8 階或 16 階灰階找出兩相鄰灰階對比

度變化當對比度為 1 時即定義其為灰階反轉視角範圍

3

(4) 視錐角閾值 (Viewing cone thresholds)

其定義與閾值水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的圓錐

(5) 灰階反轉視錐角 (Gray-scale inversion viewing cone)

其定義與灰階反轉水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的

圓錐體

(方位角 = 0deg90deg180deg270deg分別為觀察

者方向面對顯示面板的右手邊上方左手

邊和下方觀測角 則是相對垂直顯示平面

的偏斜角度)

圖 2-1視角幾何座標

此外該文件也定義一種評量「色彩反轉視錐角」的方法主要概念為利用在不同視角

量測七組三色偏灰階的顏色畫面並計算此三色偏灰階所圍成的色域大小和向量方向但因

只針對低彩度的色彩進行分析與消費者所常見的記憶色或物體色有出入而且也因為計算

出的色域大小與向量無法直接評價不同偏視角的品質優劣所以目前這方法較少人使用

22 視角量測設備

最傳統的量測設備是結合測角分光儀 (goniometer) 和光頻譜輻射儀 (spectroradiometer)

如圖 2-2(a) 所示這仍是目前公認最準確的量測方式因為它採用的是分光頻譜計而非色度

計但是一但量測樣本點數眾多時這方法是極為耗時

第二種設備稱之為成像球面法(Imaging Sphere)如圖 2-2(b)所示它的組成主要元件是

一個類似半球型積分球內部表面鍍上一層低反射的漫射材料球心開出一個量測口內置

一個曲面的二次反射鏡將內部的光分佈投影在此反射鏡再透過影像式的光度計或色度計

取像從光度計或色度計每一個畫數可分析相對應角度的光強度與色度值所以目前產業

往往利用這個方法的量測結果作為其他量測方法的參考值或儀校值

自從 1997 年一家法國公司 Eldim 提出以傅利葉光學機構 (Conoscope) 將顯示器表面一

小區域的放射光轉換至色度計上的面型 CCD 上讓 CCD 上每一個畫數點的訊號代表不同發

光角的強弱如此可以同時量測不同角度也可以幾乎同時獲得亮度與色度值由於其方便性

目前顯示器面板製造商與客戶大多都採用如圖 2-2(c)但是此方法量測範圍很小(約 2 mm)

當觀測角度越大其誤差也越大

Collomb-Patton 等人(2009)比較以上三種量測設備指出成像球面法的光收集效率偏

低並容易受到雜光影響只適合高亮度的顯示器而測角分光儀則需要花費相當多的量測時

間[6]結論認為 Conoscope 的量測方式是最適合的視角量測方法尤其在量測裸眼 3D 顯示

器時角度的解析力也足以勝任所以本計畫將以 Conoscope 的為主要量測設備

0∘

90∘

180∘

270∘

觀測角

方位角

4

(a) Gonioscope (b) Conoscope (c) Imaging Sphere

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖

23 運用色差的視角範圍估測法

Ishikawa 等人(1994)利用灰階影像提出一種評價 LCD 彩色偏移的視角評價法作者們

量測八個灰階視錐角的 CIE Luv色差再分別討論「色度差異」「色相角差異」「彩度差

異」並且觀察個別的統計量如平均值和最大值[3]同時他們進行主觀評量實驗發現色

相角差的最大值與色彩偏移(color shift)的主觀評分資料呈現的相關性最高(相對於平均色相

角差)相反地色彩偏移與彩度差異呈現弱相關這個研究唯一的缺點是只探討早期 TN LCD

灰階影像的視角相依色彩偏移質變缺乏對灰階反轉的觀察與分析

Chen 等人(2006)利用 LCD 的偏視角的色彩飽和度衰減現象提出一種統合閾值度量指

標 Color Saturation Degradation (CSD) [7]其方法是將量測到的色彩三刺激值 CIEXYZ 轉換

到 CIELUV 的色度空間在不考慮亮度的假設下計算偏視角度與垂直視角的色差

22

)()( vuE vu 並以該色度空間色差的恰可辨識差異(Just Noticeable Difference JND)

5倍作為閾值訂定的基準該研究建議用 CSD 003來定義視角範圍CSD的公式摘要如下

030 ddSCSD -------------------------------------------------------------------- 式(2-1)

其中 vuEdS 換句話說將計算出的色差對角作微分其斜率落在003 以內的

即是可接受視角範圍並用三種主色彩紅(R=255 G=0 B=0)綠(R=0 G=255 B=0)藍(R=0

G=0 B=255)作為量測標的色針對這三主色彩的可視角範圍交集後即得到統合的視角範圍

公式描述如下

BGR

BB

GG

RR

CVACVACVACVA

ddSCVA

ddSCVA

ddSCVA

030

030

030

---------------------------------------------------------- 式(2-2)

其中CVARCVAGCVAB為主色彩的可視角範圍CVA 為統合的視角範圍此方法的

缺點是1)沒有考慮亮度隨偏斜視角的變化2)僅對觀察角作微分沒有考慮方位角的

變化3)公式中計算的是只是飽和度的衰減所以計算過程中沒有考量人眼對色相的變化

比飽和度的變化還要敏感4)三主色並不常常出現在一般電視影像上測試色的代表性容易

有爭議5)微分的飽和度變化只能反應影像品質變化區域對於累進的色差或局部微細差異

容易被忽略6)缺乏 CSD 與人眼視覺實驗的相關性數據

Funabiki 等人(2008)採用 Gretagmacbeth 的九個顏色作為量測標的沿水平方向( = 0deg

180deg) 量測觀測角 = 0deg~85deg的色度值並計算每一個測試色的各偏斜角與 = 0deg的色差

顯示器

CCDIris

Field lensFourier

plane

Fourier

opticsImaging

lens

5

vEu 再平均九個顏色同一偏斜角的色差可獲得一條偏斜角對應平均色差的曲線再以

0150 vEu 作為色差閾值以差補方式推算出彩色視角[4]但是此方法的缺點如同文獻中

揭示計算出的CVA與主觀所判定的視角雖有相關但對試驗的三種不同類型的五台顯示器

其結果並不一致此呼應 Ishikawa 等人的研究結果色差與視角品質的相關性並非最高

Lee 等人(2009)利用 CIECAM02 色域體積 QMh 的大小來評價彩色視角範圍實驗中

比較一台 OLED TV兩台 LCD TV 和一台 PDP TV並以垂直觀測角為基線比較四種顯示

器其色域體積降為 50的觀測視角作為比較依據[9]因為該研究並未進行人眼視覺觀測實驗

所以作者提到須作進一步研究 50色域體積的縮減是否可以作為關鍵規格此研究另一個缺

點是無法分析一些消費者最關注的色彩如膚色記憶色和一些非飽和色等等這對視角品

質評價的結果判定會存有風險

Fukai 等人(2010)利用最大亮度對比Gamma 值和色度空間 CIELAB 的色差公式 abE

進行水平和垂直方位角方向的視角範圍主觀實驗結果卻發現色差 abE 與水平方位的相關

性最高所以建議利用色差來測量視角範圍[8]但該研究僅使用全紅全綠全藍全白四

色量測色度值作為該顯示器的視角物理特性而主觀實驗時卻用女性影像和自然景觀影像

文章中並沒有說明其兩者間的關聯該實驗也僅使用單一種類型的一台 LCD 顯示器數據明

顯不足此外對垂直方位的視角物理特性與主觀評量呈現不高的相關性換句話說這個

方法僅適用水平方位觀察角這使得後續研究者會有所困惑

24 視覺心物評量法

Teunissen 等人(2008)用電漿電視和兩種液晶電視(MVA amp IPS)進行視角相關的影像

品質評價和大量的光學量測[2]採取由下而上的統計分析推導出一種相對於垂直角度觀看方

向的亮度降低和色差變化程度對影像品質預測(IQpred)的度量公式如式(2-3)所示作者們以

電漿電視的極限視角範圍作基線並定義可用視角範圍的 IQpred必須大於或等於 67才能用

來說明不同顯示器的品質差異比較

76)()(144135010 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

--------------- 式(2-3)

其中L0ursquo0vrsquo0分別是量測垂直觀測方向高明度灰色(R=G=B=200)的亮度與色度座標

Liursquoivrsquoi 是偏斜視角方向量測到的亮度與色度座標這個實驗由於是將這三種顯示器同時

放在一起作比較換句話說實驗時觀察者可以有互相比較的參考但這會有別於大眾在家

庭使用時並沒有可以參考的顯示器或電視機做為評價的依據所以 Teunissen 等人(2009)又

提出另一個公式較能符合對家庭使用的觀看環境也就是假設家庭觀看者對視角漸變品質變

化是較不挑剔的[10]如式(2-4)所示

360)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLii

i ------------------------------------- 式(2-4)

從上述兩個公式我們發現兩者僅僅在於右方係數的不同如將公式(23)左右都除上 513

整理後可得到式 (2-5)大致說明在賣場觀看與家庭觀看時的品質評價挑剔比率約為

064036=178 倍

640)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

-------------------------------- 式(2-5)

這個方法最大的致命點是只有用一個高明度的灰色色度量測公式與預測模型推導時

也只考量不同灰階色度量測值實際上應用時有些實物色(如水果)或記憶色(如膚色)

6

的色彩視角變化對消費者而言更為重要另外未考慮的是有些暗色部分的評價對 LCD 顯示

器設計而言也是重要評價的依據之一

25 視角模擬影像評量法

一些研究利用模擬 LCD 在各種視角的成像顯示作為判定影像品質的參考

[11][12][13][14]其中有些模擬影像是利用相對應視角的光電轉換函數進行估計[11][12]但

這方法往往隨著與參考點偏差愈大其模擬正確性愈降低此外模擬的影像要在合適的顯示

終端呈現才不會失真也是這個方法的限制之一

例如Jang 等人(2006)用 7x7x7 查表法針對 27 個視角建立其個別的 RGB 對應 CIEXYZ

色度值來進行 2-domain 橫向電場驅動面板(In-Plane Switching IPS)和 8-domain 多域垂直配

向技術面板(Multi-domain Vertical Alignment MVA)液晶電視的模擬[15]作者利用這些模擬視

角影像和真實電視個別進行可接受品質的視角閾值實驗結果發現利用真實電視的可接受視

角和模擬影像有相同趨勢但其間的差異頗大往往真實電視的可接受視角閾值大於模擬的

影像由於作者並未提及他們模擬的影像在何種顯示器上播放所以無法追蹤其模擬的真

實性

Mitsumori等人(2006)則以CIECAM02的色外貌模型進一步模擬人眼適應某種環境光下

LCD 顯示器在不同視角的表現[13]利用比較模擬垂直觀測角的扭曲向列 (Twisted Nematic

TN)液晶型顯示器和光學補償變曲(Optically Compensated Bend OCB)液晶顯示器影像在 CRT

螢幕上顯示其結果證實影像色差02E 與主觀判定影像的差異呈現線性負相關隨後模擬

兩種顯示器在不同方位視角的影像如圖所示此研究的唯一的缺憾是未進一步分析視角色

差的閾值無法量化評斷視角範圍以作為產品規格的參考或標準度量

綜觀以上的文獻收集與探討發現目前針對色彩視角範圍的定義還是未能有明確的解決之

道雖然從運用色差為出發點是許多開發者共通的想法但對測試的色彩與分析計算的過程

仍無法面面俱到此外以上文獻沒有一篇考慮人眼視覺對斜偏視角的對比敏感度是有別於

垂直視角針對這些前人研究的優缺點本計畫將考量實際應用時的計算成本有效的色差

公式測試標的色樣與斜偏視角人眼視覺模型提出一個更為切實的色彩視角範圍評價方式

7

3 研究方法

31 研究流程

就顯示器視角的研究中在上一章已提及許多先前學者的研究並比較其優缺點在此

研究中初步將先摒除外在環境光對顯示器的干擾假設在微暗室內環境下觀看電視的固定

條件下並採用目前國際標準照明委員會建議的 CIEDE2000 為色差計算公式主要執行的步

驟可分為以下九點

(1) 文獻探討

(2) 標的色樣收集與設計

(3) 視角光學量測與顯示器特性分析

(4) 彩色視角範圍演算法程式設計

(5) 指標參數分析包括色差明度差彩度差色相差對比

(6) 偏斜視角衰減因子最適化視覺實驗

(7) TQCVA 模型與程式設計

(8) TQCVA 視覺評價實驗

(9) 多變量統計分析與 TQCVA 最佳化

將以上九步驟繪製為流程圖如以下圖 3-1 所示由圖中可更詳盡的了解整個實驗流程

及內容

圖 3-1研究方法架構與步驟

經過文獻內容討論的過程第一步即是收集顯示器製造商和一般使用者常用的視角評價

色彩與影像作為量測與評價的標的色樣利用 Conoscope 量測所有標的色樣各視角之

CIEXYZ 色度值再將後將所有的色度值轉換到 CIELAB 色度空間接著計算各個偏斜視角

與垂直視角的色差並且獨立分析明度差異對比差異色相差異以及飽和度差異再依據

人眼視覺敏感函數進行修正或補償偏斜視角對明度與色彩的預測作為視角色偏和視角色

流失的品質評價基準

最後再實施一系列人因視覺主觀評價實驗並且挑選數種不同電視螢幕以及日常中

8

常觀看的七個觀測視角將實驗結果與參數指標相互比對進而佐證本研究計畫所提出的新

型色彩視角範圍度量模型以下小節將分別說明採用的方法

32 TQCVA 指標參數

在此章節將依據 31 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

321 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-AlignmentPVA)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(cdm2) 4430 3923 4433

三原色

色度值

R (x y) (06550 03369) (06561 03287) (06487 03355)

G (x y) (03036 06023) (03037 06131) (02833 05992)

B (x y) (01511 00611) (01462 00518) (01467 00523)

322 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 ColorCheckerreg 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

9

323 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=0deg到 80deg每間格為 1deg而方位角 從 0deg到 360deg

每間格為 15deg(其中 0deg和 360deg是重複的只是為了方便程式計算與繪圖)以下從色度空間轉

換色差計算至視覺偏斜視角衰減因子及能量統整進行解析

(a) CIEXYZ 到 CIELa

b

計算

將取樣視角(j k)量測第 i個色樣的CIEXYZi (j k) 依據CIE 1976 Lab的色彩空間計

算其明度 Li(j k) ai (j k) bi (j k)座標和彩度 Ci (j k)公式如式(3-1)

)())(()((

))(

())(

(500)(

))(

())(

(500)(

0088560 ))(

9033(

0088560 16))(

(116)(

2

3131

3131

31

kjikjikji

kjikji

kji

kjikji

kji

kji

kji

kji

baC

Zn

Z

Yn

Yb

Yn

Y

Xn

Xa

YnYYn

Y

YnYYn

Y

L

-------------------------------- 式(3-1)

其中Xn Yn Zn 是參考白的三刺激值一般而言使用各自電視的全白畫面的量測值

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]

(b) 色差 ΔE00

取樣視角(j k)量測第 i 個色樣的 CIEDE2000 色差 E00_i (i k) 是定義為視角(j k)

與垂直觀測角的色彩差異如式(3-2)

21

))(_

)()(_

(

))(_

())(_

())(

(

)(_00

HH

kjab

CC

kjab

T

HH

kjab

CC

kjab

LL

kji

kj

Sk

iH

Sk

iCR

Sk

iH

Sk

iC

Sk

L

iE

-------------------------- 式(3-2)

詳細的計算公式中的權重函數 SLSCSH 與色相角與彩度相互作用因子 RT 可參閱相關文獻

[17]

(c) 明度差 ΔL

首先從 CIELAB Lab和 C計算 a C 和 h

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

that insufficient correlation with optical

measurements

The aim of this study is to discover the relationship

between human visual perception and viewing angle of

the novel displays In experiments three most

popular types of large panel display for TV

applications were selected Seven different viewing

angles were evaluated based upon the most frequently

used viewing angles in daily life Meanwhile here

proposed the metric of Total Quality of Color Viewing

Angle (TQCVA) that offered a convenient and

subjective measurement to evaluate the viewing angle

ranges The metric was devised and verified through

the results of performing subjective evaluations

There are three major advantages of this new

computation model are listed as follows First the

method can analyze color difference luminance

difference and hue difference of displays at varied

fixation viewing angles separately Second the

pooled difference energy stands for the quality of

each viewing angle can be calculated in real time

Final this computation model is suitable for

different types of display technologies

TQCVA defines a more stringent requirement for color

quality of displays and overcomes the quality rank

issues for different display panel types as well

This new metric can offer the display makers a new

computation formula which uses current metrology and

equipment of viewing angles in display industry

TQCVA can categorize of the viewing angle ranges for

all panel types and assist display makers in

improving the color image quality

In addition a single or specific index of the

viewing angle range is necessary for end-users to

make decision during purchasing TVs in store The

proposed metric has served the purpose of measuring

viewing angel ranges and the quality management of

processes in the production line It is expected that

the metric can avoid the confusion when customers

choose a TV display among different technologies and

advance the development of display industry as well

英文關鍵詞 Viewing angle range Flat panel display Color

difference formula

行政院國家科學委員會補助專題研究計畫 期中進度報告

期末報告

以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫類別個別型計畫 整合型計畫

計畫編號NSC 101-2221-E-011-003-

執行期間101 年 8 月 1 日 至 102 年 7 月 31 日

執行機構及系所國立臺灣科技大學 色彩與照明科技研究所

計畫主持人溫照華

共同主持人

計畫參與人員林晏羽賴鵬宇

本計畫除繳交成果報告外另含下列出國報告共 _1_ 份

移地研究心得報告

出席國際學術會議心得報告

國際合作研究計畫國外研究報告

處理方式除列管計畫及下列情形者外得立即公開查詢

涉及專利或其他智慧財產權一年二年後可公開查詢

中 華 民 國 102 年 10 月 30 日

I

行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

A New Metric of the Viewing Angle Range for FPDs

Based on Color Difference

中文摘要

顯示科技的進步使得對於顯示品質的要求從 1980 年以來一直採用對比大於 101 的

視角定義方式已不適用所以近來許多專家學者產業或標準組織嘗試尋找一個新的評量

指標但是從過去視角範圍的研究發現主觀影像顯示品質評價結果與光學量測的數據傾向

呈現不充分的相關性特別是在垂直方位角觀看方向時所以一套能符合主觀評的心物量

測方法的標準法是相當必要的

本研究目的為找出人眼視覺與新型顯示器視角之間關係採用目前最廣泛使用之三種大

型廣視角顯示器技術面板選擇日常生活常用的不同視角觀賞電視的 7 種角度收集並歸納

視覺科學有關於視角品質評價的結果透過人因工程專業手法實作與視角光學色度量測提

出一套新式簡便的通用量測與評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」

本指標結合主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍的公式可符合人眼感

知的結果此模型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差

其次可即時計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板

綜觀以上幾點此模型加強了對色彩品質的要求更整合不同面板當前遇到的困境期

望這個新的度量方法可以提供顯示器產業一個容易量測並且便利計算的公式在預測可容忍

視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分的運用

進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求

在許多消費者購買電視或顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的這個針

對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供了這樣的指標更加強色彩品質的管理這肯定

可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進與發展

關鍵詞視角範圍平面顯示器色差公式

II

Abstract

The advance in display technology has lead the satisfaction for display image quality become

higher and higher The criteria for evaluating viewing angles contrast ratio gt 101 has not been

updated since 1980 Therefore many researchers industrial manufacturers and standard

organizations have attempted to formulate a novel evaluation metric However from previous

researches on viewing angles many subjective image quality evaluations revealed that insufficient

correlation with optical measurements

The aim of this study is to discover the relationship between human visual perception and

viewing angle of the novel displays In experiments three most popular types of large panel display

for TV applications were selected Seven different viewing angles were evaluated based upon the

most frequently used viewing angles in daily life Meanwhile here proposed the metric of Total

Quality of Color Viewing Angle (TQCVA) that offered a convenient and subjective measurement

to evaluate the viewing angle ranges The metric was devised and verified through the results of

performing subjective evaluations There are three major advantages of this new computation model

are listed as follows First the method can analyze color difference luminance difference and hue

difference of displays at varied fixation viewing angles separately Second the pooled difference

energy stands for the quality of each viewing angle can be calculated in real time Final this

computation model is suitable for different types of display technologies

TQCVA defines a more stringent requirement for color quality of displays and overcomes the

quality rank issues for different display panel types as well This new metric can offer the display

makers a new computation formula which uses current metrology and equipment of viewing angles

in display industry TQCVA can categorize of the viewing angle ranges for all panel types and

assist display makers in improving the color image quality

In addition a single or specific index of the viewing angle range is necessary for end-users to

make decision during purchasing TVs in store The proposed metric has served the purpose of

measuring viewing angel ranges and the quality management of processes in the production line It

is expected that the metric can avoid the confusion when customers choose a TV display among

different technologies and advance the development of display industry as well

Keywords Viewing angle range Flat panel display Color difference formula

III

目次

1 緒論 1

11 前言 1

12 研究目的 1

2 文獻探討 2

21 視角之光學色度量測法 2

22 視角量測設備 3

23 運用色差的視角範圍估測法 4

24 視覺心物評量法 5

25 視角模擬影像評量法 6

3 研究方法 7

31 研究流程 7

32 TQCVA 指標參數 8

33 主觀視覺評價實驗設計 13

4 結果與討論 15

41 TQCVA 指標參數分析 15

42 主觀視覺評價實驗 21

43 TQCVA 模型修正 31

5 結論與建議 36

參考文獻 38

附錄 40

IV

圖目錄

圖 2-1視角幾何座標 3

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖 4

圖 3-1研究方法架構與步驟 7

圖 3-2模擬觀看 42 吋電視於 3 倍寬距離 11

圖 3-3衰減因子敏感度模擬 11

圖 3-4衰減因子於正視角下的分佈 11

圖 3-5指標參數計算流程圖 12

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片 13

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度 14

圖 3-8實驗說明訓練圖片 15

圖 3-9主觀實驗實驗排程表 15

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果 16

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈 16

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果 17

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈 17

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果 18

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈 18

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果 19

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈 19

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較 20

圖 4-10色差之能量統整圖 21

圖 4-11明度差之能量統整圖 21

圖 4-12彩度差之能量統整圖 21

圖 4-13色相差之能量統整圖 21

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 23

圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角 23

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像 23

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 24

圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角 24

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像 24

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 25

圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角 25

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像 25

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 26

圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角 26

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像 26

V

圖 4-26面板及視角之交互作用 27

圖 4-27面板及影像之交互作用 27

圖 4-28面板及性別之交互作用 27

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用 28

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用 28

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用 29

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用 29

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差 30

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差 30

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差 30

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差 31

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差 31

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差 32

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差 32

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差 33

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差 34

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差 34

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差 35

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差 35

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖 36

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖 36

VI

表目錄

表 3-1顯示器色彩特性於正視角狀態 8

表 3-2視角光學量測採用標的色樣 8

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值 20

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數 22

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果 22

1

1 緒論

11 前言

顯示器的技術發展日越進步從早期的陰極射線管(Cathode ray tube CRT)技術至目

前的液晶顯示器(Liquid crystal display LCD)和有機發光二極體(organic light-emitting diode

OLED)以技術而言結構上已有顯著的改進平面顯示器的技術日漸取代陰極射線管顯示

器這些不同顯示器技術因構造上的不同在視角的定義上也應有些許差異但至今始終沒

有一個可供使用的視角度量方式

平面顯示器的需求在現今社會中已佔有一席重要的位子在日常生活中舉凡手機電

腦螢幕甚至到客廳房間裡的電視現代人對顯示器的依賴與需求已經近乎無可取代但各

種不同的技術面板都會面臨的問題即是因為觀看視角而造成的色彩流失(color washout)

灰階反轉(gray inversion)視角色偏(color shift)在大型面板更是需要克服的難題

在 CRT 顯示器時代對於視角範圍的定義僅使用亮度對比定義之其亮度對比僅以最大數

位訊號亮度除上最小數位訊號亮度的值計算觀看者錐體範圍內對比大於 101 之範圍定義

出視角範圍至今仍是沿用此方法但是當今消費者對顯示器在硬體技術和高畫質影像品質

的需求已經不可同日而語目前平面顯示器的需求應不僅是亮度品質更要顧及整體影像

品質換句話說彩度和色相的品質保證也成為終端消費者購買意願的重要選項之一

12 研究目的

平面顯示器技術進展快速各種不同的技術面板推陳出新顯示器的關鍵已不僅是在硬

體驅動近日漸漸的開始對影像品質的要求提高但因為不同的技術面板面臨的問題和解

決方針也都不同而在同一塊面板上最易造成影像品質降低的因素就屬觀測視角改變

雖然許多研究學者提出量測與心理物理感知的規範並且和顯示器特性進行比較如 Yamada

等人進行了主觀評價與對比之間的相關性[1]Teunissen 等人也提出由心理物理實驗及光學量

測過程中推導出降低亮度與改變色差的公式[2]但這些在實際執行上卻仍是複雜而不便利

在先前的研究中發現雖已有人提出用色差進行視角的估算如 Ishikawa 等人(1994)[3]

Funabiki 等人(2008)[4]均有提出從不同的色域空間計算色差進而推導視角範圍但總還是

有些考慮不足的地方

本研究提出了一套新的預測計算模型運用感知實驗的結果提出可量化影像品質視角

的指標本研究提出「彩色視角範圍的全面品質指標」 (Total Quality of Color Viewing Angle

TQCVA)將有別以往僅討論亮度的影響來定義視角範圍採用 CIEDE 2000 色差公式的概念

從明度差彩度差以及色相差進行各別討論加入考慮人眼視覺敏感函數隨視角的變化補償

再搭配主觀評價的結果相互比對與驗證本研究將此預測計算模型實際實施在不同技術的顯

示面板上分析不同顯示面板的視角品質特性同時提出一個方法可以分辨灰階反轉視

角色偏及色彩流失提供研發工程師或顧客對該顯示面板影像品質的評價參考期望這樣的

度量法可以便捷且容易的運用在顯示器產業中以因應不同需求的面板技術更快速的預測

並計算出可接受的觀測視角範圍甚至可運用此方法提供面板技術分類和分級上

2

2 文獻探討

顯示器的物理特性會隨著觀看角度明顯的變化特別是採用液晶技術的顯示裝置在愈

大的斜視角往往影像的物理特性改變愈大早期的液晶顯示器甚至會有所謂灰階反轉

(grey-scale inversion)的現象指的是色彩變化和灰階會是以視角為函數成反向的變化理論

上顯示器從 R=G=B=0 灰階(黑色)到 R=G=B=255 灰階(白色)應該是灰階數越高則越亮但是

液晶顯示器在大角度的時候有可能看到低灰階反而比高灰階還亮也就是看到類似黑白反轉

的現象這種現象稱之為灰階反轉定義不會產生灰階反轉現象的最大角度為視角也就是

超過這個角度就有可能看到灰階反轉對電視應用而言灰階反轉是無法接受的影像品質

當前視角範圍度量定義仍是沿用七十年代為液晶顯示器而發展的方式即當垂直顯示觀

看顯示器的表現與 CRT 的性能的差異一般最經常使用的視角定義只包括對比度僅簡單地

將最大數位訊號(如 R=G=B=255)的亮度除上最低數位訊號(如 R=G=B=0)的亮度同時

觀測錐體範圍內的對比度大於或等於 10 1 的觀看角度即稱之為視角範圍目前顯示器產

品大都僅以左右水平方向的偏視角範圍為主但是幾項研究曾經表示上述此定義方式無法

與人眼感知的結果有好的關聯並且指出若要改善其與人眼感知品質的對應關係本質上

一個新的度量應該包括亮度變化和色彩差異是至關重要的Yamada 等人(2005)研究證實

了視角視覺評價的數值與對比度呈現低相關卻發現視覺評價與色彩差異(以Euv為單位)

相對地呈現高度相關[1]但這研究的缺點是用 DLP 投影系統投射模擬的影像在投影幕上來

表現視角的依存性並非使用真實的 LCD 和 PDP所以結果會有些爭議特別是同色異譜

的現象會影響實驗的結果

另外有兩種現象也會隨視角不同消費者也容易察覺到影像品質的變化一種是隨著觀

測視角增大斜視角的彩色飽和度會比正視角降低業界稱之為色彩流失(color washout)

另一種是隨著觀測視角增大斜視角的色相會與正視角的色相有差別我們稱之為色偏(color

shift)但是這兩種現象往往也讓終端消費者混淆一起甚至顯示器產業的專業人士也難以

區分其二

再者大部分的研究目的僅僅針對液晶顯示器的視角範圍發展某種新的度量指標可能

無法適用於其他技術的顯示器畢竟對大多數的消費者而言市場上的顧客還是會喜歡對不

同技術顯示器作比較以下分別以光學色度量測法與視覺評價法作對視角範圍的定義進行闡

21 視角之光學色度量測法

顯示器的視角特性的是當以偏斜垂直顯示面的角度時對顯示面中央位置量測全畫面

顯示均一色彩的光學色度值一般習慣視角測量幾何座標表示如圖 2-1 所示在視訊電子協

會 (Video Electronics Standards Association VESA) 的平面顯示器量測標準(FPDM 20)中制

訂的量測方式與評價法為目前大多數製造商所遵循[5]該文件中建議了五種相似的視角量

測的方法該五種方法不同的地方是視角量測數量的多寡列舉如下

(1) 四點水平垂直視角 (Four-point (HampV) viewing angle)

以面板中心為基點量測垂直及水平四個方向視角垂直方向即中心點的上面及下面

水平方向中心點的左邊及右邊

(2) 閾值水平垂直視角 (Threshold H amp V viewing angle)

以螢幕中心為主量測方向為中心點上下左右當亮度與對比降低至正視角 50

處並且滿足色偏值等於 5即定義此為閥值視角範圍

(3) 灰階反轉水平垂直視角 (Gray-scale inversion H amp V viewing angle)

以螢幕中心點為基點量測垂直及水平視角量測 8 階或 16 階灰階找出兩相鄰灰階對比

度變化當對比度為 1 時即定義其為灰階反轉視角範圍

3

(4) 視錐角閾值 (Viewing cone thresholds)

其定義與閾值水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的圓錐

(5) 灰階反轉視錐角 (Gray-scale inversion viewing cone)

其定義與灰階反轉水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的

圓錐體

(方位角 = 0deg90deg180deg270deg分別為觀察

者方向面對顯示面板的右手邊上方左手

邊和下方觀測角 則是相對垂直顯示平面

的偏斜角度)

圖 2-1視角幾何座標

此外該文件也定義一種評量「色彩反轉視錐角」的方法主要概念為利用在不同視角

量測七組三色偏灰階的顏色畫面並計算此三色偏灰階所圍成的色域大小和向量方向但因

只針對低彩度的色彩進行分析與消費者所常見的記憶色或物體色有出入而且也因為計算

出的色域大小與向量無法直接評價不同偏視角的品質優劣所以目前這方法較少人使用

22 視角量測設備

最傳統的量測設備是結合測角分光儀 (goniometer) 和光頻譜輻射儀 (spectroradiometer)

如圖 2-2(a) 所示這仍是目前公認最準確的量測方式因為它採用的是分光頻譜計而非色度

計但是一但量測樣本點數眾多時這方法是極為耗時

第二種設備稱之為成像球面法(Imaging Sphere)如圖 2-2(b)所示它的組成主要元件是

一個類似半球型積分球內部表面鍍上一層低反射的漫射材料球心開出一個量測口內置

一個曲面的二次反射鏡將內部的光分佈投影在此反射鏡再透過影像式的光度計或色度計

取像從光度計或色度計每一個畫數可分析相對應角度的光強度與色度值所以目前產業

往往利用這個方法的量測結果作為其他量測方法的參考值或儀校值

自從 1997 年一家法國公司 Eldim 提出以傅利葉光學機構 (Conoscope) 將顯示器表面一

小區域的放射光轉換至色度計上的面型 CCD 上讓 CCD 上每一個畫數點的訊號代表不同發

光角的強弱如此可以同時量測不同角度也可以幾乎同時獲得亮度與色度值由於其方便性

目前顯示器面板製造商與客戶大多都採用如圖 2-2(c)但是此方法量測範圍很小(約 2 mm)

當觀測角度越大其誤差也越大

Collomb-Patton 等人(2009)比較以上三種量測設備指出成像球面法的光收集效率偏

低並容易受到雜光影響只適合高亮度的顯示器而測角分光儀則需要花費相當多的量測時

間[6]結論認為 Conoscope 的量測方式是最適合的視角量測方法尤其在量測裸眼 3D 顯示

器時角度的解析力也足以勝任所以本計畫將以 Conoscope 的為主要量測設備

0∘

90∘

180∘

270∘

觀測角

方位角

4

(a) Gonioscope (b) Conoscope (c) Imaging Sphere

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖

23 運用色差的視角範圍估測法

Ishikawa 等人(1994)利用灰階影像提出一種評價 LCD 彩色偏移的視角評價法作者們

量測八個灰階視錐角的 CIE Luv色差再分別討論「色度差異」「色相角差異」「彩度差

異」並且觀察個別的統計量如平均值和最大值[3]同時他們進行主觀評量實驗發現色

相角差的最大值與色彩偏移(color shift)的主觀評分資料呈現的相關性最高(相對於平均色相

角差)相反地色彩偏移與彩度差異呈現弱相關這個研究唯一的缺點是只探討早期 TN LCD

灰階影像的視角相依色彩偏移質變缺乏對灰階反轉的觀察與分析

Chen 等人(2006)利用 LCD 的偏視角的色彩飽和度衰減現象提出一種統合閾值度量指

標 Color Saturation Degradation (CSD) [7]其方法是將量測到的色彩三刺激值 CIEXYZ 轉換

到 CIELUV 的色度空間在不考慮亮度的假設下計算偏視角度與垂直視角的色差

22

)()( vuE vu 並以該色度空間色差的恰可辨識差異(Just Noticeable Difference JND)

5倍作為閾值訂定的基準該研究建議用 CSD 003來定義視角範圍CSD的公式摘要如下

030 ddSCSD -------------------------------------------------------------------- 式(2-1)

其中 vuEdS 換句話說將計算出的色差對角作微分其斜率落在003 以內的

即是可接受視角範圍並用三種主色彩紅(R=255 G=0 B=0)綠(R=0 G=255 B=0)藍(R=0

G=0 B=255)作為量測標的色針對這三主色彩的可視角範圍交集後即得到統合的視角範圍

公式描述如下

BGR

BB

GG

RR

CVACVACVACVA

ddSCVA

ddSCVA

ddSCVA

030

030

030

---------------------------------------------------------- 式(2-2)

其中CVARCVAGCVAB為主色彩的可視角範圍CVA 為統合的視角範圍此方法的

缺點是1)沒有考慮亮度隨偏斜視角的變化2)僅對觀察角作微分沒有考慮方位角的

變化3)公式中計算的是只是飽和度的衰減所以計算過程中沒有考量人眼對色相的變化

比飽和度的變化還要敏感4)三主色並不常常出現在一般電視影像上測試色的代表性容易

有爭議5)微分的飽和度變化只能反應影像品質變化區域對於累進的色差或局部微細差異

容易被忽略6)缺乏 CSD 與人眼視覺實驗的相關性數據

Funabiki 等人(2008)採用 Gretagmacbeth 的九個顏色作為量測標的沿水平方向( = 0deg

180deg) 量測觀測角 = 0deg~85deg的色度值並計算每一個測試色的各偏斜角與 = 0deg的色差

顯示器

CCDIris

Field lensFourier

plane

Fourier

opticsImaging

lens

5

vEu 再平均九個顏色同一偏斜角的色差可獲得一條偏斜角對應平均色差的曲線再以

0150 vEu 作為色差閾值以差補方式推算出彩色視角[4]但是此方法的缺點如同文獻中

揭示計算出的CVA與主觀所判定的視角雖有相關但對試驗的三種不同類型的五台顯示器

其結果並不一致此呼應 Ishikawa 等人的研究結果色差與視角品質的相關性並非最高

Lee 等人(2009)利用 CIECAM02 色域體積 QMh 的大小來評價彩色視角範圍實驗中

比較一台 OLED TV兩台 LCD TV 和一台 PDP TV並以垂直觀測角為基線比較四種顯示

器其色域體積降為 50的觀測視角作為比較依據[9]因為該研究並未進行人眼視覺觀測實驗

所以作者提到須作進一步研究 50色域體積的縮減是否可以作為關鍵規格此研究另一個缺

點是無法分析一些消費者最關注的色彩如膚色記憶色和一些非飽和色等等這對視角品

質評價的結果判定會存有風險

Fukai 等人(2010)利用最大亮度對比Gamma 值和色度空間 CIELAB 的色差公式 abE

進行水平和垂直方位角方向的視角範圍主觀實驗結果卻發現色差 abE 與水平方位的相關

性最高所以建議利用色差來測量視角範圍[8]但該研究僅使用全紅全綠全藍全白四

色量測色度值作為該顯示器的視角物理特性而主觀實驗時卻用女性影像和自然景觀影像

文章中並沒有說明其兩者間的關聯該實驗也僅使用單一種類型的一台 LCD 顯示器數據明

顯不足此外對垂直方位的視角物理特性與主觀評量呈現不高的相關性換句話說這個

方法僅適用水平方位觀察角這使得後續研究者會有所困惑

24 視覺心物評量法

Teunissen 等人(2008)用電漿電視和兩種液晶電視(MVA amp IPS)進行視角相關的影像

品質評價和大量的光學量測[2]採取由下而上的統計分析推導出一種相對於垂直角度觀看方

向的亮度降低和色差變化程度對影像品質預測(IQpred)的度量公式如式(2-3)所示作者們以

電漿電視的極限視角範圍作基線並定義可用視角範圍的 IQpred必須大於或等於 67才能用

來說明不同顯示器的品質差異比較

76)()(144135010 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

--------------- 式(2-3)

其中L0ursquo0vrsquo0分別是量測垂直觀測方向高明度灰色(R=G=B=200)的亮度與色度座標

Liursquoivrsquoi 是偏斜視角方向量測到的亮度與色度座標這個實驗由於是將這三種顯示器同時

放在一起作比較換句話說實驗時觀察者可以有互相比較的參考但這會有別於大眾在家

庭使用時並沒有可以參考的顯示器或電視機做為評價的依據所以 Teunissen 等人(2009)又

提出另一個公式較能符合對家庭使用的觀看環境也就是假設家庭觀看者對視角漸變品質變

化是較不挑剔的[10]如式(2-4)所示

360)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLii

i ------------------------------------- 式(2-4)

從上述兩個公式我們發現兩者僅僅在於右方係數的不同如將公式(23)左右都除上 513

整理後可得到式 (2-5)大致說明在賣場觀看與家庭觀看時的品質評價挑剔比率約為

064036=178 倍

640)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

-------------------------------- 式(2-5)

這個方法最大的致命點是只有用一個高明度的灰色色度量測公式與預測模型推導時

也只考量不同灰階色度量測值實際上應用時有些實物色(如水果)或記憶色(如膚色)

6

的色彩視角變化對消費者而言更為重要另外未考慮的是有些暗色部分的評價對 LCD 顯示

器設計而言也是重要評價的依據之一

25 視角模擬影像評量法

一些研究利用模擬 LCD 在各種視角的成像顯示作為判定影像品質的參考

[11][12][13][14]其中有些模擬影像是利用相對應視角的光電轉換函數進行估計[11][12]但

這方法往往隨著與參考點偏差愈大其模擬正確性愈降低此外模擬的影像要在合適的顯示

終端呈現才不會失真也是這個方法的限制之一

例如Jang 等人(2006)用 7x7x7 查表法針對 27 個視角建立其個別的 RGB 對應 CIEXYZ

色度值來進行 2-domain 橫向電場驅動面板(In-Plane Switching IPS)和 8-domain 多域垂直配

向技術面板(Multi-domain Vertical Alignment MVA)液晶電視的模擬[15]作者利用這些模擬視

角影像和真實電視個別進行可接受品質的視角閾值實驗結果發現利用真實電視的可接受視

角和模擬影像有相同趨勢但其間的差異頗大往往真實電視的可接受視角閾值大於模擬的

影像由於作者並未提及他們模擬的影像在何種顯示器上播放所以無法追蹤其模擬的真

實性

Mitsumori等人(2006)則以CIECAM02的色外貌模型進一步模擬人眼適應某種環境光下

LCD 顯示器在不同視角的表現[13]利用比較模擬垂直觀測角的扭曲向列 (Twisted Nematic

TN)液晶型顯示器和光學補償變曲(Optically Compensated Bend OCB)液晶顯示器影像在 CRT

螢幕上顯示其結果證實影像色差02E 與主觀判定影像的差異呈現線性負相關隨後模擬

兩種顯示器在不同方位視角的影像如圖所示此研究的唯一的缺憾是未進一步分析視角色

差的閾值無法量化評斷視角範圍以作為產品規格的參考或標準度量

綜觀以上的文獻收集與探討發現目前針對色彩視角範圍的定義還是未能有明確的解決之

道雖然從運用色差為出發點是許多開發者共通的想法但對測試的色彩與分析計算的過程

仍無法面面俱到此外以上文獻沒有一篇考慮人眼視覺對斜偏視角的對比敏感度是有別於

垂直視角針對這些前人研究的優缺點本計畫將考量實際應用時的計算成本有效的色差

公式測試標的色樣與斜偏視角人眼視覺模型提出一個更為切實的色彩視角範圍評價方式

7

3 研究方法

31 研究流程

就顯示器視角的研究中在上一章已提及許多先前學者的研究並比較其優缺點在此

研究中初步將先摒除外在環境光對顯示器的干擾假設在微暗室內環境下觀看電視的固定

條件下並採用目前國際標準照明委員會建議的 CIEDE2000 為色差計算公式主要執行的步

驟可分為以下九點

(1) 文獻探討

(2) 標的色樣收集與設計

(3) 視角光學量測與顯示器特性分析

(4) 彩色視角範圍演算法程式設計

(5) 指標參數分析包括色差明度差彩度差色相差對比

(6) 偏斜視角衰減因子最適化視覺實驗

(7) TQCVA 模型與程式設計

(8) TQCVA 視覺評價實驗

(9) 多變量統計分析與 TQCVA 最佳化

將以上九步驟繪製為流程圖如以下圖 3-1 所示由圖中可更詳盡的了解整個實驗流程

及內容

圖 3-1研究方法架構與步驟

經過文獻內容討論的過程第一步即是收集顯示器製造商和一般使用者常用的視角評價

色彩與影像作為量測與評價的標的色樣利用 Conoscope 量測所有標的色樣各視角之

CIEXYZ 色度值再將後將所有的色度值轉換到 CIELAB 色度空間接著計算各個偏斜視角

與垂直視角的色差並且獨立分析明度差異對比差異色相差異以及飽和度差異再依據

人眼視覺敏感函數進行修正或補償偏斜視角對明度與色彩的預測作為視角色偏和視角色

流失的品質評價基準

最後再實施一系列人因視覺主觀評價實驗並且挑選數種不同電視螢幕以及日常中

8

常觀看的七個觀測視角將實驗結果與參數指標相互比對進而佐證本研究計畫所提出的新

型色彩視角範圍度量模型以下小節將分別說明採用的方法

32 TQCVA 指標參數

在此章節將依據 31 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

321 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-AlignmentPVA)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(cdm2) 4430 3923 4433

三原色

色度值

R (x y) (06550 03369) (06561 03287) (06487 03355)

G (x y) (03036 06023) (03037 06131) (02833 05992)

B (x y) (01511 00611) (01462 00518) (01467 00523)

322 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 ColorCheckerreg 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

9

323 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=0deg到 80deg每間格為 1deg而方位角 從 0deg到 360deg

每間格為 15deg(其中 0deg和 360deg是重複的只是為了方便程式計算與繪圖)以下從色度空間轉

換色差計算至視覺偏斜視角衰減因子及能量統整進行解析

(a) CIEXYZ 到 CIELa

b

計算

將取樣視角(j k)量測第 i個色樣的CIEXYZi (j k) 依據CIE 1976 Lab的色彩空間計

算其明度 Li(j k) ai (j k) bi (j k)座標和彩度 Ci (j k)公式如式(3-1)

)())(()((

))(

())(

(500)(

))(

())(

(500)(

0088560 ))(

9033(

0088560 16))(

(116)(

2

3131

3131

31

kjikjikji

kjikji

kji

kjikji

kji

kji

kji

kji

baC

Zn

Z

Yn

Yb

Yn

Y

Xn

Xa

YnYYn

Y

YnYYn

Y

L

-------------------------------- 式(3-1)

其中Xn Yn Zn 是參考白的三刺激值一般而言使用各自電視的全白畫面的量測值

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]

(b) 色差 ΔE00

取樣視角(j k)量測第 i 個色樣的 CIEDE2000 色差 E00_i (i k) 是定義為視角(j k)

與垂直觀測角的色彩差異如式(3-2)

21

))(_

)()(_

(

))(_

())(_

())(

(

)(_00

HH

kjab

CC

kjab

T

HH

kjab

CC

kjab

LL

kji

kj

Sk

iH

Sk

iCR

Sk

iH

Sk

iC

Sk

L

iE

-------------------------- 式(3-2)

詳細的計算公式中的權重函數 SLSCSH 與色相角與彩度相互作用因子 RT 可參閱相關文獻

[17]

(c) 明度差 ΔL

首先從 CIELAB Lab和 C計算 a C 和 h

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

英文關鍵詞 Viewing angle range Flat panel display Color

difference formula

行政院國家科學委員會補助專題研究計畫 期中進度報告

期末報告

以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫類別個別型計畫 整合型計畫

計畫編號NSC 101-2221-E-011-003-

執行期間101 年 8 月 1 日 至 102 年 7 月 31 日

執行機構及系所國立臺灣科技大學 色彩與照明科技研究所

計畫主持人溫照華

共同主持人

計畫參與人員林晏羽賴鵬宇

本計畫除繳交成果報告外另含下列出國報告共 _1_ 份

移地研究心得報告

出席國際學術會議心得報告

國際合作研究計畫國外研究報告

處理方式除列管計畫及下列情形者外得立即公開查詢

涉及專利或其他智慧財產權一年二年後可公開查詢

中 華 民 國 102 年 10 月 30 日

I

行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

A New Metric of the Viewing Angle Range for FPDs

Based on Color Difference

中文摘要

顯示科技的進步使得對於顯示品質的要求從 1980 年以來一直採用對比大於 101 的

視角定義方式已不適用所以近來許多專家學者產業或標準組織嘗試尋找一個新的評量

指標但是從過去視角範圍的研究發現主觀影像顯示品質評價結果與光學量測的數據傾向

呈現不充分的相關性特別是在垂直方位角觀看方向時所以一套能符合主觀評的心物量

測方法的標準法是相當必要的

本研究目的為找出人眼視覺與新型顯示器視角之間關係採用目前最廣泛使用之三種大

型廣視角顯示器技術面板選擇日常生活常用的不同視角觀賞電視的 7 種角度收集並歸納

視覺科學有關於視角品質評價的結果透過人因工程專業手法實作與視角光學色度量測提

出一套新式簡便的通用量測與評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」

本指標結合主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍的公式可符合人眼感

知的結果此模型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差

其次可即時計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板

綜觀以上幾點此模型加強了對色彩品質的要求更整合不同面板當前遇到的困境期

望這個新的度量方法可以提供顯示器產業一個容易量測並且便利計算的公式在預測可容忍

視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分的運用

進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求

在許多消費者購買電視或顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的這個針

對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供了這樣的指標更加強色彩品質的管理這肯定

可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進與發展

關鍵詞視角範圍平面顯示器色差公式

II

Abstract

The advance in display technology has lead the satisfaction for display image quality become

higher and higher The criteria for evaluating viewing angles contrast ratio gt 101 has not been

updated since 1980 Therefore many researchers industrial manufacturers and standard

organizations have attempted to formulate a novel evaluation metric However from previous

researches on viewing angles many subjective image quality evaluations revealed that insufficient

correlation with optical measurements

The aim of this study is to discover the relationship between human visual perception and

viewing angle of the novel displays In experiments three most popular types of large panel display

for TV applications were selected Seven different viewing angles were evaluated based upon the

most frequently used viewing angles in daily life Meanwhile here proposed the metric of Total

Quality of Color Viewing Angle (TQCVA) that offered a convenient and subjective measurement

to evaluate the viewing angle ranges The metric was devised and verified through the results of

performing subjective evaluations There are three major advantages of this new computation model

are listed as follows First the method can analyze color difference luminance difference and hue

difference of displays at varied fixation viewing angles separately Second the pooled difference

energy stands for the quality of each viewing angle can be calculated in real time Final this

computation model is suitable for different types of display technologies

TQCVA defines a more stringent requirement for color quality of displays and overcomes the

quality rank issues for different display panel types as well This new metric can offer the display

makers a new computation formula which uses current metrology and equipment of viewing angles

in display industry TQCVA can categorize of the viewing angle ranges for all panel types and

assist display makers in improving the color image quality

In addition a single or specific index of the viewing angle range is necessary for end-users to

make decision during purchasing TVs in store The proposed metric has served the purpose of

measuring viewing angel ranges and the quality management of processes in the production line It

is expected that the metric can avoid the confusion when customers choose a TV display among

different technologies and advance the development of display industry as well

Keywords Viewing angle range Flat panel display Color difference formula

III

目次

1 緒論 1

11 前言 1

12 研究目的 1

2 文獻探討 2

21 視角之光學色度量測法 2

22 視角量測設備 3

23 運用色差的視角範圍估測法 4

24 視覺心物評量法 5

25 視角模擬影像評量法 6

3 研究方法 7

31 研究流程 7

32 TQCVA 指標參數 8

33 主觀視覺評價實驗設計 13

4 結果與討論 15

41 TQCVA 指標參數分析 15

42 主觀視覺評價實驗 21

43 TQCVA 模型修正 31

5 結論與建議 36

參考文獻 38

附錄 40

IV

圖目錄

圖 2-1視角幾何座標 3

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖 4

圖 3-1研究方法架構與步驟 7

圖 3-2模擬觀看 42 吋電視於 3 倍寬距離 11

圖 3-3衰減因子敏感度模擬 11

圖 3-4衰減因子於正視角下的分佈 11

圖 3-5指標參數計算流程圖 12

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片 13

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度 14

圖 3-8實驗說明訓練圖片 15

圖 3-9主觀實驗實驗排程表 15

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果 16

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈 16

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果 17

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈 17

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果 18

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈 18

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果 19

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈 19

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較 20

圖 4-10色差之能量統整圖 21

圖 4-11明度差之能量統整圖 21

圖 4-12彩度差之能量統整圖 21

圖 4-13色相差之能量統整圖 21

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 23

圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角 23

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像 23

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 24

圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角 24

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像 24

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 25

圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角 25

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像 25

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 26

圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角 26

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像 26

V

圖 4-26面板及視角之交互作用 27

圖 4-27面板及影像之交互作用 27

圖 4-28面板及性別之交互作用 27

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用 28

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用 28

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用 29

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用 29

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差 30

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差 30

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差 30

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差 31

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差 31

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差 32

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差 32

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差 33

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差 34

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差 34

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差 35

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差 35

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖 36

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖 36

VI

表目錄

表 3-1顯示器色彩特性於正視角狀態 8

表 3-2視角光學量測採用標的色樣 8

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值 20

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數 22

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果 22

1

1 緒論

11 前言

顯示器的技術發展日越進步從早期的陰極射線管(Cathode ray tube CRT)技術至目

前的液晶顯示器(Liquid crystal display LCD)和有機發光二極體(organic light-emitting diode

OLED)以技術而言結構上已有顯著的改進平面顯示器的技術日漸取代陰極射線管顯示

器這些不同顯示器技術因構造上的不同在視角的定義上也應有些許差異但至今始終沒

有一個可供使用的視角度量方式

平面顯示器的需求在現今社會中已佔有一席重要的位子在日常生活中舉凡手機電

腦螢幕甚至到客廳房間裡的電視現代人對顯示器的依賴與需求已經近乎無可取代但各

種不同的技術面板都會面臨的問題即是因為觀看視角而造成的色彩流失(color washout)

灰階反轉(gray inversion)視角色偏(color shift)在大型面板更是需要克服的難題

在 CRT 顯示器時代對於視角範圍的定義僅使用亮度對比定義之其亮度對比僅以最大數

位訊號亮度除上最小數位訊號亮度的值計算觀看者錐體範圍內對比大於 101 之範圍定義

出視角範圍至今仍是沿用此方法但是當今消費者對顯示器在硬體技術和高畫質影像品質

的需求已經不可同日而語目前平面顯示器的需求應不僅是亮度品質更要顧及整體影像

品質換句話說彩度和色相的品質保證也成為終端消費者購買意願的重要選項之一

12 研究目的

平面顯示器技術進展快速各種不同的技術面板推陳出新顯示器的關鍵已不僅是在硬

體驅動近日漸漸的開始對影像品質的要求提高但因為不同的技術面板面臨的問題和解

決方針也都不同而在同一塊面板上最易造成影像品質降低的因素就屬觀測視角改變

雖然許多研究學者提出量測與心理物理感知的規範並且和顯示器特性進行比較如 Yamada

等人進行了主觀評價與對比之間的相關性[1]Teunissen 等人也提出由心理物理實驗及光學量

測過程中推導出降低亮度與改變色差的公式[2]但這些在實際執行上卻仍是複雜而不便利

在先前的研究中發現雖已有人提出用色差進行視角的估算如 Ishikawa 等人(1994)[3]

Funabiki 等人(2008)[4]均有提出從不同的色域空間計算色差進而推導視角範圍但總還是

有些考慮不足的地方

本研究提出了一套新的預測計算模型運用感知實驗的結果提出可量化影像品質視角

的指標本研究提出「彩色視角範圍的全面品質指標」 (Total Quality of Color Viewing Angle

TQCVA)將有別以往僅討論亮度的影響來定義視角範圍採用 CIEDE 2000 色差公式的概念

從明度差彩度差以及色相差進行各別討論加入考慮人眼視覺敏感函數隨視角的變化補償

再搭配主觀評價的結果相互比對與驗證本研究將此預測計算模型實際實施在不同技術的顯

示面板上分析不同顯示面板的視角品質特性同時提出一個方法可以分辨灰階反轉視

角色偏及色彩流失提供研發工程師或顧客對該顯示面板影像品質的評價參考期望這樣的

度量法可以便捷且容易的運用在顯示器產業中以因應不同需求的面板技術更快速的預測

並計算出可接受的觀測視角範圍甚至可運用此方法提供面板技術分類和分級上

2

2 文獻探討

顯示器的物理特性會隨著觀看角度明顯的變化特別是採用液晶技術的顯示裝置在愈

大的斜視角往往影像的物理特性改變愈大早期的液晶顯示器甚至會有所謂灰階反轉

(grey-scale inversion)的現象指的是色彩變化和灰階會是以視角為函數成反向的變化理論

上顯示器從 R=G=B=0 灰階(黑色)到 R=G=B=255 灰階(白色)應該是灰階數越高則越亮但是

液晶顯示器在大角度的時候有可能看到低灰階反而比高灰階還亮也就是看到類似黑白反轉

的現象這種現象稱之為灰階反轉定義不會產生灰階反轉現象的最大角度為視角也就是

超過這個角度就有可能看到灰階反轉對電視應用而言灰階反轉是無法接受的影像品質

當前視角範圍度量定義仍是沿用七十年代為液晶顯示器而發展的方式即當垂直顯示觀

看顯示器的表現與 CRT 的性能的差異一般最經常使用的視角定義只包括對比度僅簡單地

將最大數位訊號(如 R=G=B=255)的亮度除上最低數位訊號(如 R=G=B=0)的亮度同時

觀測錐體範圍內的對比度大於或等於 10 1 的觀看角度即稱之為視角範圍目前顯示器產

品大都僅以左右水平方向的偏視角範圍為主但是幾項研究曾經表示上述此定義方式無法

與人眼感知的結果有好的關聯並且指出若要改善其與人眼感知品質的對應關係本質上

一個新的度量應該包括亮度變化和色彩差異是至關重要的Yamada 等人(2005)研究證實

了視角視覺評價的數值與對比度呈現低相關卻發現視覺評價與色彩差異(以Euv為單位)

相對地呈現高度相關[1]但這研究的缺點是用 DLP 投影系統投射模擬的影像在投影幕上來

表現視角的依存性並非使用真實的 LCD 和 PDP所以結果會有些爭議特別是同色異譜

的現象會影響實驗的結果

另外有兩種現象也會隨視角不同消費者也容易察覺到影像品質的變化一種是隨著觀

測視角增大斜視角的彩色飽和度會比正視角降低業界稱之為色彩流失(color washout)

另一種是隨著觀測視角增大斜視角的色相會與正視角的色相有差別我們稱之為色偏(color

shift)但是這兩種現象往往也讓終端消費者混淆一起甚至顯示器產業的專業人士也難以

區分其二

再者大部分的研究目的僅僅針對液晶顯示器的視角範圍發展某種新的度量指標可能

無法適用於其他技術的顯示器畢竟對大多數的消費者而言市場上的顧客還是會喜歡對不

同技術顯示器作比較以下分別以光學色度量測法與視覺評價法作對視角範圍的定義進行闡

21 視角之光學色度量測法

顯示器的視角特性的是當以偏斜垂直顯示面的角度時對顯示面中央位置量測全畫面

顯示均一色彩的光學色度值一般習慣視角測量幾何座標表示如圖 2-1 所示在視訊電子協

會 (Video Electronics Standards Association VESA) 的平面顯示器量測標準(FPDM 20)中制

訂的量測方式與評價法為目前大多數製造商所遵循[5]該文件中建議了五種相似的視角量

測的方法該五種方法不同的地方是視角量測數量的多寡列舉如下

(1) 四點水平垂直視角 (Four-point (HampV) viewing angle)

以面板中心為基點量測垂直及水平四個方向視角垂直方向即中心點的上面及下面

水平方向中心點的左邊及右邊

(2) 閾值水平垂直視角 (Threshold H amp V viewing angle)

以螢幕中心為主量測方向為中心點上下左右當亮度與對比降低至正視角 50

處並且滿足色偏值等於 5即定義此為閥值視角範圍

(3) 灰階反轉水平垂直視角 (Gray-scale inversion H amp V viewing angle)

以螢幕中心點為基點量測垂直及水平視角量測 8 階或 16 階灰階找出兩相鄰灰階對比

度變化當對比度為 1 時即定義其為灰階反轉視角範圍

3

(4) 視錐角閾值 (Viewing cone thresholds)

其定義與閾值水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的圓錐

(5) 灰階反轉視錐角 (Gray-scale inversion viewing cone)

其定義與灰階反轉水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的

圓錐體

(方位角 = 0deg90deg180deg270deg分別為觀察

者方向面對顯示面板的右手邊上方左手

邊和下方觀測角 則是相對垂直顯示平面

的偏斜角度)

圖 2-1視角幾何座標

此外該文件也定義一種評量「色彩反轉視錐角」的方法主要概念為利用在不同視角

量測七組三色偏灰階的顏色畫面並計算此三色偏灰階所圍成的色域大小和向量方向但因

只針對低彩度的色彩進行分析與消費者所常見的記憶色或物體色有出入而且也因為計算

出的色域大小與向量無法直接評價不同偏視角的品質優劣所以目前這方法較少人使用

22 視角量測設備

最傳統的量測設備是結合測角分光儀 (goniometer) 和光頻譜輻射儀 (spectroradiometer)

如圖 2-2(a) 所示這仍是目前公認最準確的量測方式因為它採用的是分光頻譜計而非色度

計但是一但量測樣本點數眾多時這方法是極為耗時

第二種設備稱之為成像球面法(Imaging Sphere)如圖 2-2(b)所示它的組成主要元件是

一個類似半球型積分球內部表面鍍上一層低反射的漫射材料球心開出一個量測口內置

一個曲面的二次反射鏡將內部的光分佈投影在此反射鏡再透過影像式的光度計或色度計

取像從光度計或色度計每一個畫數可分析相對應角度的光強度與色度值所以目前產業

往往利用這個方法的量測結果作為其他量測方法的參考值或儀校值

自從 1997 年一家法國公司 Eldim 提出以傅利葉光學機構 (Conoscope) 將顯示器表面一

小區域的放射光轉換至色度計上的面型 CCD 上讓 CCD 上每一個畫數點的訊號代表不同發

光角的強弱如此可以同時量測不同角度也可以幾乎同時獲得亮度與色度值由於其方便性

目前顯示器面板製造商與客戶大多都採用如圖 2-2(c)但是此方法量測範圍很小(約 2 mm)

當觀測角度越大其誤差也越大

Collomb-Patton 等人(2009)比較以上三種量測設備指出成像球面法的光收集效率偏

低並容易受到雜光影響只適合高亮度的顯示器而測角分光儀則需要花費相當多的量測時

間[6]結論認為 Conoscope 的量測方式是最適合的視角量測方法尤其在量測裸眼 3D 顯示

器時角度的解析力也足以勝任所以本計畫將以 Conoscope 的為主要量測設備

0∘

90∘

180∘

270∘

觀測角

方位角

4

(a) Gonioscope (b) Conoscope (c) Imaging Sphere

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖

23 運用色差的視角範圍估測法

Ishikawa 等人(1994)利用灰階影像提出一種評價 LCD 彩色偏移的視角評價法作者們

量測八個灰階視錐角的 CIE Luv色差再分別討論「色度差異」「色相角差異」「彩度差

異」並且觀察個別的統計量如平均值和最大值[3]同時他們進行主觀評量實驗發現色

相角差的最大值與色彩偏移(color shift)的主觀評分資料呈現的相關性最高(相對於平均色相

角差)相反地色彩偏移與彩度差異呈現弱相關這個研究唯一的缺點是只探討早期 TN LCD

灰階影像的視角相依色彩偏移質變缺乏對灰階反轉的觀察與分析

Chen 等人(2006)利用 LCD 的偏視角的色彩飽和度衰減現象提出一種統合閾值度量指

標 Color Saturation Degradation (CSD) [7]其方法是將量測到的色彩三刺激值 CIEXYZ 轉換

到 CIELUV 的色度空間在不考慮亮度的假設下計算偏視角度與垂直視角的色差

22

)()( vuE vu 並以該色度空間色差的恰可辨識差異(Just Noticeable Difference JND)

5倍作為閾值訂定的基準該研究建議用 CSD 003來定義視角範圍CSD的公式摘要如下

030 ddSCSD -------------------------------------------------------------------- 式(2-1)

其中 vuEdS 換句話說將計算出的色差對角作微分其斜率落在003 以內的

即是可接受視角範圍並用三種主色彩紅(R=255 G=0 B=0)綠(R=0 G=255 B=0)藍(R=0

G=0 B=255)作為量測標的色針對這三主色彩的可視角範圍交集後即得到統合的視角範圍

公式描述如下

BGR

BB

GG

RR

CVACVACVACVA

ddSCVA

ddSCVA

ddSCVA

030

030

030

---------------------------------------------------------- 式(2-2)

其中CVARCVAGCVAB為主色彩的可視角範圍CVA 為統合的視角範圍此方法的

缺點是1)沒有考慮亮度隨偏斜視角的變化2)僅對觀察角作微分沒有考慮方位角的

變化3)公式中計算的是只是飽和度的衰減所以計算過程中沒有考量人眼對色相的變化

比飽和度的變化還要敏感4)三主色並不常常出現在一般電視影像上測試色的代表性容易

有爭議5)微分的飽和度變化只能反應影像品質變化區域對於累進的色差或局部微細差異

容易被忽略6)缺乏 CSD 與人眼視覺實驗的相關性數據

Funabiki 等人(2008)採用 Gretagmacbeth 的九個顏色作為量測標的沿水平方向( = 0deg

180deg) 量測觀測角 = 0deg~85deg的色度值並計算每一個測試色的各偏斜角與 = 0deg的色差

顯示器

CCDIris

Field lensFourier

plane

Fourier

opticsImaging

lens

5

vEu 再平均九個顏色同一偏斜角的色差可獲得一條偏斜角對應平均色差的曲線再以

0150 vEu 作為色差閾值以差補方式推算出彩色視角[4]但是此方法的缺點如同文獻中

揭示計算出的CVA與主觀所判定的視角雖有相關但對試驗的三種不同類型的五台顯示器

其結果並不一致此呼應 Ishikawa 等人的研究結果色差與視角品質的相關性並非最高

Lee 等人(2009)利用 CIECAM02 色域體積 QMh 的大小來評價彩色視角範圍實驗中

比較一台 OLED TV兩台 LCD TV 和一台 PDP TV並以垂直觀測角為基線比較四種顯示

器其色域體積降為 50的觀測視角作為比較依據[9]因為該研究並未進行人眼視覺觀測實驗

所以作者提到須作進一步研究 50色域體積的縮減是否可以作為關鍵規格此研究另一個缺

點是無法分析一些消費者最關注的色彩如膚色記憶色和一些非飽和色等等這對視角品

質評價的結果判定會存有風險

Fukai 等人(2010)利用最大亮度對比Gamma 值和色度空間 CIELAB 的色差公式 abE

進行水平和垂直方位角方向的視角範圍主觀實驗結果卻發現色差 abE 與水平方位的相關

性最高所以建議利用色差來測量視角範圍[8]但該研究僅使用全紅全綠全藍全白四

色量測色度值作為該顯示器的視角物理特性而主觀實驗時卻用女性影像和自然景觀影像

文章中並沒有說明其兩者間的關聯該實驗也僅使用單一種類型的一台 LCD 顯示器數據明

顯不足此外對垂直方位的視角物理特性與主觀評量呈現不高的相關性換句話說這個

方法僅適用水平方位觀察角這使得後續研究者會有所困惑

24 視覺心物評量法

Teunissen 等人(2008)用電漿電視和兩種液晶電視(MVA amp IPS)進行視角相關的影像

品質評價和大量的光學量測[2]採取由下而上的統計分析推導出一種相對於垂直角度觀看方

向的亮度降低和色差變化程度對影像品質預測(IQpred)的度量公式如式(2-3)所示作者們以

電漿電視的極限視角範圍作基線並定義可用視角範圍的 IQpred必須大於或等於 67才能用

來說明不同顯示器的品質差異比較

76)()(144135010 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

--------------- 式(2-3)

其中L0ursquo0vrsquo0分別是量測垂直觀測方向高明度灰色(R=G=B=200)的亮度與色度座標

Liursquoivrsquoi 是偏斜視角方向量測到的亮度與色度座標這個實驗由於是將這三種顯示器同時

放在一起作比較換句話說實驗時觀察者可以有互相比較的參考但這會有別於大眾在家

庭使用時並沒有可以參考的顯示器或電視機做為評價的依據所以 Teunissen 等人(2009)又

提出另一個公式較能符合對家庭使用的觀看環境也就是假設家庭觀看者對視角漸變品質變

化是較不挑剔的[10]如式(2-4)所示

360)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLii

i ------------------------------------- 式(2-4)

從上述兩個公式我們發現兩者僅僅在於右方係數的不同如將公式(23)左右都除上 513

整理後可得到式 (2-5)大致說明在賣場觀看與家庭觀看時的品質評價挑剔比率約為

064036=178 倍

640)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

-------------------------------- 式(2-5)

這個方法最大的致命點是只有用一個高明度的灰色色度量測公式與預測模型推導時

也只考量不同灰階色度量測值實際上應用時有些實物色(如水果)或記憶色(如膚色)

6

的色彩視角變化對消費者而言更為重要另外未考慮的是有些暗色部分的評價對 LCD 顯示

器設計而言也是重要評價的依據之一

25 視角模擬影像評量法

一些研究利用模擬 LCD 在各種視角的成像顯示作為判定影像品質的參考

[11][12][13][14]其中有些模擬影像是利用相對應視角的光電轉換函數進行估計[11][12]但

這方法往往隨著與參考點偏差愈大其模擬正確性愈降低此外模擬的影像要在合適的顯示

終端呈現才不會失真也是這個方法的限制之一

例如Jang 等人(2006)用 7x7x7 查表法針對 27 個視角建立其個別的 RGB 對應 CIEXYZ

色度值來進行 2-domain 橫向電場驅動面板(In-Plane Switching IPS)和 8-domain 多域垂直配

向技術面板(Multi-domain Vertical Alignment MVA)液晶電視的模擬[15]作者利用這些模擬視

角影像和真實電視個別進行可接受品質的視角閾值實驗結果發現利用真實電視的可接受視

角和模擬影像有相同趨勢但其間的差異頗大往往真實電視的可接受視角閾值大於模擬的

影像由於作者並未提及他們模擬的影像在何種顯示器上播放所以無法追蹤其模擬的真

實性

Mitsumori等人(2006)則以CIECAM02的色外貌模型進一步模擬人眼適應某種環境光下

LCD 顯示器在不同視角的表現[13]利用比較模擬垂直觀測角的扭曲向列 (Twisted Nematic

TN)液晶型顯示器和光學補償變曲(Optically Compensated Bend OCB)液晶顯示器影像在 CRT

螢幕上顯示其結果證實影像色差02E 與主觀判定影像的差異呈現線性負相關隨後模擬

兩種顯示器在不同方位視角的影像如圖所示此研究的唯一的缺憾是未進一步分析視角色

差的閾值無法量化評斷視角範圍以作為產品規格的參考或標準度量

綜觀以上的文獻收集與探討發現目前針對色彩視角範圍的定義還是未能有明確的解決之

道雖然從運用色差為出發點是許多開發者共通的想法但對測試的色彩與分析計算的過程

仍無法面面俱到此外以上文獻沒有一篇考慮人眼視覺對斜偏視角的對比敏感度是有別於

垂直視角針對這些前人研究的優缺點本計畫將考量實際應用時的計算成本有效的色差

公式測試標的色樣與斜偏視角人眼視覺模型提出一個更為切實的色彩視角範圍評價方式

7

3 研究方法

31 研究流程

就顯示器視角的研究中在上一章已提及許多先前學者的研究並比較其優缺點在此

研究中初步將先摒除外在環境光對顯示器的干擾假設在微暗室內環境下觀看電視的固定

條件下並採用目前國際標準照明委員會建議的 CIEDE2000 為色差計算公式主要執行的步

驟可分為以下九點

(1) 文獻探討

(2) 標的色樣收集與設計

(3) 視角光學量測與顯示器特性分析

(4) 彩色視角範圍演算法程式設計

(5) 指標參數分析包括色差明度差彩度差色相差對比

(6) 偏斜視角衰減因子最適化視覺實驗

(7) TQCVA 模型與程式設計

(8) TQCVA 視覺評價實驗

(9) 多變量統計分析與 TQCVA 最佳化

將以上九步驟繪製為流程圖如以下圖 3-1 所示由圖中可更詳盡的了解整個實驗流程

及內容

圖 3-1研究方法架構與步驟

經過文獻內容討論的過程第一步即是收集顯示器製造商和一般使用者常用的視角評價

色彩與影像作為量測與評價的標的色樣利用 Conoscope 量測所有標的色樣各視角之

CIEXYZ 色度值再將後將所有的色度值轉換到 CIELAB 色度空間接著計算各個偏斜視角

與垂直視角的色差並且獨立分析明度差異對比差異色相差異以及飽和度差異再依據

人眼視覺敏感函數進行修正或補償偏斜視角對明度與色彩的預測作為視角色偏和視角色

流失的品質評價基準

最後再實施一系列人因視覺主觀評價實驗並且挑選數種不同電視螢幕以及日常中

8

常觀看的七個觀測視角將實驗結果與參數指標相互比對進而佐證本研究計畫所提出的新

型色彩視角範圍度量模型以下小節將分別說明採用的方法

32 TQCVA 指標參數

在此章節將依據 31 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

321 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-AlignmentPVA)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(cdm2) 4430 3923 4433

三原色

色度值

R (x y) (06550 03369) (06561 03287) (06487 03355)

G (x y) (03036 06023) (03037 06131) (02833 05992)

B (x y) (01511 00611) (01462 00518) (01467 00523)

322 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 ColorCheckerreg 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

9

323 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=0deg到 80deg每間格為 1deg而方位角 從 0deg到 360deg

每間格為 15deg(其中 0deg和 360deg是重複的只是為了方便程式計算與繪圖)以下從色度空間轉

換色差計算至視覺偏斜視角衰減因子及能量統整進行解析

(a) CIEXYZ 到 CIELa

b

計算

將取樣視角(j k)量測第 i個色樣的CIEXYZi (j k) 依據CIE 1976 Lab的色彩空間計

算其明度 Li(j k) ai (j k) bi (j k)座標和彩度 Ci (j k)公式如式(3-1)

)())(()((

))(

())(

(500)(

))(

())(

(500)(

0088560 ))(

9033(

0088560 16))(

(116)(

2

3131

3131

31

kjikjikji

kjikji

kji

kjikji

kji

kji

kji

kji

baC

Zn

Z

Yn

Yb

Yn

Y

Xn

Xa

YnYYn

Y

YnYYn

Y

L

-------------------------------- 式(3-1)

其中Xn Yn Zn 是參考白的三刺激值一般而言使用各自電視的全白畫面的量測值

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]

(b) 色差 ΔE00

取樣視角(j k)量測第 i 個色樣的 CIEDE2000 色差 E00_i (i k) 是定義為視角(j k)

與垂直觀測角的色彩差異如式(3-2)

21

))(_

)()(_

(

))(_

())(_

())(

(

)(_00

HH

kjab

CC

kjab

T

HH

kjab

CC

kjab

LL

kji

kj

Sk

iH

Sk

iCR

Sk

iH

Sk

iC

Sk

L

iE

-------------------------- 式(3-2)

詳細的計算公式中的權重函數 SLSCSH 與色相角與彩度相互作用因子 RT 可參閱相關文獻

[17]

(c) 明度差 ΔL

首先從 CIELAB Lab和 C計算 a C 和 h

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

行政院國家科學委員會補助專題研究計畫 期中進度報告

期末報告

以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫類別個別型計畫 整合型計畫

計畫編號NSC 101-2221-E-011-003-

執行期間101 年 8 月 1 日 至 102 年 7 月 31 日

執行機構及系所國立臺灣科技大學 色彩與照明科技研究所

計畫主持人溫照華

共同主持人

計畫參與人員林晏羽賴鵬宇

本計畫除繳交成果報告外另含下列出國報告共 _1_ 份

移地研究心得報告

出席國際學術會議心得報告

國際合作研究計畫國外研究報告

處理方式除列管計畫及下列情形者外得立即公開查詢

涉及專利或其他智慧財產權一年二年後可公開查詢

中 華 民 國 102 年 10 月 30 日

I

行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

A New Metric of the Viewing Angle Range for FPDs

Based on Color Difference

中文摘要

顯示科技的進步使得對於顯示品質的要求從 1980 年以來一直採用對比大於 101 的

視角定義方式已不適用所以近來許多專家學者產業或標準組織嘗試尋找一個新的評量

指標但是從過去視角範圍的研究發現主觀影像顯示品質評價結果與光學量測的數據傾向

呈現不充分的相關性特別是在垂直方位角觀看方向時所以一套能符合主觀評的心物量

測方法的標準法是相當必要的

本研究目的為找出人眼視覺與新型顯示器視角之間關係採用目前最廣泛使用之三種大

型廣視角顯示器技術面板選擇日常生活常用的不同視角觀賞電視的 7 種角度收集並歸納

視覺科學有關於視角品質評價的結果透過人因工程專業手法實作與視角光學色度量測提

出一套新式簡便的通用量測與評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」

本指標結合主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍的公式可符合人眼感

知的結果此模型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差

其次可即時計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板

綜觀以上幾點此模型加強了對色彩品質的要求更整合不同面板當前遇到的困境期

望這個新的度量方法可以提供顯示器產業一個容易量測並且便利計算的公式在預測可容忍

視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分的運用

進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求

在許多消費者購買電視或顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的這個針

對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供了這樣的指標更加強色彩品質的管理這肯定

可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進與發展

關鍵詞視角範圍平面顯示器色差公式

II

Abstract

The advance in display technology has lead the satisfaction for display image quality become

higher and higher The criteria for evaluating viewing angles contrast ratio gt 101 has not been

updated since 1980 Therefore many researchers industrial manufacturers and standard

organizations have attempted to formulate a novel evaluation metric However from previous

researches on viewing angles many subjective image quality evaluations revealed that insufficient

correlation with optical measurements

The aim of this study is to discover the relationship between human visual perception and

viewing angle of the novel displays In experiments three most popular types of large panel display

for TV applications were selected Seven different viewing angles were evaluated based upon the

most frequently used viewing angles in daily life Meanwhile here proposed the metric of Total

Quality of Color Viewing Angle (TQCVA) that offered a convenient and subjective measurement

to evaluate the viewing angle ranges The metric was devised and verified through the results of

performing subjective evaluations There are three major advantages of this new computation model

are listed as follows First the method can analyze color difference luminance difference and hue

difference of displays at varied fixation viewing angles separately Second the pooled difference

energy stands for the quality of each viewing angle can be calculated in real time Final this

computation model is suitable for different types of display technologies

TQCVA defines a more stringent requirement for color quality of displays and overcomes the

quality rank issues for different display panel types as well This new metric can offer the display

makers a new computation formula which uses current metrology and equipment of viewing angles

in display industry TQCVA can categorize of the viewing angle ranges for all panel types and

assist display makers in improving the color image quality

In addition a single or specific index of the viewing angle range is necessary for end-users to

make decision during purchasing TVs in store The proposed metric has served the purpose of

measuring viewing angel ranges and the quality management of processes in the production line It

is expected that the metric can avoid the confusion when customers choose a TV display among

different technologies and advance the development of display industry as well

Keywords Viewing angle range Flat panel display Color difference formula

III

目次

1 緒論 1

11 前言 1

12 研究目的 1

2 文獻探討 2

21 視角之光學色度量測法 2

22 視角量測設備 3

23 運用色差的視角範圍估測法 4

24 視覺心物評量法 5

25 視角模擬影像評量法 6

3 研究方法 7

31 研究流程 7

32 TQCVA 指標參數 8

33 主觀視覺評價實驗設計 13

4 結果與討論 15

41 TQCVA 指標參數分析 15

42 主觀視覺評價實驗 21

43 TQCVA 模型修正 31

5 結論與建議 36

參考文獻 38

附錄 40

IV

圖目錄

圖 2-1視角幾何座標 3

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖 4

圖 3-1研究方法架構與步驟 7

圖 3-2模擬觀看 42 吋電視於 3 倍寬距離 11

圖 3-3衰減因子敏感度模擬 11

圖 3-4衰減因子於正視角下的分佈 11

圖 3-5指標參數計算流程圖 12

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片 13

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度 14

圖 3-8實驗說明訓練圖片 15

圖 3-9主觀實驗實驗排程表 15

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果 16

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈 16

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果 17

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈 17

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果 18

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈 18

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果 19

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈 19

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較 20

圖 4-10色差之能量統整圖 21

圖 4-11明度差之能量統整圖 21

圖 4-12彩度差之能量統整圖 21

圖 4-13色相差之能量統整圖 21

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 23

圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角 23

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像 23

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 24

圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角 24

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像 24

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 25

圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角 25

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像 25

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 26

圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角 26

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像 26

V

圖 4-26面板及視角之交互作用 27

圖 4-27面板及影像之交互作用 27

圖 4-28面板及性別之交互作用 27

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用 28

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用 28

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用 29

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用 29

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差 30

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差 30

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差 30

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差 31

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差 31

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差 32

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差 32

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差 33

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差 34

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差 34

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差 35

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差 35

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖 36

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖 36

VI

表目錄

表 3-1顯示器色彩特性於正視角狀態 8

表 3-2視角光學量測採用標的色樣 8

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值 20

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數 22

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果 22

1

1 緒論

11 前言

顯示器的技術發展日越進步從早期的陰極射線管(Cathode ray tube CRT)技術至目

前的液晶顯示器(Liquid crystal display LCD)和有機發光二極體(organic light-emitting diode

OLED)以技術而言結構上已有顯著的改進平面顯示器的技術日漸取代陰極射線管顯示

器這些不同顯示器技術因構造上的不同在視角的定義上也應有些許差異但至今始終沒

有一個可供使用的視角度量方式

平面顯示器的需求在現今社會中已佔有一席重要的位子在日常生活中舉凡手機電

腦螢幕甚至到客廳房間裡的電視現代人對顯示器的依賴與需求已經近乎無可取代但各

種不同的技術面板都會面臨的問題即是因為觀看視角而造成的色彩流失(color washout)

灰階反轉(gray inversion)視角色偏(color shift)在大型面板更是需要克服的難題

在 CRT 顯示器時代對於視角範圍的定義僅使用亮度對比定義之其亮度對比僅以最大數

位訊號亮度除上最小數位訊號亮度的值計算觀看者錐體範圍內對比大於 101 之範圍定義

出視角範圍至今仍是沿用此方法但是當今消費者對顯示器在硬體技術和高畫質影像品質

的需求已經不可同日而語目前平面顯示器的需求應不僅是亮度品質更要顧及整體影像

品質換句話說彩度和色相的品質保證也成為終端消費者購買意願的重要選項之一

12 研究目的

平面顯示器技術進展快速各種不同的技術面板推陳出新顯示器的關鍵已不僅是在硬

體驅動近日漸漸的開始對影像品質的要求提高但因為不同的技術面板面臨的問題和解

決方針也都不同而在同一塊面板上最易造成影像品質降低的因素就屬觀測視角改變

雖然許多研究學者提出量測與心理物理感知的規範並且和顯示器特性進行比較如 Yamada

等人進行了主觀評價與對比之間的相關性[1]Teunissen 等人也提出由心理物理實驗及光學量

測過程中推導出降低亮度與改變色差的公式[2]但這些在實際執行上卻仍是複雜而不便利

在先前的研究中發現雖已有人提出用色差進行視角的估算如 Ishikawa 等人(1994)[3]

Funabiki 等人(2008)[4]均有提出從不同的色域空間計算色差進而推導視角範圍但總還是

有些考慮不足的地方

本研究提出了一套新的預測計算模型運用感知實驗的結果提出可量化影像品質視角

的指標本研究提出「彩色視角範圍的全面品質指標」 (Total Quality of Color Viewing Angle

TQCVA)將有別以往僅討論亮度的影響來定義視角範圍採用 CIEDE 2000 色差公式的概念

從明度差彩度差以及色相差進行各別討論加入考慮人眼視覺敏感函數隨視角的變化補償

再搭配主觀評價的結果相互比對與驗證本研究將此預測計算模型實際實施在不同技術的顯

示面板上分析不同顯示面板的視角品質特性同時提出一個方法可以分辨灰階反轉視

角色偏及色彩流失提供研發工程師或顧客對該顯示面板影像品質的評價參考期望這樣的

度量法可以便捷且容易的運用在顯示器產業中以因應不同需求的面板技術更快速的預測

並計算出可接受的觀測視角範圍甚至可運用此方法提供面板技術分類和分級上

2

2 文獻探討

顯示器的物理特性會隨著觀看角度明顯的變化特別是採用液晶技術的顯示裝置在愈

大的斜視角往往影像的物理特性改變愈大早期的液晶顯示器甚至會有所謂灰階反轉

(grey-scale inversion)的現象指的是色彩變化和灰階會是以視角為函數成反向的變化理論

上顯示器從 R=G=B=0 灰階(黑色)到 R=G=B=255 灰階(白色)應該是灰階數越高則越亮但是

液晶顯示器在大角度的時候有可能看到低灰階反而比高灰階還亮也就是看到類似黑白反轉

的現象這種現象稱之為灰階反轉定義不會產生灰階反轉現象的最大角度為視角也就是

超過這個角度就有可能看到灰階反轉對電視應用而言灰階反轉是無法接受的影像品質

當前視角範圍度量定義仍是沿用七十年代為液晶顯示器而發展的方式即當垂直顯示觀

看顯示器的表現與 CRT 的性能的差異一般最經常使用的視角定義只包括對比度僅簡單地

將最大數位訊號(如 R=G=B=255)的亮度除上最低數位訊號(如 R=G=B=0)的亮度同時

觀測錐體範圍內的對比度大於或等於 10 1 的觀看角度即稱之為視角範圍目前顯示器產

品大都僅以左右水平方向的偏視角範圍為主但是幾項研究曾經表示上述此定義方式無法

與人眼感知的結果有好的關聯並且指出若要改善其與人眼感知品質的對應關係本質上

一個新的度量應該包括亮度變化和色彩差異是至關重要的Yamada 等人(2005)研究證實

了視角視覺評價的數值與對比度呈現低相關卻發現視覺評價與色彩差異(以Euv為單位)

相對地呈現高度相關[1]但這研究的缺點是用 DLP 投影系統投射模擬的影像在投影幕上來

表現視角的依存性並非使用真實的 LCD 和 PDP所以結果會有些爭議特別是同色異譜

的現象會影響實驗的結果

另外有兩種現象也會隨視角不同消費者也容易察覺到影像品質的變化一種是隨著觀

測視角增大斜視角的彩色飽和度會比正視角降低業界稱之為色彩流失(color washout)

另一種是隨著觀測視角增大斜視角的色相會與正視角的色相有差別我們稱之為色偏(color

shift)但是這兩種現象往往也讓終端消費者混淆一起甚至顯示器產業的專業人士也難以

區分其二

再者大部分的研究目的僅僅針對液晶顯示器的視角範圍發展某種新的度量指標可能

無法適用於其他技術的顯示器畢竟對大多數的消費者而言市場上的顧客還是會喜歡對不

同技術顯示器作比較以下分別以光學色度量測法與視覺評價法作對視角範圍的定義進行闡

21 視角之光學色度量測法

顯示器的視角特性的是當以偏斜垂直顯示面的角度時對顯示面中央位置量測全畫面

顯示均一色彩的光學色度值一般習慣視角測量幾何座標表示如圖 2-1 所示在視訊電子協

會 (Video Electronics Standards Association VESA) 的平面顯示器量測標準(FPDM 20)中制

訂的量測方式與評價法為目前大多數製造商所遵循[5]該文件中建議了五種相似的視角量

測的方法該五種方法不同的地方是視角量測數量的多寡列舉如下

(1) 四點水平垂直視角 (Four-point (HampV) viewing angle)

以面板中心為基點量測垂直及水平四個方向視角垂直方向即中心點的上面及下面

水平方向中心點的左邊及右邊

(2) 閾值水平垂直視角 (Threshold H amp V viewing angle)

以螢幕中心為主量測方向為中心點上下左右當亮度與對比降低至正視角 50

處並且滿足色偏值等於 5即定義此為閥值視角範圍

(3) 灰階反轉水平垂直視角 (Gray-scale inversion H amp V viewing angle)

以螢幕中心點為基點量測垂直及水平視角量測 8 階或 16 階灰階找出兩相鄰灰階對比

度變化當對比度為 1 時即定義其為灰階反轉視角範圍

3

(4) 視錐角閾值 (Viewing cone thresholds)

其定義與閾值水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的圓錐

(5) 灰階反轉視錐角 (Gray-scale inversion viewing cone)

其定義與灰階反轉水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的

圓錐體

(方位角 = 0deg90deg180deg270deg分別為觀察

者方向面對顯示面板的右手邊上方左手

邊和下方觀測角 則是相對垂直顯示平面

的偏斜角度)

圖 2-1視角幾何座標

此外該文件也定義一種評量「色彩反轉視錐角」的方法主要概念為利用在不同視角

量測七組三色偏灰階的顏色畫面並計算此三色偏灰階所圍成的色域大小和向量方向但因

只針對低彩度的色彩進行分析與消費者所常見的記憶色或物體色有出入而且也因為計算

出的色域大小與向量無法直接評價不同偏視角的品質優劣所以目前這方法較少人使用

22 視角量測設備

最傳統的量測設備是結合測角分光儀 (goniometer) 和光頻譜輻射儀 (spectroradiometer)

如圖 2-2(a) 所示這仍是目前公認最準確的量測方式因為它採用的是分光頻譜計而非色度

計但是一但量測樣本點數眾多時這方法是極為耗時

第二種設備稱之為成像球面法(Imaging Sphere)如圖 2-2(b)所示它的組成主要元件是

一個類似半球型積分球內部表面鍍上一層低反射的漫射材料球心開出一個量測口內置

一個曲面的二次反射鏡將內部的光分佈投影在此反射鏡再透過影像式的光度計或色度計

取像從光度計或色度計每一個畫數可分析相對應角度的光強度與色度值所以目前產業

往往利用這個方法的量測結果作為其他量測方法的參考值或儀校值

自從 1997 年一家法國公司 Eldim 提出以傅利葉光學機構 (Conoscope) 將顯示器表面一

小區域的放射光轉換至色度計上的面型 CCD 上讓 CCD 上每一個畫數點的訊號代表不同發

光角的強弱如此可以同時量測不同角度也可以幾乎同時獲得亮度與色度值由於其方便性

目前顯示器面板製造商與客戶大多都採用如圖 2-2(c)但是此方法量測範圍很小(約 2 mm)

當觀測角度越大其誤差也越大

Collomb-Patton 等人(2009)比較以上三種量測設備指出成像球面法的光收集效率偏

低並容易受到雜光影響只適合高亮度的顯示器而測角分光儀則需要花費相當多的量測時

間[6]結論認為 Conoscope 的量測方式是最適合的視角量測方法尤其在量測裸眼 3D 顯示

器時角度的解析力也足以勝任所以本計畫將以 Conoscope 的為主要量測設備

0∘

90∘

180∘

270∘

觀測角

方位角

4

(a) Gonioscope (b) Conoscope (c) Imaging Sphere

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖

23 運用色差的視角範圍估測法

Ishikawa 等人(1994)利用灰階影像提出一種評價 LCD 彩色偏移的視角評價法作者們

量測八個灰階視錐角的 CIE Luv色差再分別討論「色度差異」「色相角差異」「彩度差

異」並且觀察個別的統計量如平均值和最大值[3]同時他們進行主觀評量實驗發現色

相角差的最大值與色彩偏移(color shift)的主觀評分資料呈現的相關性最高(相對於平均色相

角差)相反地色彩偏移與彩度差異呈現弱相關這個研究唯一的缺點是只探討早期 TN LCD

灰階影像的視角相依色彩偏移質變缺乏對灰階反轉的觀察與分析

Chen 等人(2006)利用 LCD 的偏視角的色彩飽和度衰減現象提出一種統合閾值度量指

標 Color Saturation Degradation (CSD) [7]其方法是將量測到的色彩三刺激值 CIEXYZ 轉換

到 CIELUV 的色度空間在不考慮亮度的假設下計算偏視角度與垂直視角的色差

22

)()( vuE vu 並以該色度空間色差的恰可辨識差異(Just Noticeable Difference JND)

5倍作為閾值訂定的基準該研究建議用 CSD 003來定義視角範圍CSD的公式摘要如下

030 ddSCSD -------------------------------------------------------------------- 式(2-1)

其中 vuEdS 換句話說將計算出的色差對角作微分其斜率落在003 以內的

即是可接受視角範圍並用三種主色彩紅(R=255 G=0 B=0)綠(R=0 G=255 B=0)藍(R=0

G=0 B=255)作為量測標的色針對這三主色彩的可視角範圍交集後即得到統合的視角範圍

公式描述如下

BGR

BB

GG

RR

CVACVACVACVA

ddSCVA

ddSCVA

ddSCVA

030

030

030

---------------------------------------------------------- 式(2-2)

其中CVARCVAGCVAB為主色彩的可視角範圍CVA 為統合的視角範圍此方法的

缺點是1)沒有考慮亮度隨偏斜視角的變化2)僅對觀察角作微分沒有考慮方位角的

變化3)公式中計算的是只是飽和度的衰減所以計算過程中沒有考量人眼對色相的變化

比飽和度的變化還要敏感4)三主色並不常常出現在一般電視影像上測試色的代表性容易

有爭議5)微分的飽和度變化只能反應影像品質變化區域對於累進的色差或局部微細差異

容易被忽略6)缺乏 CSD 與人眼視覺實驗的相關性數據

Funabiki 等人(2008)採用 Gretagmacbeth 的九個顏色作為量測標的沿水平方向( = 0deg

180deg) 量測觀測角 = 0deg~85deg的色度值並計算每一個測試色的各偏斜角與 = 0deg的色差

顯示器

CCDIris

Field lensFourier

plane

Fourier

opticsImaging

lens

5

vEu 再平均九個顏色同一偏斜角的色差可獲得一條偏斜角對應平均色差的曲線再以

0150 vEu 作為色差閾值以差補方式推算出彩色視角[4]但是此方法的缺點如同文獻中

揭示計算出的CVA與主觀所判定的視角雖有相關但對試驗的三種不同類型的五台顯示器

其結果並不一致此呼應 Ishikawa 等人的研究結果色差與視角品質的相關性並非最高

Lee 等人(2009)利用 CIECAM02 色域體積 QMh 的大小來評價彩色視角範圍實驗中

比較一台 OLED TV兩台 LCD TV 和一台 PDP TV並以垂直觀測角為基線比較四種顯示

器其色域體積降為 50的觀測視角作為比較依據[9]因為該研究並未進行人眼視覺觀測實驗

所以作者提到須作進一步研究 50色域體積的縮減是否可以作為關鍵規格此研究另一個缺

點是無法分析一些消費者最關注的色彩如膚色記憶色和一些非飽和色等等這對視角品

質評價的結果判定會存有風險

Fukai 等人(2010)利用最大亮度對比Gamma 值和色度空間 CIELAB 的色差公式 abE

進行水平和垂直方位角方向的視角範圍主觀實驗結果卻發現色差 abE 與水平方位的相關

性最高所以建議利用色差來測量視角範圍[8]但該研究僅使用全紅全綠全藍全白四

色量測色度值作為該顯示器的視角物理特性而主觀實驗時卻用女性影像和自然景觀影像

文章中並沒有說明其兩者間的關聯該實驗也僅使用單一種類型的一台 LCD 顯示器數據明

顯不足此外對垂直方位的視角物理特性與主觀評量呈現不高的相關性換句話說這個

方法僅適用水平方位觀察角這使得後續研究者會有所困惑

24 視覺心物評量法

Teunissen 等人(2008)用電漿電視和兩種液晶電視(MVA amp IPS)進行視角相關的影像

品質評價和大量的光學量測[2]採取由下而上的統計分析推導出一種相對於垂直角度觀看方

向的亮度降低和色差變化程度對影像品質預測(IQpred)的度量公式如式(2-3)所示作者們以

電漿電視的極限視角範圍作基線並定義可用視角範圍的 IQpred必須大於或等於 67才能用

來說明不同顯示器的品質差異比較

76)()(144135010 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

--------------- 式(2-3)

其中L0ursquo0vrsquo0分別是量測垂直觀測方向高明度灰色(R=G=B=200)的亮度與色度座標

Liursquoivrsquoi 是偏斜視角方向量測到的亮度與色度座標這個實驗由於是將這三種顯示器同時

放在一起作比較換句話說實驗時觀察者可以有互相比較的參考但這會有別於大眾在家

庭使用時並沒有可以參考的顯示器或電視機做為評價的依據所以 Teunissen 等人(2009)又

提出另一個公式較能符合對家庭使用的觀看環境也就是假設家庭觀看者對視角漸變品質變

化是較不挑剔的[10]如式(2-4)所示

360)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLii

i ------------------------------------- 式(2-4)

從上述兩個公式我們發現兩者僅僅在於右方係數的不同如將公式(23)左右都除上 513

整理後可得到式 (2-5)大致說明在賣場觀看與家庭觀看時的品質評價挑剔比率約為

064036=178 倍

640)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

-------------------------------- 式(2-5)

這個方法最大的致命點是只有用一個高明度的灰色色度量測公式與預測模型推導時

也只考量不同灰階色度量測值實際上應用時有些實物色(如水果)或記憶色(如膚色)

6

的色彩視角變化對消費者而言更為重要另外未考慮的是有些暗色部分的評價對 LCD 顯示

器設計而言也是重要評價的依據之一

25 視角模擬影像評量法

一些研究利用模擬 LCD 在各種視角的成像顯示作為判定影像品質的參考

[11][12][13][14]其中有些模擬影像是利用相對應視角的光電轉換函數進行估計[11][12]但

這方法往往隨著與參考點偏差愈大其模擬正確性愈降低此外模擬的影像要在合適的顯示

終端呈現才不會失真也是這個方法的限制之一

例如Jang 等人(2006)用 7x7x7 查表法針對 27 個視角建立其個別的 RGB 對應 CIEXYZ

色度值來進行 2-domain 橫向電場驅動面板(In-Plane Switching IPS)和 8-domain 多域垂直配

向技術面板(Multi-domain Vertical Alignment MVA)液晶電視的模擬[15]作者利用這些模擬視

角影像和真實電視個別進行可接受品質的視角閾值實驗結果發現利用真實電視的可接受視

角和模擬影像有相同趨勢但其間的差異頗大往往真實電視的可接受視角閾值大於模擬的

影像由於作者並未提及他們模擬的影像在何種顯示器上播放所以無法追蹤其模擬的真

實性

Mitsumori等人(2006)則以CIECAM02的色外貌模型進一步模擬人眼適應某種環境光下

LCD 顯示器在不同視角的表現[13]利用比較模擬垂直觀測角的扭曲向列 (Twisted Nematic

TN)液晶型顯示器和光學補償變曲(Optically Compensated Bend OCB)液晶顯示器影像在 CRT

螢幕上顯示其結果證實影像色差02E 與主觀判定影像的差異呈現線性負相關隨後模擬

兩種顯示器在不同方位視角的影像如圖所示此研究的唯一的缺憾是未進一步分析視角色

差的閾值無法量化評斷視角範圍以作為產品規格的參考或標準度量

綜觀以上的文獻收集與探討發現目前針對色彩視角範圍的定義還是未能有明確的解決之

道雖然從運用色差為出發點是許多開發者共通的想法但對測試的色彩與分析計算的過程

仍無法面面俱到此外以上文獻沒有一篇考慮人眼視覺對斜偏視角的對比敏感度是有別於

垂直視角針對這些前人研究的優缺點本計畫將考量實際應用時的計算成本有效的色差

公式測試標的色樣與斜偏視角人眼視覺模型提出一個更為切實的色彩視角範圍評價方式

7

3 研究方法

31 研究流程

就顯示器視角的研究中在上一章已提及許多先前學者的研究並比較其優缺點在此

研究中初步將先摒除外在環境光對顯示器的干擾假設在微暗室內環境下觀看電視的固定

條件下並採用目前國際標準照明委員會建議的 CIEDE2000 為色差計算公式主要執行的步

驟可分為以下九點

(1) 文獻探討

(2) 標的色樣收集與設計

(3) 視角光學量測與顯示器特性分析

(4) 彩色視角範圍演算法程式設計

(5) 指標參數分析包括色差明度差彩度差色相差對比

(6) 偏斜視角衰減因子最適化視覺實驗

(7) TQCVA 模型與程式設計

(8) TQCVA 視覺評價實驗

(9) 多變量統計分析與 TQCVA 最佳化

將以上九步驟繪製為流程圖如以下圖 3-1 所示由圖中可更詳盡的了解整個實驗流程

及內容

圖 3-1研究方法架構與步驟

經過文獻內容討論的過程第一步即是收集顯示器製造商和一般使用者常用的視角評價

色彩與影像作為量測與評價的標的色樣利用 Conoscope 量測所有標的色樣各視角之

CIEXYZ 色度值再將後將所有的色度值轉換到 CIELAB 色度空間接著計算各個偏斜視角

與垂直視角的色差並且獨立分析明度差異對比差異色相差異以及飽和度差異再依據

人眼視覺敏感函數進行修正或補償偏斜視角對明度與色彩的預測作為視角色偏和視角色

流失的品質評價基準

最後再實施一系列人因視覺主觀評價實驗並且挑選數種不同電視螢幕以及日常中

8

常觀看的七個觀測視角將實驗結果與參數指標相互比對進而佐證本研究計畫所提出的新

型色彩視角範圍度量模型以下小節將分別說明採用的方法

32 TQCVA 指標參數

在此章節將依據 31 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

321 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-AlignmentPVA)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(cdm2) 4430 3923 4433

三原色

色度值

R (x y) (06550 03369) (06561 03287) (06487 03355)

G (x y) (03036 06023) (03037 06131) (02833 05992)

B (x y) (01511 00611) (01462 00518) (01467 00523)

322 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 ColorCheckerreg 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

9

323 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=0deg到 80deg每間格為 1deg而方位角 從 0deg到 360deg

每間格為 15deg(其中 0deg和 360deg是重複的只是為了方便程式計算與繪圖)以下從色度空間轉

換色差計算至視覺偏斜視角衰減因子及能量統整進行解析

(a) CIEXYZ 到 CIELa

b

計算

將取樣視角(j k)量測第 i個色樣的CIEXYZi (j k) 依據CIE 1976 Lab的色彩空間計

算其明度 Li(j k) ai (j k) bi (j k)座標和彩度 Ci (j k)公式如式(3-1)

)())(()((

))(

())(

(500)(

))(

())(

(500)(

0088560 ))(

9033(

0088560 16))(

(116)(

2

3131

3131

31

kjikjikji

kjikji

kji

kjikji

kji

kji

kji

kji

baC

Zn

Z

Yn

Yb

Yn

Y

Xn

Xa

YnYYn

Y

YnYYn

Y

L

-------------------------------- 式(3-1)

其中Xn Yn Zn 是參考白的三刺激值一般而言使用各自電視的全白畫面的量測值

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]

(b) 色差 ΔE00

取樣視角(j k)量測第 i 個色樣的 CIEDE2000 色差 E00_i (i k) 是定義為視角(j k)

與垂直觀測角的色彩差異如式(3-2)

21

))(_

)()(_

(

))(_

())(_

())(

(

)(_00

HH

kjab

CC

kjab

T

HH

kjab

CC

kjab

LL

kji

kj

Sk

iH

Sk

iCR

Sk

iH

Sk

iC

Sk

L

iE

-------------------------- 式(3-2)

詳細的計算公式中的權重函數 SLSCSH 與色相角與彩度相互作用因子 RT 可參閱相關文獻

[17]

(c) 明度差 ΔL

首先從 CIELAB Lab和 C計算 a C 和 h

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

I

行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

A New Metric of the Viewing Angle Range for FPDs

Based on Color Difference

中文摘要

顯示科技的進步使得對於顯示品質的要求從 1980 年以來一直採用對比大於 101 的

視角定義方式已不適用所以近來許多專家學者產業或標準組織嘗試尋找一個新的評量

指標但是從過去視角範圍的研究發現主觀影像顯示品質評價結果與光學量測的數據傾向

呈現不充分的相關性特別是在垂直方位角觀看方向時所以一套能符合主觀評的心物量

測方法的標準法是相當必要的

本研究目的為找出人眼視覺與新型顯示器視角之間關係採用目前最廣泛使用之三種大

型廣視角顯示器技術面板選擇日常生活常用的不同視角觀賞電視的 7 種角度收集並歸納

視覺科學有關於視角品質評價的結果透過人因工程專業手法實作與視角光學色度量測提

出一套新式簡便的通用量測與評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」

本指標結合主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍的公式可符合人眼感

知的結果此模型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差

其次可即時計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板

綜觀以上幾點此模型加強了對色彩品質的要求更整合不同面板當前遇到的困境期

望這個新的度量方法可以提供顯示器產業一個容易量測並且便利計算的公式在預測可容忍

視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分的運用

進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求

在許多消費者購買電視或顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的這個針

對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供了這樣的指標更加強色彩品質的管理這肯定

可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進與發展

關鍵詞視角範圍平面顯示器色差公式

II

Abstract

The advance in display technology has lead the satisfaction for display image quality become

higher and higher The criteria for evaluating viewing angles contrast ratio gt 101 has not been

updated since 1980 Therefore many researchers industrial manufacturers and standard

organizations have attempted to formulate a novel evaluation metric However from previous

researches on viewing angles many subjective image quality evaluations revealed that insufficient

correlation with optical measurements

The aim of this study is to discover the relationship between human visual perception and

viewing angle of the novel displays In experiments three most popular types of large panel display

for TV applications were selected Seven different viewing angles were evaluated based upon the

most frequently used viewing angles in daily life Meanwhile here proposed the metric of Total

Quality of Color Viewing Angle (TQCVA) that offered a convenient and subjective measurement

to evaluate the viewing angle ranges The metric was devised and verified through the results of

performing subjective evaluations There are three major advantages of this new computation model

are listed as follows First the method can analyze color difference luminance difference and hue

difference of displays at varied fixation viewing angles separately Second the pooled difference

energy stands for the quality of each viewing angle can be calculated in real time Final this

computation model is suitable for different types of display technologies

TQCVA defines a more stringent requirement for color quality of displays and overcomes the

quality rank issues for different display panel types as well This new metric can offer the display

makers a new computation formula which uses current metrology and equipment of viewing angles

in display industry TQCVA can categorize of the viewing angle ranges for all panel types and

assist display makers in improving the color image quality

In addition a single or specific index of the viewing angle range is necessary for end-users to

make decision during purchasing TVs in store The proposed metric has served the purpose of

measuring viewing angel ranges and the quality management of processes in the production line It

is expected that the metric can avoid the confusion when customers choose a TV display among

different technologies and advance the development of display industry as well

Keywords Viewing angle range Flat panel display Color difference formula

III

目次

1 緒論 1

11 前言 1

12 研究目的 1

2 文獻探討 2

21 視角之光學色度量測法 2

22 視角量測設備 3

23 運用色差的視角範圍估測法 4

24 視覺心物評量法 5

25 視角模擬影像評量法 6

3 研究方法 7

31 研究流程 7

32 TQCVA 指標參數 8

33 主觀視覺評價實驗設計 13

4 結果與討論 15

41 TQCVA 指標參數分析 15

42 主觀視覺評價實驗 21

43 TQCVA 模型修正 31

5 結論與建議 36

參考文獻 38

附錄 40

IV

圖目錄

圖 2-1視角幾何座標 3

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖 4

圖 3-1研究方法架構與步驟 7

圖 3-2模擬觀看 42 吋電視於 3 倍寬距離 11

圖 3-3衰減因子敏感度模擬 11

圖 3-4衰減因子於正視角下的分佈 11

圖 3-5指標參數計算流程圖 12

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片 13

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度 14

圖 3-8實驗說明訓練圖片 15

圖 3-9主觀實驗實驗排程表 15

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果 16

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈 16

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果 17

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈 17

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果 18

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈 18

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果 19

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈 19

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較 20

圖 4-10色差之能量統整圖 21

圖 4-11明度差之能量統整圖 21

圖 4-12彩度差之能量統整圖 21

圖 4-13色相差之能量統整圖 21

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 23

圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角 23

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像 23

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 24

圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角 24

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像 24

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 25

圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角 25

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像 25

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 26

圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角 26

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像 26

V

圖 4-26面板及視角之交互作用 27

圖 4-27面板及影像之交互作用 27

圖 4-28面板及性別之交互作用 27

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用 28

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用 28

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用 29

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用 29

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差 30

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差 30

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差 30

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差 31

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差 31

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差 32

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差 32

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差 33

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差 34

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差 34

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差 35

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差 35

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖 36

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖 36

VI

表目錄

表 3-1顯示器色彩特性於正視角狀態 8

表 3-2視角光學量測採用標的色樣 8

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值 20

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數 22

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果 22

1

1 緒論

11 前言

顯示器的技術發展日越進步從早期的陰極射線管(Cathode ray tube CRT)技術至目

前的液晶顯示器(Liquid crystal display LCD)和有機發光二極體(organic light-emitting diode

OLED)以技術而言結構上已有顯著的改進平面顯示器的技術日漸取代陰極射線管顯示

器這些不同顯示器技術因構造上的不同在視角的定義上也應有些許差異但至今始終沒

有一個可供使用的視角度量方式

平面顯示器的需求在現今社會中已佔有一席重要的位子在日常生活中舉凡手機電

腦螢幕甚至到客廳房間裡的電視現代人對顯示器的依賴與需求已經近乎無可取代但各

種不同的技術面板都會面臨的問題即是因為觀看視角而造成的色彩流失(color washout)

灰階反轉(gray inversion)視角色偏(color shift)在大型面板更是需要克服的難題

在 CRT 顯示器時代對於視角範圍的定義僅使用亮度對比定義之其亮度對比僅以最大數

位訊號亮度除上最小數位訊號亮度的值計算觀看者錐體範圍內對比大於 101 之範圍定義

出視角範圍至今仍是沿用此方法但是當今消費者對顯示器在硬體技術和高畫質影像品質

的需求已經不可同日而語目前平面顯示器的需求應不僅是亮度品質更要顧及整體影像

品質換句話說彩度和色相的品質保證也成為終端消費者購買意願的重要選項之一

12 研究目的

平面顯示器技術進展快速各種不同的技術面板推陳出新顯示器的關鍵已不僅是在硬

體驅動近日漸漸的開始對影像品質的要求提高但因為不同的技術面板面臨的問題和解

決方針也都不同而在同一塊面板上最易造成影像品質降低的因素就屬觀測視角改變

雖然許多研究學者提出量測與心理物理感知的規範並且和顯示器特性進行比較如 Yamada

等人進行了主觀評價與對比之間的相關性[1]Teunissen 等人也提出由心理物理實驗及光學量

測過程中推導出降低亮度與改變色差的公式[2]但這些在實際執行上卻仍是複雜而不便利

在先前的研究中發現雖已有人提出用色差進行視角的估算如 Ishikawa 等人(1994)[3]

Funabiki 等人(2008)[4]均有提出從不同的色域空間計算色差進而推導視角範圍但總還是

有些考慮不足的地方

本研究提出了一套新的預測計算模型運用感知實驗的結果提出可量化影像品質視角

的指標本研究提出「彩色視角範圍的全面品質指標」 (Total Quality of Color Viewing Angle

TQCVA)將有別以往僅討論亮度的影響來定義視角範圍採用 CIEDE 2000 色差公式的概念

從明度差彩度差以及色相差進行各別討論加入考慮人眼視覺敏感函數隨視角的變化補償

再搭配主觀評價的結果相互比對與驗證本研究將此預測計算模型實際實施在不同技術的顯

示面板上分析不同顯示面板的視角品質特性同時提出一個方法可以分辨灰階反轉視

角色偏及色彩流失提供研發工程師或顧客對該顯示面板影像品質的評價參考期望這樣的

度量法可以便捷且容易的運用在顯示器產業中以因應不同需求的面板技術更快速的預測

並計算出可接受的觀測視角範圍甚至可運用此方法提供面板技術分類和分級上

2

2 文獻探討

顯示器的物理特性會隨著觀看角度明顯的變化特別是採用液晶技術的顯示裝置在愈

大的斜視角往往影像的物理特性改變愈大早期的液晶顯示器甚至會有所謂灰階反轉

(grey-scale inversion)的現象指的是色彩變化和灰階會是以視角為函數成反向的變化理論

上顯示器從 R=G=B=0 灰階(黑色)到 R=G=B=255 灰階(白色)應該是灰階數越高則越亮但是

液晶顯示器在大角度的時候有可能看到低灰階反而比高灰階還亮也就是看到類似黑白反轉

的現象這種現象稱之為灰階反轉定義不會產生灰階反轉現象的最大角度為視角也就是

超過這個角度就有可能看到灰階反轉對電視應用而言灰階反轉是無法接受的影像品質

當前視角範圍度量定義仍是沿用七十年代為液晶顯示器而發展的方式即當垂直顯示觀

看顯示器的表現與 CRT 的性能的差異一般最經常使用的視角定義只包括對比度僅簡單地

將最大數位訊號(如 R=G=B=255)的亮度除上最低數位訊號(如 R=G=B=0)的亮度同時

觀測錐體範圍內的對比度大於或等於 10 1 的觀看角度即稱之為視角範圍目前顯示器產

品大都僅以左右水平方向的偏視角範圍為主但是幾項研究曾經表示上述此定義方式無法

與人眼感知的結果有好的關聯並且指出若要改善其與人眼感知品質的對應關係本質上

一個新的度量應該包括亮度變化和色彩差異是至關重要的Yamada 等人(2005)研究證實

了視角視覺評價的數值與對比度呈現低相關卻發現視覺評價與色彩差異(以Euv為單位)

相對地呈現高度相關[1]但這研究的缺點是用 DLP 投影系統投射模擬的影像在投影幕上來

表現視角的依存性並非使用真實的 LCD 和 PDP所以結果會有些爭議特別是同色異譜

的現象會影響實驗的結果

另外有兩種現象也會隨視角不同消費者也容易察覺到影像品質的變化一種是隨著觀

測視角增大斜視角的彩色飽和度會比正視角降低業界稱之為色彩流失(color washout)

另一種是隨著觀測視角增大斜視角的色相會與正視角的色相有差別我們稱之為色偏(color

shift)但是這兩種現象往往也讓終端消費者混淆一起甚至顯示器產業的專業人士也難以

區分其二

再者大部分的研究目的僅僅針對液晶顯示器的視角範圍發展某種新的度量指標可能

無法適用於其他技術的顯示器畢竟對大多數的消費者而言市場上的顧客還是會喜歡對不

同技術顯示器作比較以下分別以光學色度量測法與視覺評價法作對視角範圍的定義進行闡

21 視角之光學色度量測法

顯示器的視角特性的是當以偏斜垂直顯示面的角度時對顯示面中央位置量測全畫面

顯示均一色彩的光學色度值一般習慣視角測量幾何座標表示如圖 2-1 所示在視訊電子協

會 (Video Electronics Standards Association VESA) 的平面顯示器量測標準(FPDM 20)中制

訂的量測方式與評價法為目前大多數製造商所遵循[5]該文件中建議了五種相似的視角量

測的方法該五種方法不同的地方是視角量測數量的多寡列舉如下

(1) 四點水平垂直視角 (Four-point (HampV) viewing angle)

以面板中心為基點量測垂直及水平四個方向視角垂直方向即中心點的上面及下面

水平方向中心點的左邊及右邊

(2) 閾值水平垂直視角 (Threshold H amp V viewing angle)

以螢幕中心為主量測方向為中心點上下左右當亮度與對比降低至正視角 50

處並且滿足色偏值等於 5即定義此為閥值視角範圍

(3) 灰階反轉水平垂直視角 (Gray-scale inversion H amp V viewing angle)

以螢幕中心點為基點量測垂直及水平視角量測 8 階或 16 階灰階找出兩相鄰灰階對比

度變化當對比度為 1 時即定義其為灰階反轉視角範圍

3

(4) 視錐角閾值 (Viewing cone thresholds)

其定義與閾值水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的圓錐

(5) 灰階反轉視錐角 (Gray-scale inversion viewing cone)

其定義與灰階反轉水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的

圓錐體

(方位角 = 0deg90deg180deg270deg分別為觀察

者方向面對顯示面板的右手邊上方左手

邊和下方觀測角 則是相對垂直顯示平面

的偏斜角度)

圖 2-1視角幾何座標

此外該文件也定義一種評量「色彩反轉視錐角」的方法主要概念為利用在不同視角

量測七組三色偏灰階的顏色畫面並計算此三色偏灰階所圍成的色域大小和向量方向但因

只針對低彩度的色彩進行分析與消費者所常見的記憶色或物體色有出入而且也因為計算

出的色域大小與向量無法直接評價不同偏視角的品質優劣所以目前這方法較少人使用

22 視角量測設備

最傳統的量測設備是結合測角分光儀 (goniometer) 和光頻譜輻射儀 (spectroradiometer)

如圖 2-2(a) 所示這仍是目前公認最準確的量測方式因為它採用的是分光頻譜計而非色度

計但是一但量測樣本點數眾多時這方法是極為耗時

第二種設備稱之為成像球面法(Imaging Sphere)如圖 2-2(b)所示它的組成主要元件是

一個類似半球型積分球內部表面鍍上一層低反射的漫射材料球心開出一個量測口內置

一個曲面的二次反射鏡將內部的光分佈投影在此反射鏡再透過影像式的光度計或色度計

取像從光度計或色度計每一個畫數可分析相對應角度的光強度與色度值所以目前產業

往往利用這個方法的量測結果作為其他量測方法的參考值或儀校值

自從 1997 年一家法國公司 Eldim 提出以傅利葉光學機構 (Conoscope) 將顯示器表面一

小區域的放射光轉換至色度計上的面型 CCD 上讓 CCD 上每一個畫數點的訊號代表不同發

光角的強弱如此可以同時量測不同角度也可以幾乎同時獲得亮度與色度值由於其方便性

目前顯示器面板製造商與客戶大多都採用如圖 2-2(c)但是此方法量測範圍很小(約 2 mm)

當觀測角度越大其誤差也越大

Collomb-Patton 等人(2009)比較以上三種量測設備指出成像球面法的光收集效率偏

低並容易受到雜光影響只適合高亮度的顯示器而測角分光儀則需要花費相當多的量測時

間[6]結論認為 Conoscope 的量測方式是最適合的視角量測方法尤其在量測裸眼 3D 顯示

器時角度的解析力也足以勝任所以本計畫將以 Conoscope 的為主要量測設備

0∘

90∘

180∘

270∘

觀測角

方位角

4

(a) Gonioscope (b) Conoscope (c) Imaging Sphere

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖

23 運用色差的視角範圍估測法

Ishikawa 等人(1994)利用灰階影像提出一種評價 LCD 彩色偏移的視角評價法作者們

量測八個灰階視錐角的 CIE Luv色差再分別討論「色度差異」「色相角差異」「彩度差

異」並且觀察個別的統計量如平均值和最大值[3]同時他們進行主觀評量實驗發現色

相角差的最大值與色彩偏移(color shift)的主觀評分資料呈現的相關性最高(相對於平均色相

角差)相反地色彩偏移與彩度差異呈現弱相關這個研究唯一的缺點是只探討早期 TN LCD

灰階影像的視角相依色彩偏移質變缺乏對灰階反轉的觀察與分析

Chen 等人(2006)利用 LCD 的偏視角的色彩飽和度衰減現象提出一種統合閾值度量指

標 Color Saturation Degradation (CSD) [7]其方法是將量測到的色彩三刺激值 CIEXYZ 轉換

到 CIELUV 的色度空間在不考慮亮度的假設下計算偏視角度與垂直視角的色差

22

)()( vuE vu 並以該色度空間色差的恰可辨識差異(Just Noticeable Difference JND)

5倍作為閾值訂定的基準該研究建議用 CSD 003來定義視角範圍CSD的公式摘要如下

030 ddSCSD -------------------------------------------------------------------- 式(2-1)

其中 vuEdS 換句話說將計算出的色差對角作微分其斜率落在003 以內的

即是可接受視角範圍並用三種主色彩紅(R=255 G=0 B=0)綠(R=0 G=255 B=0)藍(R=0

G=0 B=255)作為量測標的色針對這三主色彩的可視角範圍交集後即得到統合的視角範圍

公式描述如下

BGR

BB

GG

RR

CVACVACVACVA

ddSCVA

ddSCVA

ddSCVA

030

030

030

---------------------------------------------------------- 式(2-2)

其中CVARCVAGCVAB為主色彩的可視角範圍CVA 為統合的視角範圍此方法的

缺點是1)沒有考慮亮度隨偏斜視角的變化2)僅對觀察角作微分沒有考慮方位角的

變化3)公式中計算的是只是飽和度的衰減所以計算過程中沒有考量人眼對色相的變化

比飽和度的變化還要敏感4)三主色並不常常出現在一般電視影像上測試色的代表性容易

有爭議5)微分的飽和度變化只能反應影像品質變化區域對於累進的色差或局部微細差異

容易被忽略6)缺乏 CSD 與人眼視覺實驗的相關性數據

Funabiki 等人(2008)採用 Gretagmacbeth 的九個顏色作為量測標的沿水平方向( = 0deg

180deg) 量測觀測角 = 0deg~85deg的色度值並計算每一個測試色的各偏斜角與 = 0deg的色差

顯示器

CCDIris

Field lensFourier

plane

Fourier

opticsImaging

lens

5

vEu 再平均九個顏色同一偏斜角的色差可獲得一條偏斜角對應平均色差的曲線再以

0150 vEu 作為色差閾值以差補方式推算出彩色視角[4]但是此方法的缺點如同文獻中

揭示計算出的CVA與主觀所判定的視角雖有相關但對試驗的三種不同類型的五台顯示器

其結果並不一致此呼應 Ishikawa 等人的研究結果色差與視角品質的相關性並非最高

Lee 等人(2009)利用 CIECAM02 色域體積 QMh 的大小來評價彩色視角範圍實驗中

比較一台 OLED TV兩台 LCD TV 和一台 PDP TV並以垂直觀測角為基線比較四種顯示

器其色域體積降為 50的觀測視角作為比較依據[9]因為該研究並未進行人眼視覺觀測實驗

所以作者提到須作進一步研究 50色域體積的縮減是否可以作為關鍵規格此研究另一個缺

點是無法分析一些消費者最關注的色彩如膚色記憶色和一些非飽和色等等這對視角品

質評價的結果判定會存有風險

Fukai 等人(2010)利用最大亮度對比Gamma 值和色度空間 CIELAB 的色差公式 abE

進行水平和垂直方位角方向的視角範圍主觀實驗結果卻發現色差 abE 與水平方位的相關

性最高所以建議利用色差來測量視角範圍[8]但該研究僅使用全紅全綠全藍全白四

色量測色度值作為該顯示器的視角物理特性而主觀實驗時卻用女性影像和自然景觀影像

文章中並沒有說明其兩者間的關聯該實驗也僅使用單一種類型的一台 LCD 顯示器數據明

顯不足此外對垂直方位的視角物理特性與主觀評量呈現不高的相關性換句話說這個

方法僅適用水平方位觀察角這使得後續研究者會有所困惑

24 視覺心物評量法

Teunissen 等人(2008)用電漿電視和兩種液晶電視(MVA amp IPS)進行視角相關的影像

品質評價和大量的光學量測[2]採取由下而上的統計分析推導出一種相對於垂直角度觀看方

向的亮度降低和色差變化程度對影像品質預測(IQpred)的度量公式如式(2-3)所示作者們以

電漿電視的極限視角範圍作基線並定義可用視角範圍的 IQpred必須大於或等於 67才能用

來說明不同顯示器的品質差異比較

76)()(144135010 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

--------------- 式(2-3)

其中L0ursquo0vrsquo0分別是量測垂直觀測方向高明度灰色(R=G=B=200)的亮度與色度座標

Liursquoivrsquoi 是偏斜視角方向量測到的亮度與色度座標這個實驗由於是將這三種顯示器同時

放在一起作比較換句話說實驗時觀察者可以有互相比較的參考但這會有別於大眾在家

庭使用時並沒有可以參考的顯示器或電視機做為評價的依據所以 Teunissen 等人(2009)又

提出另一個公式較能符合對家庭使用的觀看環境也就是假設家庭觀看者對視角漸變品質變

化是較不挑剔的[10]如式(2-4)所示

360)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLii

i ------------------------------------- 式(2-4)

從上述兩個公式我們發現兩者僅僅在於右方係數的不同如將公式(23)左右都除上 513

整理後可得到式 (2-5)大致說明在賣場觀看與家庭觀看時的品質評價挑剔比率約為

064036=178 倍

640)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

-------------------------------- 式(2-5)

這個方法最大的致命點是只有用一個高明度的灰色色度量測公式與預測模型推導時

也只考量不同灰階色度量測值實際上應用時有些實物色(如水果)或記憶色(如膚色)

6

的色彩視角變化對消費者而言更為重要另外未考慮的是有些暗色部分的評價對 LCD 顯示

器設計而言也是重要評價的依據之一

25 視角模擬影像評量法

一些研究利用模擬 LCD 在各種視角的成像顯示作為判定影像品質的參考

[11][12][13][14]其中有些模擬影像是利用相對應視角的光電轉換函數進行估計[11][12]但

這方法往往隨著與參考點偏差愈大其模擬正確性愈降低此外模擬的影像要在合適的顯示

終端呈現才不會失真也是這個方法的限制之一

例如Jang 等人(2006)用 7x7x7 查表法針對 27 個視角建立其個別的 RGB 對應 CIEXYZ

色度值來進行 2-domain 橫向電場驅動面板(In-Plane Switching IPS)和 8-domain 多域垂直配

向技術面板(Multi-domain Vertical Alignment MVA)液晶電視的模擬[15]作者利用這些模擬視

角影像和真實電視個別進行可接受品質的視角閾值實驗結果發現利用真實電視的可接受視

角和模擬影像有相同趨勢但其間的差異頗大往往真實電視的可接受視角閾值大於模擬的

影像由於作者並未提及他們模擬的影像在何種顯示器上播放所以無法追蹤其模擬的真

實性

Mitsumori等人(2006)則以CIECAM02的色外貌模型進一步模擬人眼適應某種環境光下

LCD 顯示器在不同視角的表現[13]利用比較模擬垂直觀測角的扭曲向列 (Twisted Nematic

TN)液晶型顯示器和光學補償變曲(Optically Compensated Bend OCB)液晶顯示器影像在 CRT

螢幕上顯示其結果證實影像色差02E 與主觀判定影像的差異呈現線性負相關隨後模擬

兩種顯示器在不同方位視角的影像如圖所示此研究的唯一的缺憾是未進一步分析視角色

差的閾值無法量化評斷視角範圍以作為產品規格的參考或標準度量

綜觀以上的文獻收集與探討發現目前針對色彩視角範圍的定義還是未能有明確的解決之

道雖然從運用色差為出發點是許多開發者共通的想法但對測試的色彩與分析計算的過程

仍無法面面俱到此外以上文獻沒有一篇考慮人眼視覺對斜偏視角的對比敏感度是有別於

垂直視角針對這些前人研究的優缺點本計畫將考量實際應用時的計算成本有效的色差

公式測試標的色樣與斜偏視角人眼視覺模型提出一個更為切實的色彩視角範圍評價方式

7

3 研究方法

31 研究流程

就顯示器視角的研究中在上一章已提及許多先前學者的研究並比較其優缺點在此

研究中初步將先摒除外在環境光對顯示器的干擾假設在微暗室內環境下觀看電視的固定

條件下並採用目前國際標準照明委員會建議的 CIEDE2000 為色差計算公式主要執行的步

驟可分為以下九點

(1) 文獻探討

(2) 標的色樣收集與設計

(3) 視角光學量測與顯示器特性分析

(4) 彩色視角範圍演算法程式設計

(5) 指標參數分析包括色差明度差彩度差色相差對比

(6) 偏斜視角衰減因子最適化視覺實驗

(7) TQCVA 模型與程式設計

(8) TQCVA 視覺評價實驗

(9) 多變量統計分析與 TQCVA 最佳化

將以上九步驟繪製為流程圖如以下圖 3-1 所示由圖中可更詳盡的了解整個實驗流程

及內容

圖 3-1研究方法架構與步驟

經過文獻內容討論的過程第一步即是收集顯示器製造商和一般使用者常用的視角評價

色彩與影像作為量測與評價的標的色樣利用 Conoscope 量測所有標的色樣各視角之

CIEXYZ 色度值再將後將所有的色度值轉換到 CIELAB 色度空間接著計算各個偏斜視角

與垂直視角的色差並且獨立分析明度差異對比差異色相差異以及飽和度差異再依據

人眼視覺敏感函數進行修正或補償偏斜視角對明度與色彩的預測作為視角色偏和視角色

流失的品質評價基準

最後再實施一系列人因視覺主觀評價實驗並且挑選數種不同電視螢幕以及日常中

8

常觀看的七個觀測視角將實驗結果與參數指標相互比對進而佐證本研究計畫所提出的新

型色彩視角範圍度量模型以下小節將分別說明採用的方法

32 TQCVA 指標參數

在此章節將依據 31 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

321 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-AlignmentPVA)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(cdm2) 4430 3923 4433

三原色

色度值

R (x y) (06550 03369) (06561 03287) (06487 03355)

G (x y) (03036 06023) (03037 06131) (02833 05992)

B (x y) (01511 00611) (01462 00518) (01467 00523)

322 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 ColorCheckerreg 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

9

323 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=0deg到 80deg每間格為 1deg而方位角 從 0deg到 360deg

每間格為 15deg(其中 0deg和 360deg是重複的只是為了方便程式計算與繪圖)以下從色度空間轉

換色差計算至視覺偏斜視角衰減因子及能量統整進行解析

(a) CIEXYZ 到 CIELa

b

計算

將取樣視角(j k)量測第 i個色樣的CIEXYZi (j k) 依據CIE 1976 Lab的色彩空間計

算其明度 Li(j k) ai (j k) bi (j k)座標和彩度 Ci (j k)公式如式(3-1)

)())(()((

))(

())(

(500)(

))(

())(

(500)(

0088560 ))(

9033(

0088560 16))(

(116)(

2

3131

3131

31

kjikjikji

kjikji

kji

kjikji

kji

kji

kji

kji

baC

Zn

Z

Yn

Yb

Yn

Y

Xn

Xa

YnYYn

Y

YnYYn

Y

L

-------------------------------- 式(3-1)

其中Xn Yn Zn 是參考白的三刺激值一般而言使用各自電視的全白畫面的量測值

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]

(b) 色差 ΔE00

取樣視角(j k)量測第 i 個色樣的 CIEDE2000 色差 E00_i (i k) 是定義為視角(j k)

與垂直觀測角的色彩差異如式(3-2)

21

))(_

)()(_

(

))(_

())(_

())(

(

)(_00

HH

kjab

CC

kjab

T

HH

kjab

CC

kjab

LL

kji

kj

Sk

iH

Sk

iCR

Sk

iH

Sk

iC

Sk

L

iE

-------------------------- 式(3-2)

詳細的計算公式中的權重函數 SLSCSH 與色相角與彩度相互作用因子 RT 可參閱相關文獻

[17]

(c) 明度差 ΔL

首先從 CIELAB Lab和 C計算 a C 和 h

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

II

Abstract

The advance in display technology has lead the satisfaction for display image quality become

higher and higher The criteria for evaluating viewing angles contrast ratio gt 101 has not been

updated since 1980 Therefore many researchers industrial manufacturers and standard

organizations have attempted to formulate a novel evaluation metric However from previous

researches on viewing angles many subjective image quality evaluations revealed that insufficient

correlation with optical measurements

The aim of this study is to discover the relationship between human visual perception and

viewing angle of the novel displays In experiments three most popular types of large panel display

for TV applications were selected Seven different viewing angles were evaluated based upon the

most frequently used viewing angles in daily life Meanwhile here proposed the metric of Total

Quality of Color Viewing Angle (TQCVA) that offered a convenient and subjective measurement

to evaluate the viewing angle ranges The metric was devised and verified through the results of

performing subjective evaluations There are three major advantages of this new computation model

are listed as follows First the method can analyze color difference luminance difference and hue

difference of displays at varied fixation viewing angles separately Second the pooled difference

energy stands for the quality of each viewing angle can be calculated in real time Final this

computation model is suitable for different types of display technologies

TQCVA defines a more stringent requirement for color quality of displays and overcomes the

quality rank issues for different display panel types as well This new metric can offer the display

makers a new computation formula which uses current metrology and equipment of viewing angles

in display industry TQCVA can categorize of the viewing angle ranges for all panel types and

assist display makers in improving the color image quality

In addition a single or specific index of the viewing angle range is necessary for end-users to

make decision during purchasing TVs in store The proposed metric has served the purpose of

measuring viewing angel ranges and the quality management of processes in the production line It

is expected that the metric can avoid the confusion when customers choose a TV display among

different technologies and advance the development of display industry as well

Keywords Viewing angle range Flat panel display Color difference formula

III

目次

1 緒論 1

11 前言 1

12 研究目的 1

2 文獻探討 2

21 視角之光學色度量測法 2

22 視角量測設備 3

23 運用色差的視角範圍估測法 4

24 視覺心物評量法 5

25 視角模擬影像評量法 6

3 研究方法 7

31 研究流程 7

32 TQCVA 指標參數 8

33 主觀視覺評價實驗設計 13

4 結果與討論 15

41 TQCVA 指標參數分析 15

42 主觀視覺評價實驗 21

43 TQCVA 模型修正 31

5 結論與建議 36

參考文獻 38

附錄 40

IV

圖目錄

圖 2-1視角幾何座標 3

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖 4

圖 3-1研究方法架構與步驟 7

圖 3-2模擬觀看 42 吋電視於 3 倍寬距離 11

圖 3-3衰減因子敏感度模擬 11

圖 3-4衰減因子於正視角下的分佈 11

圖 3-5指標參數計算流程圖 12

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片 13

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度 14

圖 3-8實驗說明訓練圖片 15

圖 3-9主觀實驗實驗排程表 15

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果 16

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈 16

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果 17

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈 17

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果 18

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈 18

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果 19

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈 19

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較 20

圖 4-10色差之能量統整圖 21

圖 4-11明度差之能量統整圖 21

圖 4-12彩度差之能量統整圖 21

圖 4-13色相差之能量統整圖 21

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 23

圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角 23

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像 23

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 24

圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角 24

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像 24

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 25

圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角 25

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像 25

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 26

圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角 26

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像 26

V

圖 4-26面板及視角之交互作用 27

圖 4-27面板及影像之交互作用 27

圖 4-28面板及性別之交互作用 27

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用 28

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用 28

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用 29

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用 29

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差 30

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差 30

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差 30

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差 31

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差 31

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差 32

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差 32

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差 33

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差 34

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差 34

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差 35

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差 35

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖 36

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖 36

VI

表目錄

表 3-1顯示器色彩特性於正視角狀態 8

表 3-2視角光學量測採用標的色樣 8

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值 20

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數 22

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果 22

1

1 緒論

11 前言

顯示器的技術發展日越進步從早期的陰極射線管(Cathode ray tube CRT)技術至目

前的液晶顯示器(Liquid crystal display LCD)和有機發光二極體(organic light-emitting diode

OLED)以技術而言結構上已有顯著的改進平面顯示器的技術日漸取代陰極射線管顯示

器這些不同顯示器技術因構造上的不同在視角的定義上也應有些許差異但至今始終沒

有一個可供使用的視角度量方式

平面顯示器的需求在現今社會中已佔有一席重要的位子在日常生活中舉凡手機電

腦螢幕甚至到客廳房間裡的電視現代人對顯示器的依賴與需求已經近乎無可取代但各

種不同的技術面板都會面臨的問題即是因為觀看視角而造成的色彩流失(color washout)

灰階反轉(gray inversion)視角色偏(color shift)在大型面板更是需要克服的難題

在 CRT 顯示器時代對於視角範圍的定義僅使用亮度對比定義之其亮度對比僅以最大數

位訊號亮度除上最小數位訊號亮度的值計算觀看者錐體範圍內對比大於 101 之範圍定義

出視角範圍至今仍是沿用此方法但是當今消費者對顯示器在硬體技術和高畫質影像品質

的需求已經不可同日而語目前平面顯示器的需求應不僅是亮度品質更要顧及整體影像

品質換句話說彩度和色相的品質保證也成為終端消費者購買意願的重要選項之一

12 研究目的

平面顯示器技術進展快速各種不同的技術面板推陳出新顯示器的關鍵已不僅是在硬

體驅動近日漸漸的開始對影像品質的要求提高但因為不同的技術面板面臨的問題和解

決方針也都不同而在同一塊面板上最易造成影像品質降低的因素就屬觀測視角改變

雖然許多研究學者提出量測與心理物理感知的規範並且和顯示器特性進行比較如 Yamada

等人進行了主觀評價與對比之間的相關性[1]Teunissen 等人也提出由心理物理實驗及光學量

測過程中推導出降低亮度與改變色差的公式[2]但這些在實際執行上卻仍是複雜而不便利

在先前的研究中發現雖已有人提出用色差進行視角的估算如 Ishikawa 等人(1994)[3]

Funabiki 等人(2008)[4]均有提出從不同的色域空間計算色差進而推導視角範圍但總還是

有些考慮不足的地方

本研究提出了一套新的預測計算模型運用感知實驗的結果提出可量化影像品質視角

的指標本研究提出「彩色視角範圍的全面品質指標」 (Total Quality of Color Viewing Angle

TQCVA)將有別以往僅討論亮度的影響來定義視角範圍採用 CIEDE 2000 色差公式的概念

從明度差彩度差以及色相差進行各別討論加入考慮人眼視覺敏感函數隨視角的變化補償

再搭配主觀評價的結果相互比對與驗證本研究將此預測計算模型實際實施在不同技術的顯

示面板上分析不同顯示面板的視角品質特性同時提出一個方法可以分辨灰階反轉視

角色偏及色彩流失提供研發工程師或顧客對該顯示面板影像品質的評價參考期望這樣的

度量法可以便捷且容易的運用在顯示器產業中以因應不同需求的面板技術更快速的預測

並計算出可接受的觀測視角範圍甚至可運用此方法提供面板技術分類和分級上

2

2 文獻探討

顯示器的物理特性會隨著觀看角度明顯的變化特別是採用液晶技術的顯示裝置在愈

大的斜視角往往影像的物理特性改變愈大早期的液晶顯示器甚至會有所謂灰階反轉

(grey-scale inversion)的現象指的是色彩變化和灰階會是以視角為函數成反向的變化理論

上顯示器從 R=G=B=0 灰階(黑色)到 R=G=B=255 灰階(白色)應該是灰階數越高則越亮但是

液晶顯示器在大角度的時候有可能看到低灰階反而比高灰階還亮也就是看到類似黑白反轉

的現象這種現象稱之為灰階反轉定義不會產生灰階反轉現象的最大角度為視角也就是

超過這個角度就有可能看到灰階反轉對電視應用而言灰階反轉是無法接受的影像品質

當前視角範圍度量定義仍是沿用七十年代為液晶顯示器而發展的方式即當垂直顯示觀

看顯示器的表現與 CRT 的性能的差異一般最經常使用的視角定義只包括對比度僅簡單地

將最大數位訊號(如 R=G=B=255)的亮度除上最低數位訊號(如 R=G=B=0)的亮度同時

觀測錐體範圍內的對比度大於或等於 10 1 的觀看角度即稱之為視角範圍目前顯示器產

品大都僅以左右水平方向的偏視角範圍為主但是幾項研究曾經表示上述此定義方式無法

與人眼感知的結果有好的關聯並且指出若要改善其與人眼感知品質的對應關係本質上

一個新的度量應該包括亮度變化和色彩差異是至關重要的Yamada 等人(2005)研究證實

了視角視覺評價的數值與對比度呈現低相關卻發現視覺評價與色彩差異(以Euv為單位)

相對地呈現高度相關[1]但這研究的缺點是用 DLP 投影系統投射模擬的影像在投影幕上來

表現視角的依存性並非使用真實的 LCD 和 PDP所以結果會有些爭議特別是同色異譜

的現象會影響實驗的結果

另外有兩種現象也會隨視角不同消費者也容易察覺到影像品質的變化一種是隨著觀

測視角增大斜視角的彩色飽和度會比正視角降低業界稱之為色彩流失(color washout)

另一種是隨著觀測視角增大斜視角的色相會與正視角的色相有差別我們稱之為色偏(color

shift)但是這兩種現象往往也讓終端消費者混淆一起甚至顯示器產業的專業人士也難以

區分其二

再者大部分的研究目的僅僅針對液晶顯示器的視角範圍發展某種新的度量指標可能

無法適用於其他技術的顯示器畢竟對大多數的消費者而言市場上的顧客還是會喜歡對不

同技術顯示器作比較以下分別以光學色度量測法與視覺評價法作對視角範圍的定義進行闡

21 視角之光學色度量測法

顯示器的視角特性的是當以偏斜垂直顯示面的角度時對顯示面中央位置量測全畫面

顯示均一色彩的光學色度值一般習慣視角測量幾何座標表示如圖 2-1 所示在視訊電子協

會 (Video Electronics Standards Association VESA) 的平面顯示器量測標準(FPDM 20)中制

訂的量測方式與評價法為目前大多數製造商所遵循[5]該文件中建議了五種相似的視角量

測的方法該五種方法不同的地方是視角量測數量的多寡列舉如下

(1) 四點水平垂直視角 (Four-point (HampV) viewing angle)

以面板中心為基點量測垂直及水平四個方向視角垂直方向即中心點的上面及下面

水平方向中心點的左邊及右邊

(2) 閾值水平垂直視角 (Threshold H amp V viewing angle)

以螢幕中心為主量測方向為中心點上下左右當亮度與對比降低至正視角 50

處並且滿足色偏值等於 5即定義此為閥值視角範圍

(3) 灰階反轉水平垂直視角 (Gray-scale inversion H amp V viewing angle)

以螢幕中心點為基點量測垂直及水平視角量測 8 階或 16 階灰階找出兩相鄰灰階對比

度變化當對比度為 1 時即定義其為灰階反轉視角範圍

3

(4) 視錐角閾值 (Viewing cone thresholds)

其定義與閾值水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的圓錐

(5) 灰階反轉視錐角 (Gray-scale inversion viewing cone)

其定義與灰階反轉水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的

圓錐體

(方位角 = 0deg90deg180deg270deg分別為觀察

者方向面對顯示面板的右手邊上方左手

邊和下方觀測角 則是相對垂直顯示平面

的偏斜角度)

圖 2-1視角幾何座標

此外該文件也定義一種評量「色彩反轉視錐角」的方法主要概念為利用在不同視角

量測七組三色偏灰階的顏色畫面並計算此三色偏灰階所圍成的色域大小和向量方向但因

只針對低彩度的色彩進行分析與消費者所常見的記憶色或物體色有出入而且也因為計算

出的色域大小與向量無法直接評價不同偏視角的品質優劣所以目前這方法較少人使用

22 視角量測設備

最傳統的量測設備是結合測角分光儀 (goniometer) 和光頻譜輻射儀 (spectroradiometer)

如圖 2-2(a) 所示這仍是目前公認最準確的量測方式因為它採用的是分光頻譜計而非色度

計但是一但量測樣本點數眾多時這方法是極為耗時

第二種設備稱之為成像球面法(Imaging Sphere)如圖 2-2(b)所示它的組成主要元件是

一個類似半球型積分球內部表面鍍上一層低反射的漫射材料球心開出一個量測口內置

一個曲面的二次反射鏡將內部的光分佈投影在此反射鏡再透過影像式的光度計或色度計

取像從光度計或色度計每一個畫數可分析相對應角度的光強度與色度值所以目前產業

往往利用這個方法的量測結果作為其他量測方法的參考值或儀校值

自從 1997 年一家法國公司 Eldim 提出以傅利葉光學機構 (Conoscope) 將顯示器表面一

小區域的放射光轉換至色度計上的面型 CCD 上讓 CCD 上每一個畫數點的訊號代表不同發

光角的強弱如此可以同時量測不同角度也可以幾乎同時獲得亮度與色度值由於其方便性

目前顯示器面板製造商與客戶大多都採用如圖 2-2(c)但是此方法量測範圍很小(約 2 mm)

當觀測角度越大其誤差也越大

Collomb-Patton 等人(2009)比較以上三種量測設備指出成像球面法的光收集效率偏

低並容易受到雜光影響只適合高亮度的顯示器而測角分光儀則需要花費相當多的量測時

間[6]結論認為 Conoscope 的量測方式是最適合的視角量測方法尤其在量測裸眼 3D 顯示

器時角度的解析力也足以勝任所以本計畫將以 Conoscope 的為主要量測設備

0∘

90∘

180∘

270∘

觀測角

方位角

4

(a) Gonioscope (b) Conoscope (c) Imaging Sphere

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖

23 運用色差的視角範圍估測法

Ishikawa 等人(1994)利用灰階影像提出一種評價 LCD 彩色偏移的視角評價法作者們

量測八個灰階視錐角的 CIE Luv色差再分別討論「色度差異」「色相角差異」「彩度差

異」並且觀察個別的統計量如平均值和最大值[3]同時他們進行主觀評量實驗發現色

相角差的最大值與色彩偏移(color shift)的主觀評分資料呈現的相關性最高(相對於平均色相

角差)相反地色彩偏移與彩度差異呈現弱相關這個研究唯一的缺點是只探討早期 TN LCD

灰階影像的視角相依色彩偏移質變缺乏對灰階反轉的觀察與分析

Chen 等人(2006)利用 LCD 的偏視角的色彩飽和度衰減現象提出一種統合閾值度量指

標 Color Saturation Degradation (CSD) [7]其方法是將量測到的色彩三刺激值 CIEXYZ 轉換

到 CIELUV 的色度空間在不考慮亮度的假設下計算偏視角度與垂直視角的色差

22

)()( vuE vu 並以該色度空間色差的恰可辨識差異(Just Noticeable Difference JND)

5倍作為閾值訂定的基準該研究建議用 CSD 003來定義視角範圍CSD的公式摘要如下

030 ddSCSD -------------------------------------------------------------------- 式(2-1)

其中 vuEdS 換句話說將計算出的色差對角作微分其斜率落在003 以內的

即是可接受視角範圍並用三種主色彩紅(R=255 G=0 B=0)綠(R=0 G=255 B=0)藍(R=0

G=0 B=255)作為量測標的色針對這三主色彩的可視角範圍交集後即得到統合的視角範圍

公式描述如下

BGR

BB

GG

RR

CVACVACVACVA

ddSCVA

ddSCVA

ddSCVA

030

030

030

---------------------------------------------------------- 式(2-2)

其中CVARCVAGCVAB為主色彩的可視角範圍CVA 為統合的視角範圍此方法的

缺點是1)沒有考慮亮度隨偏斜視角的變化2)僅對觀察角作微分沒有考慮方位角的

變化3)公式中計算的是只是飽和度的衰減所以計算過程中沒有考量人眼對色相的變化

比飽和度的變化還要敏感4)三主色並不常常出現在一般電視影像上測試色的代表性容易

有爭議5)微分的飽和度變化只能反應影像品質變化區域對於累進的色差或局部微細差異

容易被忽略6)缺乏 CSD 與人眼視覺實驗的相關性數據

Funabiki 等人(2008)採用 Gretagmacbeth 的九個顏色作為量測標的沿水平方向( = 0deg

180deg) 量測觀測角 = 0deg~85deg的色度值並計算每一個測試色的各偏斜角與 = 0deg的色差

顯示器

CCDIris

Field lensFourier

plane

Fourier

opticsImaging

lens

5

vEu 再平均九個顏色同一偏斜角的色差可獲得一條偏斜角對應平均色差的曲線再以

0150 vEu 作為色差閾值以差補方式推算出彩色視角[4]但是此方法的缺點如同文獻中

揭示計算出的CVA與主觀所判定的視角雖有相關但對試驗的三種不同類型的五台顯示器

其結果並不一致此呼應 Ishikawa 等人的研究結果色差與視角品質的相關性並非最高

Lee 等人(2009)利用 CIECAM02 色域體積 QMh 的大小來評價彩色視角範圍實驗中

比較一台 OLED TV兩台 LCD TV 和一台 PDP TV並以垂直觀測角為基線比較四種顯示

器其色域體積降為 50的觀測視角作為比較依據[9]因為該研究並未進行人眼視覺觀測實驗

所以作者提到須作進一步研究 50色域體積的縮減是否可以作為關鍵規格此研究另一個缺

點是無法分析一些消費者最關注的色彩如膚色記憶色和一些非飽和色等等這對視角品

質評價的結果判定會存有風險

Fukai 等人(2010)利用最大亮度對比Gamma 值和色度空間 CIELAB 的色差公式 abE

進行水平和垂直方位角方向的視角範圍主觀實驗結果卻發現色差 abE 與水平方位的相關

性最高所以建議利用色差來測量視角範圍[8]但該研究僅使用全紅全綠全藍全白四

色量測色度值作為該顯示器的視角物理特性而主觀實驗時卻用女性影像和自然景觀影像

文章中並沒有說明其兩者間的關聯該實驗也僅使用單一種類型的一台 LCD 顯示器數據明

顯不足此外對垂直方位的視角物理特性與主觀評量呈現不高的相關性換句話說這個

方法僅適用水平方位觀察角這使得後續研究者會有所困惑

24 視覺心物評量法

Teunissen 等人(2008)用電漿電視和兩種液晶電視(MVA amp IPS)進行視角相關的影像

品質評價和大量的光學量測[2]採取由下而上的統計分析推導出一種相對於垂直角度觀看方

向的亮度降低和色差變化程度對影像品質預測(IQpred)的度量公式如式(2-3)所示作者們以

電漿電視的極限視角範圍作基線並定義可用視角範圍的 IQpred必須大於或等於 67才能用

來說明不同顯示器的品質差異比較

76)()(144135010 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

--------------- 式(2-3)

其中L0ursquo0vrsquo0分別是量測垂直觀測方向高明度灰色(R=G=B=200)的亮度與色度座標

Liursquoivrsquoi 是偏斜視角方向量測到的亮度與色度座標這個實驗由於是將這三種顯示器同時

放在一起作比較換句話說實驗時觀察者可以有互相比較的參考但這會有別於大眾在家

庭使用時並沒有可以參考的顯示器或電視機做為評價的依據所以 Teunissen 等人(2009)又

提出另一個公式較能符合對家庭使用的觀看環境也就是假設家庭觀看者對視角漸變品質變

化是較不挑剔的[10]如式(2-4)所示

360)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLii

i ------------------------------------- 式(2-4)

從上述兩個公式我們發現兩者僅僅在於右方係數的不同如將公式(23)左右都除上 513

整理後可得到式 (2-5)大致說明在賣場觀看與家庭觀看時的品質評價挑剔比率約為

064036=178 倍

640)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

-------------------------------- 式(2-5)

這個方法最大的致命點是只有用一個高明度的灰色色度量測公式與預測模型推導時

也只考量不同灰階色度量測值實際上應用時有些實物色(如水果)或記憶色(如膚色)

6

的色彩視角變化對消費者而言更為重要另外未考慮的是有些暗色部分的評價對 LCD 顯示

器設計而言也是重要評價的依據之一

25 視角模擬影像評量法

一些研究利用模擬 LCD 在各種視角的成像顯示作為判定影像品質的參考

[11][12][13][14]其中有些模擬影像是利用相對應視角的光電轉換函數進行估計[11][12]但

這方法往往隨著與參考點偏差愈大其模擬正確性愈降低此外模擬的影像要在合適的顯示

終端呈現才不會失真也是這個方法的限制之一

例如Jang 等人(2006)用 7x7x7 查表法針對 27 個視角建立其個別的 RGB 對應 CIEXYZ

色度值來進行 2-domain 橫向電場驅動面板(In-Plane Switching IPS)和 8-domain 多域垂直配

向技術面板(Multi-domain Vertical Alignment MVA)液晶電視的模擬[15]作者利用這些模擬視

角影像和真實電視個別進行可接受品質的視角閾值實驗結果發現利用真實電視的可接受視

角和模擬影像有相同趨勢但其間的差異頗大往往真實電視的可接受視角閾值大於模擬的

影像由於作者並未提及他們模擬的影像在何種顯示器上播放所以無法追蹤其模擬的真

實性

Mitsumori等人(2006)則以CIECAM02的色外貌模型進一步模擬人眼適應某種環境光下

LCD 顯示器在不同視角的表現[13]利用比較模擬垂直觀測角的扭曲向列 (Twisted Nematic

TN)液晶型顯示器和光學補償變曲(Optically Compensated Bend OCB)液晶顯示器影像在 CRT

螢幕上顯示其結果證實影像色差02E 與主觀判定影像的差異呈現線性負相關隨後模擬

兩種顯示器在不同方位視角的影像如圖所示此研究的唯一的缺憾是未進一步分析視角色

差的閾值無法量化評斷視角範圍以作為產品規格的參考或標準度量

綜觀以上的文獻收集與探討發現目前針對色彩視角範圍的定義還是未能有明確的解決之

道雖然從運用色差為出發點是許多開發者共通的想法但對測試的色彩與分析計算的過程

仍無法面面俱到此外以上文獻沒有一篇考慮人眼視覺對斜偏視角的對比敏感度是有別於

垂直視角針對這些前人研究的優缺點本計畫將考量實際應用時的計算成本有效的色差

公式測試標的色樣與斜偏視角人眼視覺模型提出一個更為切實的色彩視角範圍評價方式

7

3 研究方法

31 研究流程

就顯示器視角的研究中在上一章已提及許多先前學者的研究並比較其優缺點在此

研究中初步將先摒除外在環境光對顯示器的干擾假設在微暗室內環境下觀看電視的固定

條件下並採用目前國際標準照明委員會建議的 CIEDE2000 為色差計算公式主要執行的步

驟可分為以下九點

(1) 文獻探討

(2) 標的色樣收集與設計

(3) 視角光學量測與顯示器特性分析

(4) 彩色視角範圍演算法程式設計

(5) 指標參數分析包括色差明度差彩度差色相差對比

(6) 偏斜視角衰減因子最適化視覺實驗

(7) TQCVA 模型與程式設計

(8) TQCVA 視覺評價實驗

(9) 多變量統計分析與 TQCVA 最佳化

將以上九步驟繪製為流程圖如以下圖 3-1 所示由圖中可更詳盡的了解整個實驗流程

及內容

圖 3-1研究方法架構與步驟

經過文獻內容討論的過程第一步即是收集顯示器製造商和一般使用者常用的視角評價

色彩與影像作為量測與評價的標的色樣利用 Conoscope 量測所有標的色樣各視角之

CIEXYZ 色度值再將後將所有的色度值轉換到 CIELAB 色度空間接著計算各個偏斜視角

與垂直視角的色差並且獨立分析明度差異對比差異色相差異以及飽和度差異再依據

人眼視覺敏感函數進行修正或補償偏斜視角對明度與色彩的預測作為視角色偏和視角色

流失的品質評價基準

最後再實施一系列人因視覺主觀評價實驗並且挑選數種不同電視螢幕以及日常中

8

常觀看的七個觀測視角將實驗結果與參數指標相互比對進而佐證本研究計畫所提出的新

型色彩視角範圍度量模型以下小節將分別說明採用的方法

32 TQCVA 指標參數

在此章節將依據 31 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

321 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-AlignmentPVA)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(cdm2) 4430 3923 4433

三原色

色度值

R (x y) (06550 03369) (06561 03287) (06487 03355)

G (x y) (03036 06023) (03037 06131) (02833 05992)

B (x y) (01511 00611) (01462 00518) (01467 00523)

322 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 ColorCheckerreg 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

9

323 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=0deg到 80deg每間格為 1deg而方位角 從 0deg到 360deg

每間格為 15deg(其中 0deg和 360deg是重複的只是為了方便程式計算與繪圖)以下從色度空間轉

換色差計算至視覺偏斜視角衰減因子及能量統整進行解析

(a) CIEXYZ 到 CIELa

b

計算

將取樣視角(j k)量測第 i個色樣的CIEXYZi (j k) 依據CIE 1976 Lab的色彩空間計

算其明度 Li(j k) ai (j k) bi (j k)座標和彩度 Ci (j k)公式如式(3-1)

)())(()((

))(

())(

(500)(

))(

())(

(500)(

0088560 ))(

9033(

0088560 16))(

(116)(

2

3131

3131

31

kjikjikji

kjikji

kji

kjikji

kji

kji

kji

kji

baC

Zn

Z

Yn

Yb

Yn

Y

Xn

Xa

YnYYn

Y

YnYYn

Y

L

-------------------------------- 式(3-1)

其中Xn Yn Zn 是參考白的三刺激值一般而言使用各自電視的全白畫面的量測值

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]

(b) 色差 ΔE00

取樣視角(j k)量測第 i 個色樣的 CIEDE2000 色差 E00_i (i k) 是定義為視角(j k)

與垂直觀測角的色彩差異如式(3-2)

21

))(_

)()(_

(

))(_

())(_

())(

(

)(_00

HH

kjab

CC

kjab

T

HH

kjab

CC

kjab

LL

kji

kj

Sk

iH

Sk

iCR

Sk

iH

Sk

iC

Sk

L

iE

-------------------------- 式(3-2)

詳細的計算公式中的權重函數 SLSCSH 與色相角與彩度相互作用因子 RT 可參閱相關文獻

[17]

(c) 明度差 ΔL

首先從 CIELAB Lab和 C計算 a C 和 h

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

III

目次

1 緒論 1

11 前言 1

12 研究目的 1

2 文獻探討 2

21 視角之光學色度量測法 2

22 視角量測設備 3

23 運用色差的視角範圍估測法 4

24 視覺心物評量法 5

25 視角模擬影像評量法 6

3 研究方法 7

31 研究流程 7

32 TQCVA 指標參數 8

33 主觀視覺評價實驗設計 13

4 結果與討論 15

41 TQCVA 指標參數分析 15

42 主觀視覺評價實驗 21

43 TQCVA 模型修正 31

5 結論與建議 36

參考文獻 38

附錄 40

IV

圖目錄

圖 2-1視角幾何座標 3

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖 4

圖 3-1研究方法架構與步驟 7

圖 3-2模擬觀看 42 吋電視於 3 倍寬距離 11

圖 3-3衰減因子敏感度模擬 11

圖 3-4衰減因子於正視角下的分佈 11

圖 3-5指標參數計算流程圖 12

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片 13

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度 14

圖 3-8實驗說明訓練圖片 15

圖 3-9主觀實驗實驗排程表 15

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果 16

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈 16

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果 17

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈 17

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果 18

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈 18

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果 19

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈 19

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較 20

圖 4-10色差之能量統整圖 21

圖 4-11明度差之能量統整圖 21

圖 4-12彩度差之能量統整圖 21

圖 4-13色相差之能量統整圖 21

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 23

圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角 23

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像 23

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 24

圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角 24

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像 24

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 25

圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角 25

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像 25

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 26

圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角 26

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像 26

V

圖 4-26面板及視角之交互作用 27

圖 4-27面板及影像之交互作用 27

圖 4-28面板及性別之交互作用 27

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用 28

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用 28

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用 29

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用 29

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差 30

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差 30

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差 30

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差 31

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差 31

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差 32

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差 32

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差 33

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差 34

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差 34

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差 35

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差 35

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖 36

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖 36

VI

表目錄

表 3-1顯示器色彩特性於正視角狀態 8

表 3-2視角光學量測採用標的色樣 8

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值 20

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數 22

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果 22

1

1 緒論

11 前言

顯示器的技術發展日越進步從早期的陰極射線管(Cathode ray tube CRT)技術至目

前的液晶顯示器(Liquid crystal display LCD)和有機發光二極體(organic light-emitting diode

OLED)以技術而言結構上已有顯著的改進平面顯示器的技術日漸取代陰極射線管顯示

器這些不同顯示器技術因構造上的不同在視角的定義上也應有些許差異但至今始終沒

有一個可供使用的視角度量方式

平面顯示器的需求在現今社會中已佔有一席重要的位子在日常生活中舉凡手機電

腦螢幕甚至到客廳房間裡的電視現代人對顯示器的依賴與需求已經近乎無可取代但各

種不同的技術面板都會面臨的問題即是因為觀看視角而造成的色彩流失(color washout)

灰階反轉(gray inversion)視角色偏(color shift)在大型面板更是需要克服的難題

在 CRT 顯示器時代對於視角範圍的定義僅使用亮度對比定義之其亮度對比僅以最大數

位訊號亮度除上最小數位訊號亮度的值計算觀看者錐體範圍內對比大於 101 之範圍定義

出視角範圍至今仍是沿用此方法但是當今消費者對顯示器在硬體技術和高畫質影像品質

的需求已經不可同日而語目前平面顯示器的需求應不僅是亮度品質更要顧及整體影像

品質換句話說彩度和色相的品質保證也成為終端消費者購買意願的重要選項之一

12 研究目的

平面顯示器技術進展快速各種不同的技術面板推陳出新顯示器的關鍵已不僅是在硬

體驅動近日漸漸的開始對影像品質的要求提高但因為不同的技術面板面臨的問題和解

決方針也都不同而在同一塊面板上最易造成影像品質降低的因素就屬觀測視角改變

雖然許多研究學者提出量測與心理物理感知的規範並且和顯示器特性進行比較如 Yamada

等人進行了主觀評價與對比之間的相關性[1]Teunissen 等人也提出由心理物理實驗及光學量

測過程中推導出降低亮度與改變色差的公式[2]但這些在實際執行上卻仍是複雜而不便利

在先前的研究中發現雖已有人提出用色差進行視角的估算如 Ishikawa 等人(1994)[3]

Funabiki 等人(2008)[4]均有提出從不同的色域空間計算色差進而推導視角範圍但總還是

有些考慮不足的地方

本研究提出了一套新的預測計算模型運用感知實驗的結果提出可量化影像品質視角

的指標本研究提出「彩色視角範圍的全面品質指標」 (Total Quality of Color Viewing Angle

TQCVA)將有別以往僅討論亮度的影響來定義視角範圍採用 CIEDE 2000 色差公式的概念

從明度差彩度差以及色相差進行各別討論加入考慮人眼視覺敏感函數隨視角的變化補償

再搭配主觀評價的結果相互比對與驗證本研究將此預測計算模型實際實施在不同技術的顯

示面板上分析不同顯示面板的視角品質特性同時提出一個方法可以分辨灰階反轉視

角色偏及色彩流失提供研發工程師或顧客對該顯示面板影像品質的評價參考期望這樣的

度量法可以便捷且容易的運用在顯示器產業中以因應不同需求的面板技術更快速的預測

並計算出可接受的觀測視角範圍甚至可運用此方法提供面板技術分類和分級上

2

2 文獻探討

顯示器的物理特性會隨著觀看角度明顯的變化特別是採用液晶技術的顯示裝置在愈

大的斜視角往往影像的物理特性改變愈大早期的液晶顯示器甚至會有所謂灰階反轉

(grey-scale inversion)的現象指的是色彩變化和灰階會是以視角為函數成反向的變化理論

上顯示器從 R=G=B=0 灰階(黑色)到 R=G=B=255 灰階(白色)應該是灰階數越高則越亮但是

液晶顯示器在大角度的時候有可能看到低灰階反而比高灰階還亮也就是看到類似黑白反轉

的現象這種現象稱之為灰階反轉定義不會產生灰階反轉現象的最大角度為視角也就是

超過這個角度就有可能看到灰階反轉對電視應用而言灰階反轉是無法接受的影像品質

當前視角範圍度量定義仍是沿用七十年代為液晶顯示器而發展的方式即當垂直顯示觀

看顯示器的表現與 CRT 的性能的差異一般最經常使用的視角定義只包括對比度僅簡單地

將最大數位訊號(如 R=G=B=255)的亮度除上最低數位訊號(如 R=G=B=0)的亮度同時

觀測錐體範圍內的對比度大於或等於 10 1 的觀看角度即稱之為視角範圍目前顯示器產

品大都僅以左右水平方向的偏視角範圍為主但是幾項研究曾經表示上述此定義方式無法

與人眼感知的結果有好的關聯並且指出若要改善其與人眼感知品質的對應關係本質上

一個新的度量應該包括亮度變化和色彩差異是至關重要的Yamada 等人(2005)研究證實

了視角視覺評價的數值與對比度呈現低相關卻發現視覺評價與色彩差異(以Euv為單位)

相對地呈現高度相關[1]但這研究的缺點是用 DLP 投影系統投射模擬的影像在投影幕上來

表現視角的依存性並非使用真實的 LCD 和 PDP所以結果會有些爭議特別是同色異譜

的現象會影響實驗的結果

另外有兩種現象也會隨視角不同消費者也容易察覺到影像品質的變化一種是隨著觀

測視角增大斜視角的彩色飽和度會比正視角降低業界稱之為色彩流失(color washout)

另一種是隨著觀測視角增大斜視角的色相會與正視角的色相有差別我們稱之為色偏(color

shift)但是這兩種現象往往也讓終端消費者混淆一起甚至顯示器產業的專業人士也難以

區分其二

再者大部分的研究目的僅僅針對液晶顯示器的視角範圍發展某種新的度量指標可能

無法適用於其他技術的顯示器畢竟對大多數的消費者而言市場上的顧客還是會喜歡對不

同技術顯示器作比較以下分別以光學色度量測法與視覺評價法作對視角範圍的定義進行闡

21 視角之光學色度量測法

顯示器的視角特性的是當以偏斜垂直顯示面的角度時對顯示面中央位置量測全畫面

顯示均一色彩的光學色度值一般習慣視角測量幾何座標表示如圖 2-1 所示在視訊電子協

會 (Video Electronics Standards Association VESA) 的平面顯示器量測標準(FPDM 20)中制

訂的量測方式與評價法為目前大多數製造商所遵循[5]該文件中建議了五種相似的視角量

測的方法該五種方法不同的地方是視角量測數量的多寡列舉如下

(1) 四點水平垂直視角 (Four-point (HampV) viewing angle)

以面板中心為基點量測垂直及水平四個方向視角垂直方向即中心點的上面及下面

水平方向中心點的左邊及右邊

(2) 閾值水平垂直視角 (Threshold H amp V viewing angle)

以螢幕中心為主量測方向為中心點上下左右當亮度與對比降低至正視角 50

處並且滿足色偏值等於 5即定義此為閥值視角範圍

(3) 灰階反轉水平垂直視角 (Gray-scale inversion H amp V viewing angle)

以螢幕中心點為基點量測垂直及水平視角量測 8 階或 16 階灰階找出兩相鄰灰階對比

度變化當對比度為 1 時即定義其為灰階反轉視角範圍

3

(4) 視錐角閾值 (Viewing cone thresholds)

其定義與閾值水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的圓錐

(5) 灰階反轉視錐角 (Gray-scale inversion viewing cone)

其定義與灰階反轉水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的

圓錐體

(方位角 = 0deg90deg180deg270deg分別為觀察

者方向面對顯示面板的右手邊上方左手

邊和下方觀測角 則是相對垂直顯示平面

的偏斜角度)

圖 2-1視角幾何座標

此外該文件也定義一種評量「色彩反轉視錐角」的方法主要概念為利用在不同視角

量測七組三色偏灰階的顏色畫面並計算此三色偏灰階所圍成的色域大小和向量方向但因

只針對低彩度的色彩進行分析與消費者所常見的記憶色或物體色有出入而且也因為計算

出的色域大小與向量無法直接評價不同偏視角的品質優劣所以目前這方法較少人使用

22 視角量測設備

最傳統的量測設備是結合測角分光儀 (goniometer) 和光頻譜輻射儀 (spectroradiometer)

如圖 2-2(a) 所示這仍是目前公認最準確的量測方式因為它採用的是分光頻譜計而非色度

計但是一但量測樣本點數眾多時這方法是極為耗時

第二種設備稱之為成像球面法(Imaging Sphere)如圖 2-2(b)所示它的組成主要元件是

一個類似半球型積分球內部表面鍍上一層低反射的漫射材料球心開出一個量測口內置

一個曲面的二次反射鏡將內部的光分佈投影在此反射鏡再透過影像式的光度計或色度計

取像從光度計或色度計每一個畫數可分析相對應角度的光強度與色度值所以目前產業

往往利用這個方法的量測結果作為其他量測方法的參考值或儀校值

自從 1997 年一家法國公司 Eldim 提出以傅利葉光學機構 (Conoscope) 將顯示器表面一

小區域的放射光轉換至色度計上的面型 CCD 上讓 CCD 上每一個畫數點的訊號代表不同發

光角的強弱如此可以同時量測不同角度也可以幾乎同時獲得亮度與色度值由於其方便性

目前顯示器面板製造商與客戶大多都採用如圖 2-2(c)但是此方法量測範圍很小(約 2 mm)

當觀測角度越大其誤差也越大

Collomb-Patton 等人(2009)比較以上三種量測設備指出成像球面法的光收集效率偏

低並容易受到雜光影響只適合高亮度的顯示器而測角分光儀則需要花費相當多的量測時

間[6]結論認為 Conoscope 的量測方式是最適合的視角量測方法尤其在量測裸眼 3D 顯示

器時角度的解析力也足以勝任所以本計畫將以 Conoscope 的為主要量測設備

0∘

90∘

180∘

270∘

觀測角

方位角

4

(a) Gonioscope (b) Conoscope (c) Imaging Sphere

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖

23 運用色差的視角範圍估測法

Ishikawa 等人(1994)利用灰階影像提出一種評價 LCD 彩色偏移的視角評價法作者們

量測八個灰階視錐角的 CIE Luv色差再分別討論「色度差異」「色相角差異」「彩度差

異」並且觀察個別的統計量如平均值和最大值[3]同時他們進行主觀評量實驗發現色

相角差的最大值與色彩偏移(color shift)的主觀評分資料呈現的相關性最高(相對於平均色相

角差)相反地色彩偏移與彩度差異呈現弱相關這個研究唯一的缺點是只探討早期 TN LCD

灰階影像的視角相依色彩偏移質變缺乏對灰階反轉的觀察與分析

Chen 等人(2006)利用 LCD 的偏視角的色彩飽和度衰減現象提出一種統合閾值度量指

標 Color Saturation Degradation (CSD) [7]其方法是將量測到的色彩三刺激值 CIEXYZ 轉換

到 CIELUV 的色度空間在不考慮亮度的假設下計算偏視角度與垂直視角的色差

22

)()( vuE vu 並以該色度空間色差的恰可辨識差異(Just Noticeable Difference JND)

5倍作為閾值訂定的基準該研究建議用 CSD 003來定義視角範圍CSD的公式摘要如下

030 ddSCSD -------------------------------------------------------------------- 式(2-1)

其中 vuEdS 換句話說將計算出的色差對角作微分其斜率落在003 以內的

即是可接受視角範圍並用三種主色彩紅(R=255 G=0 B=0)綠(R=0 G=255 B=0)藍(R=0

G=0 B=255)作為量測標的色針對這三主色彩的可視角範圍交集後即得到統合的視角範圍

公式描述如下

BGR

BB

GG

RR

CVACVACVACVA

ddSCVA

ddSCVA

ddSCVA

030

030

030

---------------------------------------------------------- 式(2-2)

其中CVARCVAGCVAB為主色彩的可視角範圍CVA 為統合的視角範圍此方法的

缺點是1)沒有考慮亮度隨偏斜視角的變化2)僅對觀察角作微分沒有考慮方位角的

變化3)公式中計算的是只是飽和度的衰減所以計算過程中沒有考量人眼對色相的變化

比飽和度的變化還要敏感4)三主色並不常常出現在一般電視影像上測試色的代表性容易

有爭議5)微分的飽和度變化只能反應影像品質變化區域對於累進的色差或局部微細差異

容易被忽略6)缺乏 CSD 與人眼視覺實驗的相關性數據

Funabiki 等人(2008)採用 Gretagmacbeth 的九個顏色作為量測標的沿水平方向( = 0deg

180deg) 量測觀測角 = 0deg~85deg的色度值並計算每一個測試色的各偏斜角與 = 0deg的色差

顯示器

CCDIris

Field lensFourier

plane

Fourier

opticsImaging

lens

5

vEu 再平均九個顏色同一偏斜角的色差可獲得一條偏斜角對應平均色差的曲線再以

0150 vEu 作為色差閾值以差補方式推算出彩色視角[4]但是此方法的缺點如同文獻中

揭示計算出的CVA與主觀所判定的視角雖有相關但對試驗的三種不同類型的五台顯示器

其結果並不一致此呼應 Ishikawa 等人的研究結果色差與視角品質的相關性並非最高

Lee 等人(2009)利用 CIECAM02 色域體積 QMh 的大小來評價彩色視角範圍實驗中

比較一台 OLED TV兩台 LCD TV 和一台 PDP TV並以垂直觀測角為基線比較四種顯示

器其色域體積降為 50的觀測視角作為比較依據[9]因為該研究並未進行人眼視覺觀測實驗

所以作者提到須作進一步研究 50色域體積的縮減是否可以作為關鍵規格此研究另一個缺

點是無法分析一些消費者最關注的色彩如膚色記憶色和一些非飽和色等等這對視角品

質評價的結果判定會存有風險

Fukai 等人(2010)利用最大亮度對比Gamma 值和色度空間 CIELAB 的色差公式 abE

進行水平和垂直方位角方向的視角範圍主觀實驗結果卻發現色差 abE 與水平方位的相關

性最高所以建議利用色差來測量視角範圍[8]但該研究僅使用全紅全綠全藍全白四

色量測色度值作為該顯示器的視角物理特性而主觀實驗時卻用女性影像和自然景觀影像

文章中並沒有說明其兩者間的關聯該實驗也僅使用單一種類型的一台 LCD 顯示器數據明

顯不足此外對垂直方位的視角物理特性與主觀評量呈現不高的相關性換句話說這個

方法僅適用水平方位觀察角這使得後續研究者會有所困惑

24 視覺心物評量法

Teunissen 等人(2008)用電漿電視和兩種液晶電視(MVA amp IPS)進行視角相關的影像

品質評價和大量的光學量測[2]採取由下而上的統計分析推導出一種相對於垂直角度觀看方

向的亮度降低和色差變化程度對影像品質預測(IQpred)的度量公式如式(2-3)所示作者們以

電漿電視的極限視角範圍作基線並定義可用視角範圍的 IQpred必須大於或等於 67才能用

來說明不同顯示器的品質差異比較

76)()(144135010 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

--------------- 式(2-3)

其中L0ursquo0vrsquo0分別是量測垂直觀測方向高明度灰色(R=G=B=200)的亮度與色度座標

Liursquoivrsquoi 是偏斜視角方向量測到的亮度與色度座標這個實驗由於是將這三種顯示器同時

放在一起作比較換句話說實驗時觀察者可以有互相比較的參考但這會有別於大眾在家

庭使用時並沒有可以參考的顯示器或電視機做為評價的依據所以 Teunissen 等人(2009)又

提出另一個公式較能符合對家庭使用的觀看環境也就是假設家庭觀看者對視角漸變品質變

化是較不挑剔的[10]如式(2-4)所示

360)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLii

i ------------------------------------- 式(2-4)

從上述兩個公式我們發現兩者僅僅在於右方係數的不同如將公式(23)左右都除上 513

整理後可得到式 (2-5)大致說明在賣場觀看與家庭觀看時的品質評價挑剔比率約為

064036=178 倍

640)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

-------------------------------- 式(2-5)

這個方法最大的致命點是只有用一個高明度的灰色色度量測公式與預測模型推導時

也只考量不同灰階色度量測值實際上應用時有些實物色(如水果)或記憶色(如膚色)

6

的色彩視角變化對消費者而言更為重要另外未考慮的是有些暗色部分的評價對 LCD 顯示

器設計而言也是重要評價的依據之一

25 視角模擬影像評量法

一些研究利用模擬 LCD 在各種視角的成像顯示作為判定影像品質的參考

[11][12][13][14]其中有些模擬影像是利用相對應視角的光電轉換函數進行估計[11][12]但

這方法往往隨著與參考點偏差愈大其模擬正確性愈降低此外模擬的影像要在合適的顯示

終端呈現才不會失真也是這個方法的限制之一

例如Jang 等人(2006)用 7x7x7 查表法針對 27 個視角建立其個別的 RGB 對應 CIEXYZ

色度值來進行 2-domain 橫向電場驅動面板(In-Plane Switching IPS)和 8-domain 多域垂直配

向技術面板(Multi-domain Vertical Alignment MVA)液晶電視的模擬[15]作者利用這些模擬視

角影像和真實電視個別進行可接受品質的視角閾值實驗結果發現利用真實電視的可接受視

角和模擬影像有相同趨勢但其間的差異頗大往往真實電視的可接受視角閾值大於模擬的

影像由於作者並未提及他們模擬的影像在何種顯示器上播放所以無法追蹤其模擬的真

實性

Mitsumori等人(2006)則以CIECAM02的色外貌模型進一步模擬人眼適應某種環境光下

LCD 顯示器在不同視角的表現[13]利用比較模擬垂直觀測角的扭曲向列 (Twisted Nematic

TN)液晶型顯示器和光學補償變曲(Optically Compensated Bend OCB)液晶顯示器影像在 CRT

螢幕上顯示其結果證實影像色差02E 與主觀判定影像的差異呈現線性負相關隨後模擬

兩種顯示器在不同方位視角的影像如圖所示此研究的唯一的缺憾是未進一步分析視角色

差的閾值無法量化評斷視角範圍以作為產品規格的參考或標準度量

綜觀以上的文獻收集與探討發現目前針對色彩視角範圍的定義還是未能有明確的解決之

道雖然從運用色差為出發點是許多開發者共通的想法但對測試的色彩與分析計算的過程

仍無法面面俱到此外以上文獻沒有一篇考慮人眼視覺對斜偏視角的對比敏感度是有別於

垂直視角針對這些前人研究的優缺點本計畫將考量實際應用時的計算成本有效的色差

公式測試標的色樣與斜偏視角人眼視覺模型提出一個更為切實的色彩視角範圍評價方式

7

3 研究方法

31 研究流程

就顯示器視角的研究中在上一章已提及許多先前學者的研究並比較其優缺點在此

研究中初步將先摒除外在環境光對顯示器的干擾假設在微暗室內環境下觀看電視的固定

條件下並採用目前國際標準照明委員會建議的 CIEDE2000 為色差計算公式主要執行的步

驟可分為以下九點

(1) 文獻探討

(2) 標的色樣收集與設計

(3) 視角光學量測與顯示器特性分析

(4) 彩色視角範圍演算法程式設計

(5) 指標參數分析包括色差明度差彩度差色相差對比

(6) 偏斜視角衰減因子最適化視覺實驗

(7) TQCVA 模型與程式設計

(8) TQCVA 視覺評價實驗

(9) 多變量統計分析與 TQCVA 最佳化

將以上九步驟繪製為流程圖如以下圖 3-1 所示由圖中可更詳盡的了解整個實驗流程

及內容

圖 3-1研究方法架構與步驟

經過文獻內容討論的過程第一步即是收集顯示器製造商和一般使用者常用的視角評價

色彩與影像作為量測與評價的標的色樣利用 Conoscope 量測所有標的色樣各視角之

CIEXYZ 色度值再將後將所有的色度值轉換到 CIELAB 色度空間接著計算各個偏斜視角

與垂直視角的色差並且獨立分析明度差異對比差異色相差異以及飽和度差異再依據

人眼視覺敏感函數進行修正或補償偏斜視角對明度與色彩的預測作為視角色偏和視角色

流失的品質評價基準

最後再實施一系列人因視覺主觀評價實驗並且挑選數種不同電視螢幕以及日常中

8

常觀看的七個觀測視角將實驗結果與參數指標相互比對進而佐證本研究計畫所提出的新

型色彩視角範圍度量模型以下小節將分別說明採用的方法

32 TQCVA 指標參數

在此章節將依據 31 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

321 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-AlignmentPVA)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(cdm2) 4430 3923 4433

三原色

色度值

R (x y) (06550 03369) (06561 03287) (06487 03355)

G (x y) (03036 06023) (03037 06131) (02833 05992)

B (x y) (01511 00611) (01462 00518) (01467 00523)

322 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 ColorCheckerreg 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

9

323 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=0deg到 80deg每間格為 1deg而方位角 從 0deg到 360deg

每間格為 15deg(其中 0deg和 360deg是重複的只是為了方便程式計算與繪圖)以下從色度空間轉

換色差計算至視覺偏斜視角衰減因子及能量統整進行解析

(a) CIEXYZ 到 CIELa

b

計算

將取樣視角(j k)量測第 i個色樣的CIEXYZi (j k) 依據CIE 1976 Lab的色彩空間計

算其明度 Li(j k) ai (j k) bi (j k)座標和彩度 Ci (j k)公式如式(3-1)

)())(()((

))(

())(

(500)(

))(

())(

(500)(

0088560 ))(

9033(

0088560 16))(

(116)(

2

3131

3131

31

kjikjikji

kjikji

kji

kjikji

kji

kji

kji

kji

baC

Zn

Z

Yn

Yb

Yn

Y

Xn

Xa

YnYYn

Y

YnYYn

Y

L

-------------------------------- 式(3-1)

其中Xn Yn Zn 是參考白的三刺激值一般而言使用各自電視的全白畫面的量測值

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]

(b) 色差 ΔE00

取樣視角(j k)量測第 i 個色樣的 CIEDE2000 色差 E00_i (i k) 是定義為視角(j k)

與垂直觀測角的色彩差異如式(3-2)

21

))(_

)()(_

(

))(_

())(_

())(

(

)(_00

HH

kjab

CC

kjab

T

HH

kjab

CC

kjab

LL

kji

kj

Sk

iH

Sk

iCR

Sk

iH

Sk

iC

Sk

L

iE

-------------------------- 式(3-2)

詳細的計算公式中的權重函數 SLSCSH 與色相角與彩度相互作用因子 RT 可參閱相關文獻

[17]

(c) 明度差 ΔL

首先從 CIELAB Lab和 C計算 a C 和 h

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

IV

圖目錄

圖 2-1視角幾何座標 3

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖 4

圖 3-1研究方法架構與步驟 7

圖 3-2模擬觀看 42 吋電視於 3 倍寬距離 11

圖 3-3衰減因子敏感度模擬 11

圖 3-4衰減因子於正視角下的分佈 11

圖 3-5指標參數計算流程圖 12

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片 13

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度 14

圖 3-8實驗說明訓練圖片 15

圖 3-9主觀實驗實驗排程表 15

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果 16

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈 16

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果 17

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈 17

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果 18

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈 18

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果 19

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈 19

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較 20

圖 4-10色差之能量統整圖 21

圖 4-11明度差之能量統整圖 21

圖 4-12彩度差之能量統整圖 21

圖 4-13色相差之能量統整圖 21

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 23

圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角 23

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像 23

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 24

圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角 24

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像 24

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 25

圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角 25

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像 25

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 26

圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角 26

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像 26

V

圖 4-26面板及視角之交互作用 27

圖 4-27面板及影像之交互作用 27

圖 4-28面板及性別之交互作用 27

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用 28

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用 28

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用 29

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用 29

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差 30

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差 30

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差 30

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差 31

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差 31

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差 32

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差 32

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差 33

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差 34

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差 34

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差 35

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差 35

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖 36

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖 36

VI

表目錄

表 3-1顯示器色彩特性於正視角狀態 8

表 3-2視角光學量測採用標的色樣 8

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值 20

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數 22

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果 22

1

1 緒論

11 前言

顯示器的技術發展日越進步從早期的陰極射線管(Cathode ray tube CRT)技術至目

前的液晶顯示器(Liquid crystal display LCD)和有機發光二極體(organic light-emitting diode

OLED)以技術而言結構上已有顯著的改進平面顯示器的技術日漸取代陰極射線管顯示

器這些不同顯示器技術因構造上的不同在視角的定義上也應有些許差異但至今始終沒

有一個可供使用的視角度量方式

平面顯示器的需求在現今社會中已佔有一席重要的位子在日常生活中舉凡手機電

腦螢幕甚至到客廳房間裡的電視現代人對顯示器的依賴與需求已經近乎無可取代但各

種不同的技術面板都會面臨的問題即是因為觀看視角而造成的色彩流失(color washout)

灰階反轉(gray inversion)視角色偏(color shift)在大型面板更是需要克服的難題

在 CRT 顯示器時代對於視角範圍的定義僅使用亮度對比定義之其亮度對比僅以最大數

位訊號亮度除上最小數位訊號亮度的值計算觀看者錐體範圍內對比大於 101 之範圍定義

出視角範圍至今仍是沿用此方法但是當今消費者對顯示器在硬體技術和高畫質影像品質

的需求已經不可同日而語目前平面顯示器的需求應不僅是亮度品質更要顧及整體影像

品質換句話說彩度和色相的品質保證也成為終端消費者購買意願的重要選項之一

12 研究目的

平面顯示器技術進展快速各種不同的技術面板推陳出新顯示器的關鍵已不僅是在硬

體驅動近日漸漸的開始對影像品質的要求提高但因為不同的技術面板面臨的問題和解

決方針也都不同而在同一塊面板上最易造成影像品質降低的因素就屬觀測視角改變

雖然許多研究學者提出量測與心理物理感知的規範並且和顯示器特性進行比較如 Yamada

等人進行了主觀評價與對比之間的相關性[1]Teunissen 等人也提出由心理物理實驗及光學量

測過程中推導出降低亮度與改變色差的公式[2]但這些在實際執行上卻仍是複雜而不便利

在先前的研究中發現雖已有人提出用色差進行視角的估算如 Ishikawa 等人(1994)[3]

Funabiki 等人(2008)[4]均有提出從不同的色域空間計算色差進而推導視角範圍但總還是

有些考慮不足的地方

本研究提出了一套新的預測計算模型運用感知實驗的結果提出可量化影像品質視角

的指標本研究提出「彩色視角範圍的全面品質指標」 (Total Quality of Color Viewing Angle

TQCVA)將有別以往僅討論亮度的影響來定義視角範圍採用 CIEDE 2000 色差公式的概念

從明度差彩度差以及色相差進行各別討論加入考慮人眼視覺敏感函數隨視角的變化補償

再搭配主觀評價的結果相互比對與驗證本研究將此預測計算模型實際實施在不同技術的顯

示面板上分析不同顯示面板的視角品質特性同時提出一個方法可以分辨灰階反轉視

角色偏及色彩流失提供研發工程師或顧客對該顯示面板影像品質的評價參考期望這樣的

度量法可以便捷且容易的運用在顯示器產業中以因應不同需求的面板技術更快速的預測

並計算出可接受的觀測視角範圍甚至可運用此方法提供面板技術分類和分級上

2

2 文獻探討

顯示器的物理特性會隨著觀看角度明顯的變化特別是採用液晶技術的顯示裝置在愈

大的斜視角往往影像的物理特性改變愈大早期的液晶顯示器甚至會有所謂灰階反轉

(grey-scale inversion)的現象指的是色彩變化和灰階會是以視角為函數成反向的變化理論

上顯示器從 R=G=B=0 灰階(黑色)到 R=G=B=255 灰階(白色)應該是灰階數越高則越亮但是

液晶顯示器在大角度的時候有可能看到低灰階反而比高灰階還亮也就是看到類似黑白反轉

的現象這種現象稱之為灰階反轉定義不會產生灰階反轉現象的最大角度為視角也就是

超過這個角度就有可能看到灰階反轉對電視應用而言灰階反轉是無法接受的影像品質

當前視角範圍度量定義仍是沿用七十年代為液晶顯示器而發展的方式即當垂直顯示觀

看顯示器的表現與 CRT 的性能的差異一般最經常使用的視角定義只包括對比度僅簡單地

將最大數位訊號(如 R=G=B=255)的亮度除上最低數位訊號(如 R=G=B=0)的亮度同時

觀測錐體範圍內的對比度大於或等於 10 1 的觀看角度即稱之為視角範圍目前顯示器產

品大都僅以左右水平方向的偏視角範圍為主但是幾項研究曾經表示上述此定義方式無法

與人眼感知的結果有好的關聯並且指出若要改善其與人眼感知品質的對應關係本質上

一個新的度量應該包括亮度變化和色彩差異是至關重要的Yamada 等人(2005)研究證實

了視角視覺評價的數值與對比度呈現低相關卻發現視覺評價與色彩差異(以Euv為單位)

相對地呈現高度相關[1]但這研究的缺點是用 DLP 投影系統投射模擬的影像在投影幕上來

表現視角的依存性並非使用真實的 LCD 和 PDP所以結果會有些爭議特別是同色異譜

的現象會影響實驗的結果

另外有兩種現象也會隨視角不同消費者也容易察覺到影像品質的變化一種是隨著觀

測視角增大斜視角的彩色飽和度會比正視角降低業界稱之為色彩流失(color washout)

另一種是隨著觀測視角增大斜視角的色相會與正視角的色相有差別我們稱之為色偏(color

shift)但是這兩種現象往往也讓終端消費者混淆一起甚至顯示器產業的專業人士也難以

區分其二

再者大部分的研究目的僅僅針對液晶顯示器的視角範圍發展某種新的度量指標可能

無法適用於其他技術的顯示器畢竟對大多數的消費者而言市場上的顧客還是會喜歡對不

同技術顯示器作比較以下分別以光學色度量測法與視覺評價法作對視角範圍的定義進行闡

21 視角之光學色度量測法

顯示器的視角特性的是當以偏斜垂直顯示面的角度時對顯示面中央位置量測全畫面

顯示均一色彩的光學色度值一般習慣視角測量幾何座標表示如圖 2-1 所示在視訊電子協

會 (Video Electronics Standards Association VESA) 的平面顯示器量測標準(FPDM 20)中制

訂的量測方式與評價法為目前大多數製造商所遵循[5]該文件中建議了五種相似的視角量

測的方法該五種方法不同的地方是視角量測數量的多寡列舉如下

(1) 四點水平垂直視角 (Four-point (HampV) viewing angle)

以面板中心為基點量測垂直及水平四個方向視角垂直方向即中心點的上面及下面

水平方向中心點的左邊及右邊

(2) 閾值水平垂直視角 (Threshold H amp V viewing angle)

以螢幕中心為主量測方向為中心點上下左右當亮度與對比降低至正視角 50

處並且滿足色偏值等於 5即定義此為閥值視角範圍

(3) 灰階反轉水平垂直視角 (Gray-scale inversion H amp V viewing angle)

以螢幕中心點為基點量測垂直及水平視角量測 8 階或 16 階灰階找出兩相鄰灰階對比

度變化當對比度為 1 時即定義其為灰階反轉視角範圍

3

(4) 視錐角閾值 (Viewing cone thresholds)

其定義與閾值水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的圓錐

(5) 灰階反轉視錐角 (Gray-scale inversion viewing cone)

其定義與灰階反轉水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的

圓錐體

(方位角 = 0deg90deg180deg270deg分別為觀察

者方向面對顯示面板的右手邊上方左手

邊和下方觀測角 則是相對垂直顯示平面

的偏斜角度)

圖 2-1視角幾何座標

此外該文件也定義一種評量「色彩反轉視錐角」的方法主要概念為利用在不同視角

量測七組三色偏灰階的顏色畫面並計算此三色偏灰階所圍成的色域大小和向量方向但因

只針對低彩度的色彩進行分析與消費者所常見的記憶色或物體色有出入而且也因為計算

出的色域大小與向量無法直接評價不同偏視角的品質優劣所以目前這方法較少人使用

22 視角量測設備

最傳統的量測設備是結合測角分光儀 (goniometer) 和光頻譜輻射儀 (spectroradiometer)

如圖 2-2(a) 所示這仍是目前公認最準確的量測方式因為它採用的是分光頻譜計而非色度

計但是一但量測樣本點數眾多時這方法是極為耗時

第二種設備稱之為成像球面法(Imaging Sphere)如圖 2-2(b)所示它的組成主要元件是

一個類似半球型積分球內部表面鍍上一層低反射的漫射材料球心開出一個量測口內置

一個曲面的二次反射鏡將內部的光分佈投影在此反射鏡再透過影像式的光度計或色度計

取像從光度計或色度計每一個畫數可分析相對應角度的光強度與色度值所以目前產業

往往利用這個方法的量測結果作為其他量測方法的參考值或儀校值

自從 1997 年一家法國公司 Eldim 提出以傅利葉光學機構 (Conoscope) 將顯示器表面一

小區域的放射光轉換至色度計上的面型 CCD 上讓 CCD 上每一個畫數點的訊號代表不同發

光角的強弱如此可以同時量測不同角度也可以幾乎同時獲得亮度與色度值由於其方便性

目前顯示器面板製造商與客戶大多都採用如圖 2-2(c)但是此方法量測範圍很小(約 2 mm)

當觀測角度越大其誤差也越大

Collomb-Patton 等人(2009)比較以上三種量測設備指出成像球面法的光收集效率偏

低並容易受到雜光影響只適合高亮度的顯示器而測角分光儀則需要花費相當多的量測時

間[6]結論認為 Conoscope 的量測方式是最適合的視角量測方法尤其在量測裸眼 3D 顯示

器時角度的解析力也足以勝任所以本計畫將以 Conoscope 的為主要量測設備

0∘

90∘

180∘

270∘

觀測角

方位角

4

(a) Gonioscope (b) Conoscope (c) Imaging Sphere

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖

23 運用色差的視角範圍估測法

Ishikawa 等人(1994)利用灰階影像提出一種評價 LCD 彩色偏移的視角評價法作者們

量測八個灰階視錐角的 CIE Luv色差再分別討論「色度差異」「色相角差異」「彩度差

異」並且觀察個別的統計量如平均值和最大值[3]同時他們進行主觀評量實驗發現色

相角差的最大值與色彩偏移(color shift)的主觀評分資料呈現的相關性最高(相對於平均色相

角差)相反地色彩偏移與彩度差異呈現弱相關這個研究唯一的缺點是只探討早期 TN LCD

灰階影像的視角相依色彩偏移質變缺乏對灰階反轉的觀察與分析

Chen 等人(2006)利用 LCD 的偏視角的色彩飽和度衰減現象提出一種統合閾值度量指

標 Color Saturation Degradation (CSD) [7]其方法是將量測到的色彩三刺激值 CIEXYZ 轉換

到 CIELUV 的色度空間在不考慮亮度的假設下計算偏視角度與垂直視角的色差

22

)()( vuE vu 並以該色度空間色差的恰可辨識差異(Just Noticeable Difference JND)

5倍作為閾值訂定的基準該研究建議用 CSD 003來定義視角範圍CSD的公式摘要如下

030 ddSCSD -------------------------------------------------------------------- 式(2-1)

其中 vuEdS 換句話說將計算出的色差對角作微分其斜率落在003 以內的

即是可接受視角範圍並用三種主色彩紅(R=255 G=0 B=0)綠(R=0 G=255 B=0)藍(R=0

G=0 B=255)作為量測標的色針對這三主色彩的可視角範圍交集後即得到統合的視角範圍

公式描述如下

BGR

BB

GG

RR

CVACVACVACVA

ddSCVA

ddSCVA

ddSCVA

030

030

030

---------------------------------------------------------- 式(2-2)

其中CVARCVAGCVAB為主色彩的可視角範圍CVA 為統合的視角範圍此方法的

缺點是1)沒有考慮亮度隨偏斜視角的變化2)僅對觀察角作微分沒有考慮方位角的

變化3)公式中計算的是只是飽和度的衰減所以計算過程中沒有考量人眼對色相的變化

比飽和度的變化還要敏感4)三主色並不常常出現在一般電視影像上測試色的代表性容易

有爭議5)微分的飽和度變化只能反應影像品質變化區域對於累進的色差或局部微細差異

容易被忽略6)缺乏 CSD 與人眼視覺實驗的相關性數據

Funabiki 等人(2008)採用 Gretagmacbeth 的九個顏色作為量測標的沿水平方向( = 0deg

180deg) 量測觀測角 = 0deg~85deg的色度值並計算每一個測試色的各偏斜角與 = 0deg的色差

顯示器

CCDIris

Field lensFourier

plane

Fourier

opticsImaging

lens

5

vEu 再平均九個顏色同一偏斜角的色差可獲得一條偏斜角對應平均色差的曲線再以

0150 vEu 作為色差閾值以差補方式推算出彩色視角[4]但是此方法的缺點如同文獻中

揭示計算出的CVA與主觀所判定的視角雖有相關但對試驗的三種不同類型的五台顯示器

其結果並不一致此呼應 Ishikawa 等人的研究結果色差與視角品質的相關性並非最高

Lee 等人(2009)利用 CIECAM02 色域體積 QMh 的大小來評價彩色視角範圍實驗中

比較一台 OLED TV兩台 LCD TV 和一台 PDP TV並以垂直觀測角為基線比較四種顯示

器其色域體積降為 50的觀測視角作為比較依據[9]因為該研究並未進行人眼視覺觀測實驗

所以作者提到須作進一步研究 50色域體積的縮減是否可以作為關鍵規格此研究另一個缺

點是無法分析一些消費者最關注的色彩如膚色記憶色和一些非飽和色等等這對視角品

質評價的結果判定會存有風險

Fukai 等人(2010)利用最大亮度對比Gamma 值和色度空間 CIELAB 的色差公式 abE

進行水平和垂直方位角方向的視角範圍主觀實驗結果卻發現色差 abE 與水平方位的相關

性最高所以建議利用色差來測量視角範圍[8]但該研究僅使用全紅全綠全藍全白四

色量測色度值作為該顯示器的視角物理特性而主觀實驗時卻用女性影像和自然景觀影像

文章中並沒有說明其兩者間的關聯該實驗也僅使用單一種類型的一台 LCD 顯示器數據明

顯不足此外對垂直方位的視角物理特性與主觀評量呈現不高的相關性換句話說這個

方法僅適用水平方位觀察角這使得後續研究者會有所困惑

24 視覺心物評量法

Teunissen 等人(2008)用電漿電視和兩種液晶電視(MVA amp IPS)進行視角相關的影像

品質評價和大量的光學量測[2]採取由下而上的統計分析推導出一種相對於垂直角度觀看方

向的亮度降低和色差變化程度對影像品質預測(IQpred)的度量公式如式(2-3)所示作者們以

電漿電視的極限視角範圍作基線並定義可用視角範圍的 IQpred必須大於或等於 67才能用

來說明不同顯示器的品質差異比較

76)()(144135010 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

--------------- 式(2-3)

其中L0ursquo0vrsquo0分別是量測垂直觀測方向高明度灰色(R=G=B=200)的亮度與色度座標

Liursquoivrsquoi 是偏斜視角方向量測到的亮度與色度座標這個實驗由於是將這三種顯示器同時

放在一起作比較換句話說實驗時觀察者可以有互相比較的參考但這會有別於大眾在家

庭使用時並沒有可以參考的顯示器或電視機做為評價的依據所以 Teunissen 等人(2009)又

提出另一個公式較能符合對家庭使用的觀看環境也就是假設家庭觀看者對視角漸變品質變

化是較不挑剔的[10]如式(2-4)所示

360)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLii

i ------------------------------------- 式(2-4)

從上述兩個公式我們發現兩者僅僅在於右方係數的不同如將公式(23)左右都除上 513

整理後可得到式 (2-5)大致說明在賣場觀看與家庭觀看時的品質評價挑剔比率約為

064036=178 倍

640)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

-------------------------------- 式(2-5)

這個方法最大的致命點是只有用一個高明度的灰色色度量測公式與預測模型推導時

也只考量不同灰階色度量測值實際上應用時有些實物色(如水果)或記憶色(如膚色)

6

的色彩視角變化對消費者而言更為重要另外未考慮的是有些暗色部分的評價對 LCD 顯示

器設計而言也是重要評價的依據之一

25 視角模擬影像評量法

一些研究利用模擬 LCD 在各種視角的成像顯示作為判定影像品質的參考

[11][12][13][14]其中有些模擬影像是利用相對應視角的光電轉換函數進行估計[11][12]但

這方法往往隨著與參考點偏差愈大其模擬正確性愈降低此外模擬的影像要在合適的顯示

終端呈現才不會失真也是這個方法的限制之一

例如Jang 等人(2006)用 7x7x7 查表法針對 27 個視角建立其個別的 RGB 對應 CIEXYZ

色度值來進行 2-domain 橫向電場驅動面板(In-Plane Switching IPS)和 8-domain 多域垂直配

向技術面板(Multi-domain Vertical Alignment MVA)液晶電視的模擬[15]作者利用這些模擬視

角影像和真實電視個別進行可接受品質的視角閾值實驗結果發現利用真實電視的可接受視

角和模擬影像有相同趨勢但其間的差異頗大往往真實電視的可接受視角閾值大於模擬的

影像由於作者並未提及他們模擬的影像在何種顯示器上播放所以無法追蹤其模擬的真

實性

Mitsumori等人(2006)則以CIECAM02的色外貌模型進一步模擬人眼適應某種環境光下

LCD 顯示器在不同視角的表現[13]利用比較模擬垂直觀測角的扭曲向列 (Twisted Nematic

TN)液晶型顯示器和光學補償變曲(Optically Compensated Bend OCB)液晶顯示器影像在 CRT

螢幕上顯示其結果證實影像色差02E 與主觀判定影像的差異呈現線性負相關隨後模擬

兩種顯示器在不同方位視角的影像如圖所示此研究的唯一的缺憾是未進一步分析視角色

差的閾值無法量化評斷視角範圍以作為產品規格的參考或標準度量

綜觀以上的文獻收集與探討發現目前針對色彩視角範圍的定義還是未能有明確的解決之

道雖然從運用色差為出發點是許多開發者共通的想法但對測試的色彩與分析計算的過程

仍無法面面俱到此外以上文獻沒有一篇考慮人眼視覺對斜偏視角的對比敏感度是有別於

垂直視角針對這些前人研究的優缺點本計畫將考量實際應用時的計算成本有效的色差

公式測試標的色樣與斜偏視角人眼視覺模型提出一個更為切實的色彩視角範圍評價方式

7

3 研究方法

31 研究流程

就顯示器視角的研究中在上一章已提及許多先前學者的研究並比較其優缺點在此

研究中初步將先摒除外在環境光對顯示器的干擾假設在微暗室內環境下觀看電視的固定

條件下並採用目前國際標準照明委員會建議的 CIEDE2000 為色差計算公式主要執行的步

驟可分為以下九點

(1) 文獻探討

(2) 標的色樣收集與設計

(3) 視角光學量測與顯示器特性分析

(4) 彩色視角範圍演算法程式設計

(5) 指標參數分析包括色差明度差彩度差色相差對比

(6) 偏斜視角衰減因子最適化視覺實驗

(7) TQCVA 模型與程式設計

(8) TQCVA 視覺評價實驗

(9) 多變量統計分析與 TQCVA 最佳化

將以上九步驟繪製為流程圖如以下圖 3-1 所示由圖中可更詳盡的了解整個實驗流程

及內容

圖 3-1研究方法架構與步驟

經過文獻內容討論的過程第一步即是收集顯示器製造商和一般使用者常用的視角評價

色彩與影像作為量測與評價的標的色樣利用 Conoscope 量測所有標的色樣各視角之

CIEXYZ 色度值再將後將所有的色度值轉換到 CIELAB 色度空間接著計算各個偏斜視角

與垂直視角的色差並且獨立分析明度差異對比差異色相差異以及飽和度差異再依據

人眼視覺敏感函數進行修正或補償偏斜視角對明度與色彩的預測作為視角色偏和視角色

流失的品質評價基準

最後再實施一系列人因視覺主觀評價實驗並且挑選數種不同電視螢幕以及日常中

8

常觀看的七個觀測視角將實驗結果與參數指標相互比對進而佐證本研究計畫所提出的新

型色彩視角範圍度量模型以下小節將分別說明採用的方法

32 TQCVA 指標參數

在此章節將依據 31 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

321 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-AlignmentPVA)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(cdm2) 4430 3923 4433

三原色

色度值

R (x y) (06550 03369) (06561 03287) (06487 03355)

G (x y) (03036 06023) (03037 06131) (02833 05992)

B (x y) (01511 00611) (01462 00518) (01467 00523)

322 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 ColorCheckerreg 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

9

323 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=0deg到 80deg每間格為 1deg而方位角 從 0deg到 360deg

每間格為 15deg(其中 0deg和 360deg是重複的只是為了方便程式計算與繪圖)以下從色度空間轉

換色差計算至視覺偏斜視角衰減因子及能量統整進行解析

(a) CIEXYZ 到 CIELa

b

計算

將取樣視角(j k)量測第 i個色樣的CIEXYZi (j k) 依據CIE 1976 Lab的色彩空間計

算其明度 Li(j k) ai (j k) bi (j k)座標和彩度 Ci (j k)公式如式(3-1)

)())(()((

))(

())(

(500)(

))(

())(

(500)(

0088560 ))(

9033(

0088560 16))(

(116)(

2

3131

3131

31

kjikjikji

kjikji

kji

kjikji

kji

kji

kji

kji

baC

Zn

Z

Yn

Yb

Yn

Y

Xn

Xa

YnYYn

Y

YnYYn

Y

L

-------------------------------- 式(3-1)

其中Xn Yn Zn 是參考白的三刺激值一般而言使用各自電視的全白畫面的量測值

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]

(b) 色差 ΔE00

取樣視角(j k)量測第 i 個色樣的 CIEDE2000 色差 E00_i (i k) 是定義為視角(j k)

與垂直觀測角的色彩差異如式(3-2)

21

))(_

)()(_

(

))(_

())(_

())(

(

)(_00

HH

kjab

CC

kjab

T

HH

kjab

CC

kjab

LL

kji

kj

Sk

iH

Sk

iCR

Sk

iH

Sk

iC

Sk

L

iE

-------------------------- 式(3-2)

詳細的計算公式中的權重函數 SLSCSH 與色相角與彩度相互作用因子 RT 可參閱相關文獻

[17]

(c) 明度差 ΔL

首先從 CIELAB Lab和 C計算 a C 和 h

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

V

圖 4-26面板及視角之交互作用 27

圖 4-27面板及影像之交互作用 27

圖 4-28面板及性別之交互作用 27

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用 28

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用 28

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用 29

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用 29

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差 30

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差 30

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差 30

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差 31

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差 31

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差 32

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差 32

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差 33

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差 34

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差 34

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差 35

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差 35

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖 36

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖 36

VI

表目錄

表 3-1顯示器色彩特性於正視角狀態 8

表 3-2視角光學量測採用標的色樣 8

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值 20

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數 22

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果 22

1

1 緒論

11 前言

顯示器的技術發展日越進步從早期的陰極射線管(Cathode ray tube CRT)技術至目

前的液晶顯示器(Liquid crystal display LCD)和有機發光二極體(organic light-emitting diode

OLED)以技術而言結構上已有顯著的改進平面顯示器的技術日漸取代陰極射線管顯示

器這些不同顯示器技術因構造上的不同在視角的定義上也應有些許差異但至今始終沒

有一個可供使用的視角度量方式

平面顯示器的需求在現今社會中已佔有一席重要的位子在日常生活中舉凡手機電

腦螢幕甚至到客廳房間裡的電視現代人對顯示器的依賴與需求已經近乎無可取代但各

種不同的技術面板都會面臨的問題即是因為觀看視角而造成的色彩流失(color washout)

灰階反轉(gray inversion)視角色偏(color shift)在大型面板更是需要克服的難題

在 CRT 顯示器時代對於視角範圍的定義僅使用亮度對比定義之其亮度對比僅以最大數

位訊號亮度除上最小數位訊號亮度的值計算觀看者錐體範圍內對比大於 101 之範圍定義

出視角範圍至今仍是沿用此方法但是當今消費者對顯示器在硬體技術和高畫質影像品質

的需求已經不可同日而語目前平面顯示器的需求應不僅是亮度品質更要顧及整體影像

品質換句話說彩度和色相的品質保證也成為終端消費者購買意願的重要選項之一

12 研究目的

平面顯示器技術進展快速各種不同的技術面板推陳出新顯示器的關鍵已不僅是在硬

體驅動近日漸漸的開始對影像品質的要求提高但因為不同的技術面板面臨的問題和解

決方針也都不同而在同一塊面板上最易造成影像品質降低的因素就屬觀測視角改變

雖然許多研究學者提出量測與心理物理感知的規範並且和顯示器特性進行比較如 Yamada

等人進行了主觀評價與對比之間的相關性[1]Teunissen 等人也提出由心理物理實驗及光學量

測過程中推導出降低亮度與改變色差的公式[2]但這些在實際執行上卻仍是複雜而不便利

在先前的研究中發現雖已有人提出用色差進行視角的估算如 Ishikawa 等人(1994)[3]

Funabiki 等人(2008)[4]均有提出從不同的色域空間計算色差進而推導視角範圍但總還是

有些考慮不足的地方

本研究提出了一套新的預測計算模型運用感知實驗的結果提出可量化影像品質視角

的指標本研究提出「彩色視角範圍的全面品質指標」 (Total Quality of Color Viewing Angle

TQCVA)將有別以往僅討論亮度的影響來定義視角範圍採用 CIEDE 2000 色差公式的概念

從明度差彩度差以及色相差進行各別討論加入考慮人眼視覺敏感函數隨視角的變化補償

再搭配主觀評價的結果相互比對與驗證本研究將此預測計算模型實際實施在不同技術的顯

示面板上分析不同顯示面板的視角品質特性同時提出一個方法可以分辨灰階反轉視

角色偏及色彩流失提供研發工程師或顧客對該顯示面板影像品質的評價參考期望這樣的

度量法可以便捷且容易的運用在顯示器產業中以因應不同需求的面板技術更快速的預測

並計算出可接受的觀測視角範圍甚至可運用此方法提供面板技術分類和分級上

2

2 文獻探討

顯示器的物理特性會隨著觀看角度明顯的變化特別是採用液晶技術的顯示裝置在愈

大的斜視角往往影像的物理特性改變愈大早期的液晶顯示器甚至會有所謂灰階反轉

(grey-scale inversion)的現象指的是色彩變化和灰階會是以視角為函數成反向的變化理論

上顯示器從 R=G=B=0 灰階(黑色)到 R=G=B=255 灰階(白色)應該是灰階數越高則越亮但是

液晶顯示器在大角度的時候有可能看到低灰階反而比高灰階還亮也就是看到類似黑白反轉

的現象這種現象稱之為灰階反轉定義不會產生灰階反轉現象的最大角度為視角也就是

超過這個角度就有可能看到灰階反轉對電視應用而言灰階反轉是無法接受的影像品質

當前視角範圍度量定義仍是沿用七十年代為液晶顯示器而發展的方式即當垂直顯示觀

看顯示器的表現與 CRT 的性能的差異一般最經常使用的視角定義只包括對比度僅簡單地

將最大數位訊號(如 R=G=B=255)的亮度除上最低數位訊號(如 R=G=B=0)的亮度同時

觀測錐體範圍內的對比度大於或等於 10 1 的觀看角度即稱之為視角範圍目前顯示器產

品大都僅以左右水平方向的偏視角範圍為主但是幾項研究曾經表示上述此定義方式無法

與人眼感知的結果有好的關聯並且指出若要改善其與人眼感知品質的對應關係本質上

一個新的度量應該包括亮度變化和色彩差異是至關重要的Yamada 等人(2005)研究證實

了視角視覺評價的數值與對比度呈現低相關卻發現視覺評價與色彩差異(以Euv為單位)

相對地呈現高度相關[1]但這研究的缺點是用 DLP 投影系統投射模擬的影像在投影幕上來

表現視角的依存性並非使用真實的 LCD 和 PDP所以結果會有些爭議特別是同色異譜

的現象會影響實驗的結果

另外有兩種現象也會隨視角不同消費者也容易察覺到影像品質的變化一種是隨著觀

測視角增大斜視角的彩色飽和度會比正視角降低業界稱之為色彩流失(color washout)

另一種是隨著觀測視角增大斜視角的色相會與正視角的色相有差別我們稱之為色偏(color

shift)但是這兩種現象往往也讓終端消費者混淆一起甚至顯示器產業的專業人士也難以

區分其二

再者大部分的研究目的僅僅針對液晶顯示器的視角範圍發展某種新的度量指標可能

無法適用於其他技術的顯示器畢竟對大多數的消費者而言市場上的顧客還是會喜歡對不

同技術顯示器作比較以下分別以光學色度量測法與視覺評價法作對視角範圍的定義進行闡

21 視角之光學色度量測法

顯示器的視角特性的是當以偏斜垂直顯示面的角度時對顯示面中央位置量測全畫面

顯示均一色彩的光學色度值一般習慣視角測量幾何座標表示如圖 2-1 所示在視訊電子協

會 (Video Electronics Standards Association VESA) 的平面顯示器量測標準(FPDM 20)中制

訂的量測方式與評價法為目前大多數製造商所遵循[5]該文件中建議了五種相似的視角量

測的方法該五種方法不同的地方是視角量測數量的多寡列舉如下

(1) 四點水平垂直視角 (Four-point (HampV) viewing angle)

以面板中心為基點量測垂直及水平四個方向視角垂直方向即中心點的上面及下面

水平方向中心點的左邊及右邊

(2) 閾值水平垂直視角 (Threshold H amp V viewing angle)

以螢幕中心為主量測方向為中心點上下左右當亮度與對比降低至正視角 50

處並且滿足色偏值等於 5即定義此為閥值視角範圍

(3) 灰階反轉水平垂直視角 (Gray-scale inversion H amp V viewing angle)

以螢幕中心點為基點量測垂直及水平視角量測 8 階或 16 階灰階找出兩相鄰灰階對比

度變化當對比度為 1 時即定義其為灰階反轉視角範圍

3

(4) 視錐角閾值 (Viewing cone thresholds)

其定義與閾值水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的圓錐

(5) 灰階反轉視錐角 (Gray-scale inversion viewing cone)

其定義與灰階反轉水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的

圓錐體

(方位角 = 0deg90deg180deg270deg分別為觀察

者方向面對顯示面板的右手邊上方左手

邊和下方觀測角 則是相對垂直顯示平面

的偏斜角度)

圖 2-1視角幾何座標

此外該文件也定義一種評量「色彩反轉視錐角」的方法主要概念為利用在不同視角

量測七組三色偏灰階的顏色畫面並計算此三色偏灰階所圍成的色域大小和向量方向但因

只針對低彩度的色彩進行分析與消費者所常見的記憶色或物體色有出入而且也因為計算

出的色域大小與向量無法直接評價不同偏視角的品質優劣所以目前這方法較少人使用

22 視角量測設備

最傳統的量測設備是結合測角分光儀 (goniometer) 和光頻譜輻射儀 (spectroradiometer)

如圖 2-2(a) 所示這仍是目前公認最準確的量測方式因為它採用的是分光頻譜計而非色度

計但是一但量測樣本點數眾多時這方法是極為耗時

第二種設備稱之為成像球面法(Imaging Sphere)如圖 2-2(b)所示它的組成主要元件是

一個類似半球型積分球內部表面鍍上一層低反射的漫射材料球心開出一個量測口內置

一個曲面的二次反射鏡將內部的光分佈投影在此反射鏡再透過影像式的光度計或色度計

取像從光度計或色度計每一個畫數可分析相對應角度的光強度與色度值所以目前產業

往往利用這個方法的量測結果作為其他量測方法的參考值或儀校值

自從 1997 年一家法國公司 Eldim 提出以傅利葉光學機構 (Conoscope) 將顯示器表面一

小區域的放射光轉換至色度計上的面型 CCD 上讓 CCD 上每一個畫數點的訊號代表不同發

光角的強弱如此可以同時量測不同角度也可以幾乎同時獲得亮度與色度值由於其方便性

目前顯示器面板製造商與客戶大多都採用如圖 2-2(c)但是此方法量測範圍很小(約 2 mm)

當觀測角度越大其誤差也越大

Collomb-Patton 等人(2009)比較以上三種量測設備指出成像球面法的光收集效率偏

低並容易受到雜光影響只適合高亮度的顯示器而測角分光儀則需要花費相當多的量測時

間[6]結論認為 Conoscope 的量測方式是最適合的視角量測方法尤其在量測裸眼 3D 顯示

器時角度的解析力也足以勝任所以本計畫將以 Conoscope 的為主要量測設備

0∘

90∘

180∘

270∘

觀測角

方位角

4

(a) Gonioscope (b) Conoscope (c) Imaging Sphere

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖

23 運用色差的視角範圍估測法

Ishikawa 等人(1994)利用灰階影像提出一種評價 LCD 彩色偏移的視角評價法作者們

量測八個灰階視錐角的 CIE Luv色差再分別討論「色度差異」「色相角差異」「彩度差

異」並且觀察個別的統計量如平均值和最大值[3]同時他們進行主觀評量實驗發現色

相角差的最大值與色彩偏移(color shift)的主觀評分資料呈現的相關性最高(相對於平均色相

角差)相反地色彩偏移與彩度差異呈現弱相關這個研究唯一的缺點是只探討早期 TN LCD

灰階影像的視角相依色彩偏移質變缺乏對灰階反轉的觀察與分析

Chen 等人(2006)利用 LCD 的偏視角的色彩飽和度衰減現象提出一種統合閾值度量指

標 Color Saturation Degradation (CSD) [7]其方法是將量測到的色彩三刺激值 CIEXYZ 轉換

到 CIELUV 的色度空間在不考慮亮度的假設下計算偏視角度與垂直視角的色差

22

)()( vuE vu 並以該色度空間色差的恰可辨識差異(Just Noticeable Difference JND)

5倍作為閾值訂定的基準該研究建議用 CSD 003來定義視角範圍CSD的公式摘要如下

030 ddSCSD -------------------------------------------------------------------- 式(2-1)

其中 vuEdS 換句話說將計算出的色差對角作微分其斜率落在003 以內的

即是可接受視角範圍並用三種主色彩紅(R=255 G=0 B=0)綠(R=0 G=255 B=0)藍(R=0

G=0 B=255)作為量測標的色針對這三主色彩的可視角範圍交集後即得到統合的視角範圍

公式描述如下

BGR

BB

GG

RR

CVACVACVACVA

ddSCVA

ddSCVA

ddSCVA

030

030

030

---------------------------------------------------------- 式(2-2)

其中CVARCVAGCVAB為主色彩的可視角範圍CVA 為統合的視角範圍此方法的

缺點是1)沒有考慮亮度隨偏斜視角的變化2)僅對觀察角作微分沒有考慮方位角的

變化3)公式中計算的是只是飽和度的衰減所以計算過程中沒有考量人眼對色相的變化

比飽和度的變化還要敏感4)三主色並不常常出現在一般電視影像上測試色的代表性容易

有爭議5)微分的飽和度變化只能反應影像品質變化區域對於累進的色差或局部微細差異

容易被忽略6)缺乏 CSD 與人眼視覺實驗的相關性數據

Funabiki 等人(2008)採用 Gretagmacbeth 的九個顏色作為量測標的沿水平方向( = 0deg

180deg) 量測觀測角 = 0deg~85deg的色度值並計算每一個測試色的各偏斜角與 = 0deg的色差

顯示器

CCDIris

Field lensFourier

plane

Fourier

opticsImaging

lens

5

vEu 再平均九個顏色同一偏斜角的色差可獲得一條偏斜角對應平均色差的曲線再以

0150 vEu 作為色差閾值以差補方式推算出彩色視角[4]但是此方法的缺點如同文獻中

揭示計算出的CVA與主觀所判定的視角雖有相關但對試驗的三種不同類型的五台顯示器

其結果並不一致此呼應 Ishikawa 等人的研究結果色差與視角品質的相關性並非最高

Lee 等人(2009)利用 CIECAM02 色域體積 QMh 的大小來評價彩色視角範圍實驗中

比較一台 OLED TV兩台 LCD TV 和一台 PDP TV並以垂直觀測角為基線比較四種顯示

器其色域體積降為 50的觀測視角作為比較依據[9]因為該研究並未進行人眼視覺觀測實驗

所以作者提到須作進一步研究 50色域體積的縮減是否可以作為關鍵規格此研究另一個缺

點是無法分析一些消費者最關注的色彩如膚色記憶色和一些非飽和色等等這對視角品

質評價的結果判定會存有風險

Fukai 等人(2010)利用最大亮度對比Gamma 值和色度空間 CIELAB 的色差公式 abE

進行水平和垂直方位角方向的視角範圍主觀實驗結果卻發現色差 abE 與水平方位的相關

性最高所以建議利用色差來測量視角範圍[8]但該研究僅使用全紅全綠全藍全白四

色量測色度值作為該顯示器的視角物理特性而主觀實驗時卻用女性影像和自然景觀影像

文章中並沒有說明其兩者間的關聯該實驗也僅使用單一種類型的一台 LCD 顯示器數據明

顯不足此外對垂直方位的視角物理特性與主觀評量呈現不高的相關性換句話說這個

方法僅適用水平方位觀察角這使得後續研究者會有所困惑

24 視覺心物評量法

Teunissen 等人(2008)用電漿電視和兩種液晶電視(MVA amp IPS)進行視角相關的影像

品質評價和大量的光學量測[2]採取由下而上的統計分析推導出一種相對於垂直角度觀看方

向的亮度降低和色差變化程度對影像品質預測(IQpred)的度量公式如式(2-3)所示作者們以

電漿電視的極限視角範圍作基線並定義可用視角範圍的 IQpred必須大於或等於 67才能用

來說明不同顯示器的品質差異比較

76)()(144135010 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

--------------- 式(2-3)

其中L0ursquo0vrsquo0分別是量測垂直觀測方向高明度灰色(R=G=B=200)的亮度與色度座標

Liursquoivrsquoi 是偏斜視角方向量測到的亮度與色度座標這個實驗由於是將這三種顯示器同時

放在一起作比較換句話說實驗時觀察者可以有互相比較的參考但這會有別於大眾在家

庭使用時並沒有可以參考的顯示器或電視機做為評價的依據所以 Teunissen 等人(2009)又

提出另一個公式較能符合對家庭使用的觀看環境也就是假設家庭觀看者對視角漸變品質變

化是較不挑剔的[10]如式(2-4)所示

360)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLii

i ------------------------------------- 式(2-4)

從上述兩個公式我們發現兩者僅僅在於右方係數的不同如將公式(23)左右都除上 513

整理後可得到式 (2-5)大致說明在賣場觀看與家庭觀看時的品質評價挑剔比率約為

064036=178 倍

640)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

-------------------------------- 式(2-5)

這個方法最大的致命點是只有用一個高明度的灰色色度量測公式與預測模型推導時

也只考量不同灰階色度量測值實際上應用時有些實物色(如水果)或記憶色(如膚色)

6

的色彩視角變化對消費者而言更為重要另外未考慮的是有些暗色部分的評價對 LCD 顯示

器設計而言也是重要評價的依據之一

25 視角模擬影像評量法

一些研究利用模擬 LCD 在各種視角的成像顯示作為判定影像品質的參考

[11][12][13][14]其中有些模擬影像是利用相對應視角的光電轉換函數進行估計[11][12]但

這方法往往隨著與參考點偏差愈大其模擬正確性愈降低此外模擬的影像要在合適的顯示

終端呈現才不會失真也是這個方法的限制之一

例如Jang 等人(2006)用 7x7x7 查表法針對 27 個視角建立其個別的 RGB 對應 CIEXYZ

色度值來進行 2-domain 橫向電場驅動面板(In-Plane Switching IPS)和 8-domain 多域垂直配

向技術面板(Multi-domain Vertical Alignment MVA)液晶電視的模擬[15]作者利用這些模擬視

角影像和真實電視個別進行可接受品質的視角閾值實驗結果發現利用真實電視的可接受視

角和模擬影像有相同趨勢但其間的差異頗大往往真實電視的可接受視角閾值大於模擬的

影像由於作者並未提及他們模擬的影像在何種顯示器上播放所以無法追蹤其模擬的真

實性

Mitsumori等人(2006)則以CIECAM02的色外貌模型進一步模擬人眼適應某種環境光下

LCD 顯示器在不同視角的表現[13]利用比較模擬垂直觀測角的扭曲向列 (Twisted Nematic

TN)液晶型顯示器和光學補償變曲(Optically Compensated Bend OCB)液晶顯示器影像在 CRT

螢幕上顯示其結果證實影像色差02E 與主觀判定影像的差異呈現線性負相關隨後模擬

兩種顯示器在不同方位視角的影像如圖所示此研究的唯一的缺憾是未進一步分析視角色

差的閾值無法量化評斷視角範圍以作為產品規格的參考或標準度量

綜觀以上的文獻收集與探討發現目前針對色彩視角範圍的定義還是未能有明確的解決之

道雖然從運用色差為出發點是許多開發者共通的想法但對測試的色彩與分析計算的過程

仍無法面面俱到此外以上文獻沒有一篇考慮人眼視覺對斜偏視角的對比敏感度是有別於

垂直視角針對這些前人研究的優缺點本計畫將考量實際應用時的計算成本有效的色差

公式測試標的色樣與斜偏視角人眼視覺模型提出一個更為切實的色彩視角範圍評價方式

7

3 研究方法

31 研究流程

就顯示器視角的研究中在上一章已提及許多先前學者的研究並比較其優缺點在此

研究中初步將先摒除外在環境光對顯示器的干擾假設在微暗室內環境下觀看電視的固定

條件下並採用目前國際標準照明委員會建議的 CIEDE2000 為色差計算公式主要執行的步

驟可分為以下九點

(1) 文獻探討

(2) 標的色樣收集與設計

(3) 視角光學量測與顯示器特性分析

(4) 彩色視角範圍演算法程式設計

(5) 指標參數分析包括色差明度差彩度差色相差對比

(6) 偏斜視角衰減因子最適化視覺實驗

(7) TQCVA 模型與程式設計

(8) TQCVA 視覺評價實驗

(9) 多變量統計分析與 TQCVA 最佳化

將以上九步驟繪製為流程圖如以下圖 3-1 所示由圖中可更詳盡的了解整個實驗流程

及內容

圖 3-1研究方法架構與步驟

經過文獻內容討論的過程第一步即是收集顯示器製造商和一般使用者常用的視角評價

色彩與影像作為量測與評價的標的色樣利用 Conoscope 量測所有標的色樣各視角之

CIEXYZ 色度值再將後將所有的色度值轉換到 CIELAB 色度空間接著計算各個偏斜視角

與垂直視角的色差並且獨立分析明度差異對比差異色相差異以及飽和度差異再依據

人眼視覺敏感函數進行修正或補償偏斜視角對明度與色彩的預測作為視角色偏和視角色

流失的品質評價基準

最後再實施一系列人因視覺主觀評價實驗並且挑選數種不同電視螢幕以及日常中

8

常觀看的七個觀測視角將實驗結果與參數指標相互比對進而佐證本研究計畫所提出的新

型色彩視角範圍度量模型以下小節將分別說明採用的方法

32 TQCVA 指標參數

在此章節將依據 31 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

321 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-AlignmentPVA)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(cdm2) 4430 3923 4433

三原色

色度值

R (x y) (06550 03369) (06561 03287) (06487 03355)

G (x y) (03036 06023) (03037 06131) (02833 05992)

B (x y) (01511 00611) (01462 00518) (01467 00523)

322 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 ColorCheckerreg 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

9

323 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=0deg到 80deg每間格為 1deg而方位角 從 0deg到 360deg

每間格為 15deg(其中 0deg和 360deg是重複的只是為了方便程式計算與繪圖)以下從色度空間轉

換色差計算至視覺偏斜視角衰減因子及能量統整進行解析

(a) CIEXYZ 到 CIELa

b

計算

將取樣視角(j k)量測第 i個色樣的CIEXYZi (j k) 依據CIE 1976 Lab的色彩空間計

算其明度 Li(j k) ai (j k) bi (j k)座標和彩度 Ci (j k)公式如式(3-1)

)())(()((

))(

())(

(500)(

))(

())(

(500)(

0088560 ))(

9033(

0088560 16))(

(116)(

2

3131

3131

31

kjikjikji

kjikji

kji

kjikji

kji

kji

kji

kji

baC

Zn

Z

Yn

Yb

Yn

Y

Xn

Xa

YnYYn

Y

YnYYn

Y

L

-------------------------------- 式(3-1)

其中Xn Yn Zn 是參考白的三刺激值一般而言使用各自電視的全白畫面的量測值

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]

(b) 色差 ΔE00

取樣視角(j k)量測第 i 個色樣的 CIEDE2000 色差 E00_i (i k) 是定義為視角(j k)

與垂直觀測角的色彩差異如式(3-2)

21

))(_

)()(_

(

))(_

())(_

())(

(

)(_00

HH

kjab

CC

kjab

T

HH

kjab

CC

kjab

LL

kji

kj

Sk

iH

Sk

iCR

Sk

iH

Sk

iC

Sk

L

iE

-------------------------- 式(3-2)

詳細的計算公式中的權重函數 SLSCSH 與色相角與彩度相互作用因子 RT 可參閱相關文獻

[17]

(c) 明度差 ΔL

首先從 CIELAB Lab和 C計算 a C 和 h

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

VI

表目錄

表 3-1顯示器色彩特性於正視角狀態 8

表 3-2視角光學量測採用標的色樣 8

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值 20

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數 22

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果 22

1

1 緒論

11 前言

顯示器的技術發展日越進步從早期的陰極射線管(Cathode ray tube CRT)技術至目

前的液晶顯示器(Liquid crystal display LCD)和有機發光二極體(organic light-emitting diode

OLED)以技術而言結構上已有顯著的改進平面顯示器的技術日漸取代陰極射線管顯示

器這些不同顯示器技術因構造上的不同在視角的定義上也應有些許差異但至今始終沒

有一個可供使用的視角度量方式

平面顯示器的需求在現今社會中已佔有一席重要的位子在日常生活中舉凡手機電

腦螢幕甚至到客廳房間裡的電視現代人對顯示器的依賴與需求已經近乎無可取代但各

種不同的技術面板都會面臨的問題即是因為觀看視角而造成的色彩流失(color washout)

灰階反轉(gray inversion)視角色偏(color shift)在大型面板更是需要克服的難題

在 CRT 顯示器時代對於視角範圍的定義僅使用亮度對比定義之其亮度對比僅以最大數

位訊號亮度除上最小數位訊號亮度的值計算觀看者錐體範圍內對比大於 101 之範圍定義

出視角範圍至今仍是沿用此方法但是當今消費者對顯示器在硬體技術和高畫質影像品質

的需求已經不可同日而語目前平面顯示器的需求應不僅是亮度品質更要顧及整體影像

品質換句話說彩度和色相的品質保證也成為終端消費者購買意願的重要選項之一

12 研究目的

平面顯示器技術進展快速各種不同的技術面板推陳出新顯示器的關鍵已不僅是在硬

體驅動近日漸漸的開始對影像品質的要求提高但因為不同的技術面板面臨的問題和解

決方針也都不同而在同一塊面板上最易造成影像品質降低的因素就屬觀測視角改變

雖然許多研究學者提出量測與心理物理感知的規範並且和顯示器特性進行比較如 Yamada

等人進行了主觀評價與對比之間的相關性[1]Teunissen 等人也提出由心理物理實驗及光學量

測過程中推導出降低亮度與改變色差的公式[2]但這些在實際執行上卻仍是複雜而不便利

在先前的研究中發現雖已有人提出用色差進行視角的估算如 Ishikawa 等人(1994)[3]

Funabiki 等人(2008)[4]均有提出從不同的色域空間計算色差進而推導視角範圍但總還是

有些考慮不足的地方

本研究提出了一套新的預測計算模型運用感知實驗的結果提出可量化影像品質視角

的指標本研究提出「彩色視角範圍的全面品質指標」 (Total Quality of Color Viewing Angle

TQCVA)將有別以往僅討論亮度的影響來定義視角範圍採用 CIEDE 2000 色差公式的概念

從明度差彩度差以及色相差進行各別討論加入考慮人眼視覺敏感函數隨視角的變化補償

再搭配主觀評價的結果相互比對與驗證本研究將此預測計算模型實際實施在不同技術的顯

示面板上分析不同顯示面板的視角品質特性同時提出一個方法可以分辨灰階反轉視

角色偏及色彩流失提供研發工程師或顧客對該顯示面板影像品質的評價參考期望這樣的

度量法可以便捷且容易的運用在顯示器產業中以因應不同需求的面板技術更快速的預測

並計算出可接受的觀測視角範圍甚至可運用此方法提供面板技術分類和分級上

2

2 文獻探討

顯示器的物理特性會隨著觀看角度明顯的變化特別是採用液晶技術的顯示裝置在愈

大的斜視角往往影像的物理特性改變愈大早期的液晶顯示器甚至會有所謂灰階反轉

(grey-scale inversion)的現象指的是色彩變化和灰階會是以視角為函數成反向的變化理論

上顯示器從 R=G=B=0 灰階(黑色)到 R=G=B=255 灰階(白色)應該是灰階數越高則越亮但是

液晶顯示器在大角度的時候有可能看到低灰階反而比高灰階還亮也就是看到類似黑白反轉

的現象這種現象稱之為灰階反轉定義不會產生灰階反轉現象的最大角度為視角也就是

超過這個角度就有可能看到灰階反轉對電視應用而言灰階反轉是無法接受的影像品質

當前視角範圍度量定義仍是沿用七十年代為液晶顯示器而發展的方式即當垂直顯示觀

看顯示器的表現與 CRT 的性能的差異一般最經常使用的視角定義只包括對比度僅簡單地

將最大數位訊號(如 R=G=B=255)的亮度除上最低數位訊號(如 R=G=B=0)的亮度同時

觀測錐體範圍內的對比度大於或等於 10 1 的觀看角度即稱之為視角範圍目前顯示器產

品大都僅以左右水平方向的偏視角範圍為主但是幾項研究曾經表示上述此定義方式無法

與人眼感知的結果有好的關聯並且指出若要改善其與人眼感知品質的對應關係本質上

一個新的度量應該包括亮度變化和色彩差異是至關重要的Yamada 等人(2005)研究證實

了視角視覺評價的數值與對比度呈現低相關卻發現視覺評價與色彩差異(以Euv為單位)

相對地呈現高度相關[1]但這研究的缺點是用 DLP 投影系統投射模擬的影像在投影幕上來

表現視角的依存性並非使用真實的 LCD 和 PDP所以結果會有些爭議特別是同色異譜

的現象會影響實驗的結果

另外有兩種現象也會隨視角不同消費者也容易察覺到影像品質的變化一種是隨著觀

測視角增大斜視角的彩色飽和度會比正視角降低業界稱之為色彩流失(color washout)

另一種是隨著觀測視角增大斜視角的色相會與正視角的色相有差別我們稱之為色偏(color

shift)但是這兩種現象往往也讓終端消費者混淆一起甚至顯示器產業的專業人士也難以

區分其二

再者大部分的研究目的僅僅針對液晶顯示器的視角範圍發展某種新的度量指標可能

無法適用於其他技術的顯示器畢竟對大多數的消費者而言市場上的顧客還是會喜歡對不

同技術顯示器作比較以下分別以光學色度量測法與視覺評價法作對視角範圍的定義進行闡

21 視角之光學色度量測法

顯示器的視角特性的是當以偏斜垂直顯示面的角度時對顯示面中央位置量測全畫面

顯示均一色彩的光學色度值一般習慣視角測量幾何座標表示如圖 2-1 所示在視訊電子協

會 (Video Electronics Standards Association VESA) 的平面顯示器量測標準(FPDM 20)中制

訂的量測方式與評價法為目前大多數製造商所遵循[5]該文件中建議了五種相似的視角量

測的方法該五種方法不同的地方是視角量測數量的多寡列舉如下

(1) 四點水平垂直視角 (Four-point (HampV) viewing angle)

以面板中心為基點量測垂直及水平四個方向視角垂直方向即中心點的上面及下面

水平方向中心點的左邊及右邊

(2) 閾值水平垂直視角 (Threshold H amp V viewing angle)

以螢幕中心為主量測方向為中心點上下左右當亮度與對比降低至正視角 50

處並且滿足色偏值等於 5即定義此為閥值視角範圍

(3) 灰階反轉水平垂直視角 (Gray-scale inversion H amp V viewing angle)

以螢幕中心點為基點量測垂直及水平視角量測 8 階或 16 階灰階找出兩相鄰灰階對比

度變化當對比度為 1 時即定義其為灰階反轉視角範圍

3

(4) 視錐角閾值 (Viewing cone thresholds)

其定義與閾值水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的圓錐

(5) 灰階反轉視錐角 (Gray-scale inversion viewing cone)

其定義與灰階反轉水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的

圓錐體

(方位角 = 0deg90deg180deg270deg分別為觀察

者方向面對顯示面板的右手邊上方左手

邊和下方觀測角 則是相對垂直顯示平面

的偏斜角度)

圖 2-1視角幾何座標

此外該文件也定義一種評量「色彩反轉視錐角」的方法主要概念為利用在不同視角

量測七組三色偏灰階的顏色畫面並計算此三色偏灰階所圍成的色域大小和向量方向但因

只針對低彩度的色彩進行分析與消費者所常見的記憶色或物體色有出入而且也因為計算

出的色域大小與向量無法直接評價不同偏視角的品質優劣所以目前這方法較少人使用

22 視角量測設備

最傳統的量測設備是結合測角分光儀 (goniometer) 和光頻譜輻射儀 (spectroradiometer)

如圖 2-2(a) 所示這仍是目前公認最準確的量測方式因為它採用的是分光頻譜計而非色度

計但是一但量測樣本點數眾多時這方法是極為耗時

第二種設備稱之為成像球面法(Imaging Sphere)如圖 2-2(b)所示它的組成主要元件是

一個類似半球型積分球內部表面鍍上一層低反射的漫射材料球心開出一個量測口內置

一個曲面的二次反射鏡將內部的光分佈投影在此反射鏡再透過影像式的光度計或色度計

取像從光度計或色度計每一個畫數可分析相對應角度的光強度與色度值所以目前產業

往往利用這個方法的量測結果作為其他量測方法的參考值或儀校值

自從 1997 年一家法國公司 Eldim 提出以傅利葉光學機構 (Conoscope) 將顯示器表面一

小區域的放射光轉換至色度計上的面型 CCD 上讓 CCD 上每一個畫數點的訊號代表不同發

光角的強弱如此可以同時量測不同角度也可以幾乎同時獲得亮度與色度值由於其方便性

目前顯示器面板製造商與客戶大多都採用如圖 2-2(c)但是此方法量測範圍很小(約 2 mm)

當觀測角度越大其誤差也越大

Collomb-Patton 等人(2009)比較以上三種量測設備指出成像球面法的光收集效率偏

低並容易受到雜光影響只適合高亮度的顯示器而測角分光儀則需要花費相當多的量測時

間[6]結論認為 Conoscope 的量測方式是最適合的視角量測方法尤其在量測裸眼 3D 顯示

器時角度的解析力也足以勝任所以本計畫將以 Conoscope 的為主要量測設備

0∘

90∘

180∘

270∘

觀測角

方位角

4

(a) Gonioscope (b) Conoscope (c) Imaging Sphere

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖

23 運用色差的視角範圍估測法

Ishikawa 等人(1994)利用灰階影像提出一種評價 LCD 彩色偏移的視角評價法作者們

量測八個灰階視錐角的 CIE Luv色差再分別討論「色度差異」「色相角差異」「彩度差

異」並且觀察個別的統計量如平均值和最大值[3]同時他們進行主觀評量實驗發現色

相角差的最大值與色彩偏移(color shift)的主觀評分資料呈現的相關性最高(相對於平均色相

角差)相反地色彩偏移與彩度差異呈現弱相關這個研究唯一的缺點是只探討早期 TN LCD

灰階影像的視角相依色彩偏移質變缺乏對灰階反轉的觀察與分析

Chen 等人(2006)利用 LCD 的偏視角的色彩飽和度衰減現象提出一種統合閾值度量指

標 Color Saturation Degradation (CSD) [7]其方法是將量測到的色彩三刺激值 CIEXYZ 轉換

到 CIELUV 的色度空間在不考慮亮度的假設下計算偏視角度與垂直視角的色差

22

)()( vuE vu 並以該色度空間色差的恰可辨識差異(Just Noticeable Difference JND)

5倍作為閾值訂定的基準該研究建議用 CSD 003來定義視角範圍CSD的公式摘要如下

030 ddSCSD -------------------------------------------------------------------- 式(2-1)

其中 vuEdS 換句話說將計算出的色差對角作微分其斜率落在003 以內的

即是可接受視角範圍並用三種主色彩紅(R=255 G=0 B=0)綠(R=0 G=255 B=0)藍(R=0

G=0 B=255)作為量測標的色針對這三主色彩的可視角範圍交集後即得到統合的視角範圍

公式描述如下

BGR

BB

GG

RR

CVACVACVACVA

ddSCVA

ddSCVA

ddSCVA

030

030

030

---------------------------------------------------------- 式(2-2)

其中CVARCVAGCVAB為主色彩的可視角範圍CVA 為統合的視角範圍此方法的

缺點是1)沒有考慮亮度隨偏斜視角的變化2)僅對觀察角作微分沒有考慮方位角的

變化3)公式中計算的是只是飽和度的衰減所以計算過程中沒有考量人眼對色相的變化

比飽和度的變化還要敏感4)三主色並不常常出現在一般電視影像上測試色的代表性容易

有爭議5)微分的飽和度變化只能反應影像品質變化區域對於累進的色差或局部微細差異

容易被忽略6)缺乏 CSD 與人眼視覺實驗的相關性數據

Funabiki 等人(2008)採用 Gretagmacbeth 的九個顏色作為量測標的沿水平方向( = 0deg

180deg) 量測觀測角 = 0deg~85deg的色度值並計算每一個測試色的各偏斜角與 = 0deg的色差

顯示器

CCDIris

Field lensFourier

plane

Fourier

opticsImaging

lens

5

vEu 再平均九個顏色同一偏斜角的色差可獲得一條偏斜角對應平均色差的曲線再以

0150 vEu 作為色差閾值以差補方式推算出彩色視角[4]但是此方法的缺點如同文獻中

揭示計算出的CVA與主觀所判定的視角雖有相關但對試驗的三種不同類型的五台顯示器

其結果並不一致此呼應 Ishikawa 等人的研究結果色差與視角品質的相關性並非最高

Lee 等人(2009)利用 CIECAM02 色域體積 QMh 的大小來評價彩色視角範圍實驗中

比較一台 OLED TV兩台 LCD TV 和一台 PDP TV並以垂直觀測角為基線比較四種顯示

器其色域體積降為 50的觀測視角作為比較依據[9]因為該研究並未進行人眼視覺觀測實驗

所以作者提到須作進一步研究 50色域體積的縮減是否可以作為關鍵規格此研究另一個缺

點是無法分析一些消費者最關注的色彩如膚色記憶色和一些非飽和色等等這對視角品

質評價的結果判定會存有風險

Fukai 等人(2010)利用最大亮度對比Gamma 值和色度空間 CIELAB 的色差公式 abE

進行水平和垂直方位角方向的視角範圍主觀實驗結果卻發現色差 abE 與水平方位的相關

性最高所以建議利用色差來測量視角範圍[8]但該研究僅使用全紅全綠全藍全白四

色量測色度值作為該顯示器的視角物理特性而主觀實驗時卻用女性影像和自然景觀影像

文章中並沒有說明其兩者間的關聯該實驗也僅使用單一種類型的一台 LCD 顯示器數據明

顯不足此外對垂直方位的視角物理特性與主觀評量呈現不高的相關性換句話說這個

方法僅適用水平方位觀察角這使得後續研究者會有所困惑

24 視覺心物評量法

Teunissen 等人(2008)用電漿電視和兩種液晶電視(MVA amp IPS)進行視角相關的影像

品質評價和大量的光學量測[2]採取由下而上的統計分析推導出一種相對於垂直角度觀看方

向的亮度降低和色差變化程度對影像品質預測(IQpred)的度量公式如式(2-3)所示作者們以

電漿電視的極限視角範圍作基線並定義可用視角範圍的 IQpred必須大於或等於 67才能用

來說明不同顯示器的品質差異比較

76)()(144135010 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

--------------- 式(2-3)

其中L0ursquo0vrsquo0分別是量測垂直觀測方向高明度灰色(R=G=B=200)的亮度與色度座標

Liursquoivrsquoi 是偏斜視角方向量測到的亮度與色度座標這個實驗由於是將這三種顯示器同時

放在一起作比較換句話說實驗時觀察者可以有互相比較的參考但這會有別於大眾在家

庭使用時並沒有可以參考的顯示器或電視機做為評價的依據所以 Teunissen 等人(2009)又

提出另一個公式較能符合對家庭使用的觀看環境也就是假設家庭觀看者對視角漸變品質變

化是較不挑剔的[10]如式(2-4)所示

360)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLii

i ------------------------------------- 式(2-4)

從上述兩個公式我們發現兩者僅僅在於右方係數的不同如將公式(23)左右都除上 513

整理後可得到式 (2-5)大致說明在賣場觀看與家庭觀看時的品質評價挑剔比率約為

064036=178 倍

640)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

-------------------------------- 式(2-5)

這個方法最大的致命點是只有用一個高明度的灰色色度量測公式與預測模型推導時

也只考量不同灰階色度量測值實際上應用時有些實物色(如水果)或記憶色(如膚色)

6

的色彩視角變化對消費者而言更為重要另外未考慮的是有些暗色部分的評價對 LCD 顯示

器設計而言也是重要評價的依據之一

25 視角模擬影像評量法

一些研究利用模擬 LCD 在各種視角的成像顯示作為判定影像品質的參考

[11][12][13][14]其中有些模擬影像是利用相對應視角的光電轉換函數進行估計[11][12]但

這方法往往隨著與參考點偏差愈大其模擬正確性愈降低此外模擬的影像要在合適的顯示

終端呈現才不會失真也是這個方法的限制之一

例如Jang 等人(2006)用 7x7x7 查表法針對 27 個視角建立其個別的 RGB 對應 CIEXYZ

色度值來進行 2-domain 橫向電場驅動面板(In-Plane Switching IPS)和 8-domain 多域垂直配

向技術面板(Multi-domain Vertical Alignment MVA)液晶電視的模擬[15]作者利用這些模擬視

角影像和真實電視個別進行可接受品質的視角閾值實驗結果發現利用真實電視的可接受視

角和模擬影像有相同趨勢但其間的差異頗大往往真實電視的可接受視角閾值大於模擬的

影像由於作者並未提及他們模擬的影像在何種顯示器上播放所以無法追蹤其模擬的真

實性

Mitsumori等人(2006)則以CIECAM02的色外貌模型進一步模擬人眼適應某種環境光下

LCD 顯示器在不同視角的表現[13]利用比較模擬垂直觀測角的扭曲向列 (Twisted Nematic

TN)液晶型顯示器和光學補償變曲(Optically Compensated Bend OCB)液晶顯示器影像在 CRT

螢幕上顯示其結果證實影像色差02E 與主觀判定影像的差異呈現線性負相關隨後模擬

兩種顯示器在不同方位視角的影像如圖所示此研究的唯一的缺憾是未進一步分析視角色

差的閾值無法量化評斷視角範圍以作為產品規格的參考或標準度量

綜觀以上的文獻收集與探討發現目前針對色彩視角範圍的定義還是未能有明確的解決之

道雖然從運用色差為出發點是許多開發者共通的想法但對測試的色彩與分析計算的過程

仍無法面面俱到此外以上文獻沒有一篇考慮人眼視覺對斜偏視角的對比敏感度是有別於

垂直視角針對這些前人研究的優缺點本計畫將考量實際應用時的計算成本有效的色差

公式測試標的色樣與斜偏視角人眼視覺模型提出一個更為切實的色彩視角範圍評價方式

7

3 研究方法

31 研究流程

就顯示器視角的研究中在上一章已提及許多先前學者的研究並比較其優缺點在此

研究中初步將先摒除外在環境光對顯示器的干擾假設在微暗室內環境下觀看電視的固定

條件下並採用目前國際標準照明委員會建議的 CIEDE2000 為色差計算公式主要執行的步

驟可分為以下九點

(1) 文獻探討

(2) 標的色樣收集與設計

(3) 視角光學量測與顯示器特性分析

(4) 彩色視角範圍演算法程式設計

(5) 指標參數分析包括色差明度差彩度差色相差對比

(6) 偏斜視角衰減因子最適化視覺實驗

(7) TQCVA 模型與程式設計

(8) TQCVA 視覺評價實驗

(9) 多變量統計分析與 TQCVA 最佳化

將以上九步驟繪製為流程圖如以下圖 3-1 所示由圖中可更詳盡的了解整個實驗流程

及內容

圖 3-1研究方法架構與步驟

經過文獻內容討論的過程第一步即是收集顯示器製造商和一般使用者常用的視角評價

色彩與影像作為量測與評價的標的色樣利用 Conoscope 量測所有標的色樣各視角之

CIEXYZ 色度值再將後將所有的色度值轉換到 CIELAB 色度空間接著計算各個偏斜視角

與垂直視角的色差並且獨立分析明度差異對比差異色相差異以及飽和度差異再依據

人眼視覺敏感函數進行修正或補償偏斜視角對明度與色彩的預測作為視角色偏和視角色

流失的品質評價基準

最後再實施一系列人因視覺主觀評價實驗並且挑選數種不同電視螢幕以及日常中

8

常觀看的七個觀測視角將實驗結果與參數指標相互比對進而佐證本研究計畫所提出的新

型色彩視角範圍度量模型以下小節將分別說明採用的方法

32 TQCVA 指標參數

在此章節將依據 31 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

321 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-AlignmentPVA)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(cdm2) 4430 3923 4433

三原色

色度值

R (x y) (06550 03369) (06561 03287) (06487 03355)

G (x y) (03036 06023) (03037 06131) (02833 05992)

B (x y) (01511 00611) (01462 00518) (01467 00523)

322 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 ColorCheckerreg 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

9

323 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=0deg到 80deg每間格為 1deg而方位角 從 0deg到 360deg

每間格為 15deg(其中 0deg和 360deg是重複的只是為了方便程式計算與繪圖)以下從色度空間轉

換色差計算至視覺偏斜視角衰減因子及能量統整進行解析

(a) CIEXYZ 到 CIELa

b

計算

將取樣視角(j k)量測第 i個色樣的CIEXYZi (j k) 依據CIE 1976 Lab的色彩空間計

算其明度 Li(j k) ai (j k) bi (j k)座標和彩度 Ci (j k)公式如式(3-1)

)())(()((

))(

())(

(500)(

))(

())(

(500)(

0088560 ))(

9033(

0088560 16))(

(116)(

2

3131

3131

31

kjikjikji

kjikji

kji

kjikji

kji

kji

kji

kji

baC

Zn

Z

Yn

Yb

Yn

Y

Xn

Xa

YnYYn

Y

YnYYn

Y

L

-------------------------------- 式(3-1)

其中Xn Yn Zn 是參考白的三刺激值一般而言使用各自電視的全白畫面的量測值

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]

(b) 色差 ΔE00

取樣視角(j k)量測第 i 個色樣的 CIEDE2000 色差 E00_i (i k) 是定義為視角(j k)

與垂直觀測角的色彩差異如式(3-2)

21

))(_

)()(_

(

))(_

())(_

())(

(

)(_00

HH

kjab

CC

kjab

T

HH

kjab

CC

kjab

LL

kji

kj

Sk

iH

Sk

iCR

Sk

iH

Sk

iC

Sk

L

iE

-------------------------- 式(3-2)

詳細的計算公式中的權重函數 SLSCSH 與色相角與彩度相互作用因子 RT 可參閱相關文獻

[17]

(c) 明度差 ΔL

首先從 CIELAB Lab和 C計算 a C 和 h

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

1

1 緒論

11 前言

顯示器的技術發展日越進步從早期的陰極射線管(Cathode ray tube CRT)技術至目

前的液晶顯示器(Liquid crystal display LCD)和有機發光二極體(organic light-emitting diode

OLED)以技術而言結構上已有顯著的改進平面顯示器的技術日漸取代陰極射線管顯示

器這些不同顯示器技術因構造上的不同在視角的定義上也應有些許差異但至今始終沒

有一個可供使用的視角度量方式

平面顯示器的需求在現今社會中已佔有一席重要的位子在日常生活中舉凡手機電

腦螢幕甚至到客廳房間裡的電視現代人對顯示器的依賴與需求已經近乎無可取代但各

種不同的技術面板都會面臨的問題即是因為觀看視角而造成的色彩流失(color washout)

灰階反轉(gray inversion)視角色偏(color shift)在大型面板更是需要克服的難題

在 CRT 顯示器時代對於視角範圍的定義僅使用亮度對比定義之其亮度對比僅以最大數

位訊號亮度除上最小數位訊號亮度的值計算觀看者錐體範圍內對比大於 101 之範圍定義

出視角範圍至今仍是沿用此方法但是當今消費者對顯示器在硬體技術和高畫質影像品質

的需求已經不可同日而語目前平面顯示器的需求應不僅是亮度品質更要顧及整體影像

品質換句話說彩度和色相的品質保證也成為終端消費者購買意願的重要選項之一

12 研究目的

平面顯示器技術進展快速各種不同的技術面板推陳出新顯示器的關鍵已不僅是在硬

體驅動近日漸漸的開始對影像品質的要求提高但因為不同的技術面板面臨的問題和解

決方針也都不同而在同一塊面板上最易造成影像品質降低的因素就屬觀測視角改變

雖然許多研究學者提出量測與心理物理感知的規範並且和顯示器特性進行比較如 Yamada

等人進行了主觀評價與對比之間的相關性[1]Teunissen 等人也提出由心理物理實驗及光學量

測過程中推導出降低亮度與改變色差的公式[2]但這些在實際執行上卻仍是複雜而不便利

在先前的研究中發現雖已有人提出用色差進行視角的估算如 Ishikawa 等人(1994)[3]

Funabiki 等人(2008)[4]均有提出從不同的色域空間計算色差進而推導視角範圍但總還是

有些考慮不足的地方

本研究提出了一套新的預測計算模型運用感知實驗的結果提出可量化影像品質視角

的指標本研究提出「彩色視角範圍的全面品質指標」 (Total Quality of Color Viewing Angle

TQCVA)將有別以往僅討論亮度的影響來定義視角範圍採用 CIEDE 2000 色差公式的概念

從明度差彩度差以及色相差進行各別討論加入考慮人眼視覺敏感函數隨視角的變化補償

再搭配主觀評價的結果相互比對與驗證本研究將此預測計算模型實際實施在不同技術的顯

示面板上分析不同顯示面板的視角品質特性同時提出一個方法可以分辨灰階反轉視

角色偏及色彩流失提供研發工程師或顧客對該顯示面板影像品質的評價參考期望這樣的

度量法可以便捷且容易的運用在顯示器產業中以因應不同需求的面板技術更快速的預測

並計算出可接受的觀測視角範圍甚至可運用此方法提供面板技術分類和分級上

2

2 文獻探討

顯示器的物理特性會隨著觀看角度明顯的變化特別是採用液晶技術的顯示裝置在愈

大的斜視角往往影像的物理特性改變愈大早期的液晶顯示器甚至會有所謂灰階反轉

(grey-scale inversion)的現象指的是色彩變化和灰階會是以視角為函數成反向的變化理論

上顯示器從 R=G=B=0 灰階(黑色)到 R=G=B=255 灰階(白色)應該是灰階數越高則越亮但是

液晶顯示器在大角度的時候有可能看到低灰階反而比高灰階還亮也就是看到類似黑白反轉

的現象這種現象稱之為灰階反轉定義不會產生灰階反轉現象的最大角度為視角也就是

超過這個角度就有可能看到灰階反轉對電視應用而言灰階反轉是無法接受的影像品質

當前視角範圍度量定義仍是沿用七十年代為液晶顯示器而發展的方式即當垂直顯示觀

看顯示器的表現與 CRT 的性能的差異一般最經常使用的視角定義只包括對比度僅簡單地

將最大數位訊號(如 R=G=B=255)的亮度除上最低數位訊號(如 R=G=B=0)的亮度同時

觀測錐體範圍內的對比度大於或等於 10 1 的觀看角度即稱之為視角範圍目前顯示器產

品大都僅以左右水平方向的偏視角範圍為主但是幾項研究曾經表示上述此定義方式無法

與人眼感知的結果有好的關聯並且指出若要改善其與人眼感知品質的對應關係本質上

一個新的度量應該包括亮度變化和色彩差異是至關重要的Yamada 等人(2005)研究證實

了視角視覺評價的數值與對比度呈現低相關卻發現視覺評價與色彩差異(以Euv為單位)

相對地呈現高度相關[1]但這研究的缺點是用 DLP 投影系統投射模擬的影像在投影幕上來

表現視角的依存性並非使用真實的 LCD 和 PDP所以結果會有些爭議特別是同色異譜

的現象會影響實驗的結果

另外有兩種現象也會隨視角不同消費者也容易察覺到影像品質的變化一種是隨著觀

測視角增大斜視角的彩色飽和度會比正視角降低業界稱之為色彩流失(color washout)

另一種是隨著觀測視角增大斜視角的色相會與正視角的色相有差別我們稱之為色偏(color

shift)但是這兩種現象往往也讓終端消費者混淆一起甚至顯示器產業的專業人士也難以

區分其二

再者大部分的研究目的僅僅針對液晶顯示器的視角範圍發展某種新的度量指標可能

無法適用於其他技術的顯示器畢竟對大多數的消費者而言市場上的顧客還是會喜歡對不

同技術顯示器作比較以下分別以光學色度量測法與視覺評價法作對視角範圍的定義進行闡

21 視角之光學色度量測法

顯示器的視角特性的是當以偏斜垂直顯示面的角度時對顯示面中央位置量測全畫面

顯示均一色彩的光學色度值一般習慣視角測量幾何座標表示如圖 2-1 所示在視訊電子協

會 (Video Electronics Standards Association VESA) 的平面顯示器量測標準(FPDM 20)中制

訂的量測方式與評價法為目前大多數製造商所遵循[5]該文件中建議了五種相似的視角量

測的方法該五種方法不同的地方是視角量測數量的多寡列舉如下

(1) 四點水平垂直視角 (Four-point (HampV) viewing angle)

以面板中心為基點量測垂直及水平四個方向視角垂直方向即中心點的上面及下面

水平方向中心點的左邊及右邊

(2) 閾值水平垂直視角 (Threshold H amp V viewing angle)

以螢幕中心為主量測方向為中心點上下左右當亮度與對比降低至正視角 50

處並且滿足色偏值等於 5即定義此為閥值視角範圍

(3) 灰階反轉水平垂直視角 (Gray-scale inversion H amp V viewing angle)

以螢幕中心點為基點量測垂直及水平視角量測 8 階或 16 階灰階找出兩相鄰灰階對比

度變化當對比度為 1 時即定義其為灰階反轉視角範圍

3

(4) 視錐角閾值 (Viewing cone thresholds)

其定義與閾值水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的圓錐

(5) 灰階反轉視錐角 (Gray-scale inversion viewing cone)

其定義與灰階反轉水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的

圓錐體

(方位角 = 0deg90deg180deg270deg分別為觀察

者方向面對顯示面板的右手邊上方左手

邊和下方觀測角 則是相對垂直顯示平面

的偏斜角度)

圖 2-1視角幾何座標

此外該文件也定義一種評量「色彩反轉視錐角」的方法主要概念為利用在不同視角

量測七組三色偏灰階的顏色畫面並計算此三色偏灰階所圍成的色域大小和向量方向但因

只針對低彩度的色彩進行分析與消費者所常見的記憶色或物體色有出入而且也因為計算

出的色域大小與向量無法直接評價不同偏視角的品質優劣所以目前這方法較少人使用

22 視角量測設備

最傳統的量測設備是結合測角分光儀 (goniometer) 和光頻譜輻射儀 (spectroradiometer)

如圖 2-2(a) 所示這仍是目前公認最準確的量測方式因為它採用的是分光頻譜計而非色度

計但是一但量測樣本點數眾多時這方法是極為耗時

第二種設備稱之為成像球面法(Imaging Sphere)如圖 2-2(b)所示它的組成主要元件是

一個類似半球型積分球內部表面鍍上一層低反射的漫射材料球心開出一個量測口內置

一個曲面的二次反射鏡將內部的光分佈投影在此反射鏡再透過影像式的光度計或色度計

取像從光度計或色度計每一個畫數可分析相對應角度的光強度與色度值所以目前產業

往往利用這個方法的量測結果作為其他量測方法的參考值或儀校值

自從 1997 年一家法國公司 Eldim 提出以傅利葉光學機構 (Conoscope) 將顯示器表面一

小區域的放射光轉換至色度計上的面型 CCD 上讓 CCD 上每一個畫數點的訊號代表不同發

光角的強弱如此可以同時量測不同角度也可以幾乎同時獲得亮度與色度值由於其方便性

目前顯示器面板製造商與客戶大多都採用如圖 2-2(c)但是此方法量測範圍很小(約 2 mm)

當觀測角度越大其誤差也越大

Collomb-Patton 等人(2009)比較以上三種量測設備指出成像球面法的光收集效率偏

低並容易受到雜光影響只適合高亮度的顯示器而測角分光儀則需要花費相當多的量測時

間[6]結論認為 Conoscope 的量測方式是最適合的視角量測方法尤其在量測裸眼 3D 顯示

器時角度的解析力也足以勝任所以本計畫將以 Conoscope 的為主要量測設備

0∘

90∘

180∘

270∘

觀測角

方位角

4

(a) Gonioscope (b) Conoscope (c) Imaging Sphere

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖

23 運用色差的視角範圍估測法

Ishikawa 等人(1994)利用灰階影像提出一種評價 LCD 彩色偏移的視角評價法作者們

量測八個灰階視錐角的 CIE Luv色差再分別討論「色度差異」「色相角差異」「彩度差

異」並且觀察個別的統計量如平均值和最大值[3]同時他們進行主觀評量實驗發現色

相角差的最大值與色彩偏移(color shift)的主觀評分資料呈現的相關性最高(相對於平均色相

角差)相反地色彩偏移與彩度差異呈現弱相關這個研究唯一的缺點是只探討早期 TN LCD

灰階影像的視角相依色彩偏移質變缺乏對灰階反轉的觀察與分析

Chen 等人(2006)利用 LCD 的偏視角的色彩飽和度衰減現象提出一種統合閾值度量指

標 Color Saturation Degradation (CSD) [7]其方法是將量測到的色彩三刺激值 CIEXYZ 轉換

到 CIELUV 的色度空間在不考慮亮度的假設下計算偏視角度與垂直視角的色差

22

)()( vuE vu 並以該色度空間色差的恰可辨識差異(Just Noticeable Difference JND)

5倍作為閾值訂定的基準該研究建議用 CSD 003來定義視角範圍CSD的公式摘要如下

030 ddSCSD -------------------------------------------------------------------- 式(2-1)

其中 vuEdS 換句話說將計算出的色差對角作微分其斜率落在003 以內的

即是可接受視角範圍並用三種主色彩紅(R=255 G=0 B=0)綠(R=0 G=255 B=0)藍(R=0

G=0 B=255)作為量測標的色針對這三主色彩的可視角範圍交集後即得到統合的視角範圍

公式描述如下

BGR

BB

GG

RR

CVACVACVACVA

ddSCVA

ddSCVA

ddSCVA

030

030

030

---------------------------------------------------------- 式(2-2)

其中CVARCVAGCVAB為主色彩的可視角範圍CVA 為統合的視角範圍此方法的

缺點是1)沒有考慮亮度隨偏斜視角的變化2)僅對觀察角作微分沒有考慮方位角的

變化3)公式中計算的是只是飽和度的衰減所以計算過程中沒有考量人眼對色相的變化

比飽和度的變化還要敏感4)三主色並不常常出現在一般電視影像上測試色的代表性容易

有爭議5)微分的飽和度變化只能反應影像品質變化區域對於累進的色差或局部微細差異

容易被忽略6)缺乏 CSD 與人眼視覺實驗的相關性數據

Funabiki 等人(2008)採用 Gretagmacbeth 的九個顏色作為量測標的沿水平方向( = 0deg

180deg) 量測觀測角 = 0deg~85deg的色度值並計算每一個測試色的各偏斜角與 = 0deg的色差

顯示器

CCDIris

Field lensFourier

plane

Fourier

opticsImaging

lens

5

vEu 再平均九個顏色同一偏斜角的色差可獲得一條偏斜角對應平均色差的曲線再以

0150 vEu 作為色差閾值以差補方式推算出彩色視角[4]但是此方法的缺點如同文獻中

揭示計算出的CVA與主觀所判定的視角雖有相關但對試驗的三種不同類型的五台顯示器

其結果並不一致此呼應 Ishikawa 等人的研究結果色差與視角品質的相關性並非最高

Lee 等人(2009)利用 CIECAM02 色域體積 QMh 的大小來評價彩色視角範圍實驗中

比較一台 OLED TV兩台 LCD TV 和一台 PDP TV並以垂直觀測角為基線比較四種顯示

器其色域體積降為 50的觀測視角作為比較依據[9]因為該研究並未進行人眼視覺觀測實驗

所以作者提到須作進一步研究 50色域體積的縮減是否可以作為關鍵規格此研究另一個缺

點是無法分析一些消費者最關注的色彩如膚色記憶色和一些非飽和色等等這對視角品

質評價的結果判定會存有風險

Fukai 等人(2010)利用最大亮度對比Gamma 值和色度空間 CIELAB 的色差公式 abE

進行水平和垂直方位角方向的視角範圍主觀實驗結果卻發現色差 abE 與水平方位的相關

性最高所以建議利用色差來測量視角範圍[8]但該研究僅使用全紅全綠全藍全白四

色量測色度值作為該顯示器的視角物理特性而主觀實驗時卻用女性影像和自然景觀影像

文章中並沒有說明其兩者間的關聯該實驗也僅使用單一種類型的一台 LCD 顯示器數據明

顯不足此外對垂直方位的視角物理特性與主觀評量呈現不高的相關性換句話說這個

方法僅適用水平方位觀察角這使得後續研究者會有所困惑

24 視覺心物評量法

Teunissen 等人(2008)用電漿電視和兩種液晶電視(MVA amp IPS)進行視角相關的影像

品質評價和大量的光學量測[2]採取由下而上的統計分析推導出一種相對於垂直角度觀看方

向的亮度降低和色差變化程度對影像品質預測(IQpred)的度量公式如式(2-3)所示作者們以

電漿電視的極限視角範圍作基線並定義可用視角範圍的 IQpred必須大於或等於 67才能用

來說明不同顯示器的品質差異比較

76)()(144135010 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

--------------- 式(2-3)

其中L0ursquo0vrsquo0分別是量測垂直觀測方向高明度灰色(R=G=B=200)的亮度與色度座標

Liursquoivrsquoi 是偏斜視角方向量測到的亮度與色度座標這個實驗由於是將這三種顯示器同時

放在一起作比較換句話說實驗時觀察者可以有互相比較的參考但這會有別於大眾在家

庭使用時並沒有可以參考的顯示器或電視機做為評價的依據所以 Teunissen 等人(2009)又

提出另一個公式較能符合對家庭使用的觀看環境也就是假設家庭觀看者對視角漸變品質變

化是較不挑剔的[10]如式(2-4)所示

360)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLii

i ------------------------------------- 式(2-4)

從上述兩個公式我們發現兩者僅僅在於右方係數的不同如將公式(23)左右都除上 513

整理後可得到式 (2-5)大致說明在賣場觀看與家庭觀看時的品質評價挑剔比率約為

064036=178 倍

640)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

-------------------------------- 式(2-5)

這個方法最大的致命點是只有用一個高明度的灰色色度量測公式與預測模型推導時

也只考量不同灰階色度量測值實際上應用時有些實物色(如水果)或記憶色(如膚色)

6

的色彩視角變化對消費者而言更為重要另外未考慮的是有些暗色部分的評價對 LCD 顯示

器設計而言也是重要評價的依據之一

25 視角模擬影像評量法

一些研究利用模擬 LCD 在各種視角的成像顯示作為判定影像品質的參考

[11][12][13][14]其中有些模擬影像是利用相對應視角的光電轉換函數進行估計[11][12]但

這方法往往隨著與參考點偏差愈大其模擬正確性愈降低此外模擬的影像要在合適的顯示

終端呈現才不會失真也是這個方法的限制之一

例如Jang 等人(2006)用 7x7x7 查表法針對 27 個視角建立其個別的 RGB 對應 CIEXYZ

色度值來進行 2-domain 橫向電場驅動面板(In-Plane Switching IPS)和 8-domain 多域垂直配

向技術面板(Multi-domain Vertical Alignment MVA)液晶電視的模擬[15]作者利用這些模擬視

角影像和真實電視個別進行可接受品質的視角閾值實驗結果發現利用真實電視的可接受視

角和模擬影像有相同趨勢但其間的差異頗大往往真實電視的可接受視角閾值大於模擬的

影像由於作者並未提及他們模擬的影像在何種顯示器上播放所以無法追蹤其模擬的真

實性

Mitsumori等人(2006)則以CIECAM02的色外貌模型進一步模擬人眼適應某種環境光下

LCD 顯示器在不同視角的表現[13]利用比較模擬垂直觀測角的扭曲向列 (Twisted Nematic

TN)液晶型顯示器和光學補償變曲(Optically Compensated Bend OCB)液晶顯示器影像在 CRT

螢幕上顯示其結果證實影像色差02E 與主觀判定影像的差異呈現線性負相關隨後模擬

兩種顯示器在不同方位視角的影像如圖所示此研究的唯一的缺憾是未進一步分析視角色

差的閾值無法量化評斷視角範圍以作為產品規格的參考或標準度量

綜觀以上的文獻收集與探討發現目前針對色彩視角範圍的定義還是未能有明確的解決之

道雖然從運用色差為出發點是許多開發者共通的想法但對測試的色彩與分析計算的過程

仍無法面面俱到此外以上文獻沒有一篇考慮人眼視覺對斜偏視角的對比敏感度是有別於

垂直視角針對這些前人研究的優缺點本計畫將考量實際應用時的計算成本有效的色差

公式測試標的色樣與斜偏視角人眼視覺模型提出一個更為切實的色彩視角範圍評價方式

7

3 研究方法

31 研究流程

就顯示器視角的研究中在上一章已提及許多先前學者的研究並比較其優缺點在此

研究中初步將先摒除外在環境光對顯示器的干擾假設在微暗室內環境下觀看電視的固定

條件下並採用目前國際標準照明委員會建議的 CIEDE2000 為色差計算公式主要執行的步

驟可分為以下九點

(1) 文獻探討

(2) 標的色樣收集與設計

(3) 視角光學量測與顯示器特性分析

(4) 彩色視角範圍演算法程式設計

(5) 指標參數分析包括色差明度差彩度差色相差對比

(6) 偏斜視角衰減因子最適化視覺實驗

(7) TQCVA 模型與程式設計

(8) TQCVA 視覺評價實驗

(9) 多變量統計分析與 TQCVA 最佳化

將以上九步驟繪製為流程圖如以下圖 3-1 所示由圖中可更詳盡的了解整個實驗流程

及內容

圖 3-1研究方法架構與步驟

經過文獻內容討論的過程第一步即是收集顯示器製造商和一般使用者常用的視角評價

色彩與影像作為量測與評價的標的色樣利用 Conoscope 量測所有標的色樣各視角之

CIEXYZ 色度值再將後將所有的色度值轉換到 CIELAB 色度空間接著計算各個偏斜視角

與垂直視角的色差並且獨立分析明度差異對比差異色相差異以及飽和度差異再依據

人眼視覺敏感函數進行修正或補償偏斜視角對明度與色彩的預測作為視角色偏和視角色

流失的品質評價基準

最後再實施一系列人因視覺主觀評價實驗並且挑選數種不同電視螢幕以及日常中

8

常觀看的七個觀測視角將實驗結果與參數指標相互比對進而佐證本研究計畫所提出的新

型色彩視角範圍度量模型以下小節將分別說明採用的方法

32 TQCVA 指標參數

在此章節將依據 31 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

321 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-AlignmentPVA)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(cdm2) 4430 3923 4433

三原色

色度值

R (x y) (06550 03369) (06561 03287) (06487 03355)

G (x y) (03036 06023) (03037 06131) (02833 05992)

B (x y) (01511 00611) (01462 00518) (01467 00523)

322 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 ColorCheckerreg 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

9

323 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=0deg到 80deg每間格為 1deg而方位角 從 0deg到 360deg

每間格為 15deg(其中 0deg和 360deg是重複的只是為了方便程式計算與繪圖)以下從色度空間轉

換色差計算至視覺偏斜視角衰減因子及能量統整進行解析

(a) CIEXYZ 到 CIELa

b

計算

將取樣視角(j k)量測第 i個色樣的CIEXYZi (j k) 依據CIE 1976 Lab的色彩空間計

算其明度 Li(j k) ai (j k) bi (j k)座標和彩度 Ci (j k)公式如式(3-1)

)())(()((

))(

())(

(500)(

))(

())(

(500)(

0088560 ))(

9033(

0088560 16))(

(116)(

2

3131

3131

31

kjikjikji

kjikji

kji

kjikji

kji

kji

kji

kji

baC

Zn

Z

Yn

Yb

Yn

Y

Xn

Xa

YnYYn

Y

YnYYn

Y

L

-------------------------------- 式(3-1)

其中Xn Yn Zn 是參考白的三刺激值一般而言使用各自電視的全白畫面的量測值

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]

(b) 色差 ΔE00

取樣視角(j k)量測第 i 個色樣的 CIEDE2000 色差 E00_i (i k) 是定義為視角(j k)

與垂直觀測角的色彩差異如式(3-2)

21

))(_

)()(_

(

))(_

())(_

())(

(

)(_00

HH

kjab

CC

kjab

T

HH

kjab

CC

kjab

LL

kji

kj

Sk

iH

Sk

iCR

Sk

iH

Sk

iC

Sk

L

iE

-------------------------- 式(3-2)

詳細的計算公式中的權重函數 SLSCSH 與色相角與彩度相互作用因子 RT 可參閱相關文獻

[17]

(c) 明度差 ΔL

首先從 CIELAB Lab和 C計算 a C 和 h

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

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0

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完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

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國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

2

2 文獻探討

顯示器的物理特性會隨著觀看角度明顯的變化特別是採用液晶技術的顯示裝置在愈

大的斜視角往往影像的物理特性改變愈大早期的液晶顯示器甚至會有所謂灰階反轉

(grey-scale inversion)的現象指的是色彩變化和灰階會是以視角為函數成反向的變化理論

上顯示器從 R=G=B=0 灰階(黑色)到 R=G=B=255 灰階(白色)應該是灰階數越高則越亮但是

液晶顯示器在大角度的時候有可能看到低灰階反而比高灰階還亮也就是看到類似黑白反轉

的現象這種現象稱之為灰階反轉定義不會產生灰階反轉現象的最大角度為視角也就是

超過這個角度就有可能看到灰階反轉對電視應用而言灰階反轉是無法接受的影像品質

當前視角範圍度量定義仍是沿用七十年代為液晶顯示器而發展的方式即當垂直顯示觀

看顯示器的表現與 CRT 的性能的差異一般最經常使用的視角定義只包括對比度僅簡單地

將最大數位訊號(如 R=G=B=255)的亮度除上最低數位訊號(如 R=G=B=0)的亮度同時

觀測錐體範圍內的對比度大於或等於 10 1 的觀看角度即稱之為視角範圍目前顯示器產

品大都僅以左右水平方向的偏視角範圍為主但是幾項研究曾經表示上述此定義方式無法

與人眼感知的結果有好的關聯並且指出若要改善其與人眼感知品質的對應關係本質上

一個新的度量應該包括亮度變化和色彩差異是至關重要的Yamada 等人(2005)研究證實

了視角視覺評價的數值與對比度呈現低相關卻發現視覺評價與色彩差異(以Euv為單位)

相對地呈現高度相關[1]但這研究的缺點是用 DLP 投影系統投射模擬的影像在投影幕上來

表現視角的依存性並非使用真實的 LCD 和 PDP所以結果會有些爭議特別是同色異譜

的現象會影響實驗的結果

另外有兩種現象也會隨視角不同消費者也容易察覺到影像品質的變化一種是隨著觀

測視角增大斜視角的彩色飽和度會比正視角降低業界稱之為色彩流失(color washout)

另一種是隨著觀測視角增大斜視角的色相會與正視角的色相有差別我們稱之為色偏(color

shift)但是這兩種現象往往也讓終端消費者混淆一起甚至顯示器產業的專業人士也難以

區分其二

再者大部分的研究目的僅僅針對液晶顯示器的視角範圍發展某種新的度量指標可能

無法適用於其他技術的顯示器畢竟對大多數的消費者而言市場上的顧客還是會喜歡對不

同技術顯示器作比較以下分別以光學色度量測法與視覺評價法作對視角範圍的定義進行闡

21 視角之光學色度量測法

顯示器的視角特性的是當以偏斜垂直顯示面的角度時對顯示面中央位置量測全畫面

顯示均一色彩的光學色度值一般習慣視角測量幾何座標表示如圖 2-1 所示在視訊電子協

會 (Video Electronics Standards Association VESA) 的平面顯示器量測標準(FPDM 20)中制

訂的量測方式與評價法為目前大多數製造商所遵循[5]該文件中建議了五種相似的視角量

測的方法該五種方法不同的地方是視角量測數量的多寡列舉如下

(1) 四點水平垂直視角 (Four-point (HampV) viewing angle)

以面板中心為基點量測垂直及水平四個方向視角垂直方向即中心點的上面及下面

水平方向中心點的左邊及右邊

(2) 閾值水平垂直視角 (Threshold H amp V viewing angle)

以螢幕中心為主量測方向為中心點上下左右當亮度與對比降低至正視角 50

處並且滿足色偏值等於 5即定義此為閥值視角範圍

(3) 灰階反轉水平垂直視角 (Gray-scale inversion H amp V viewing angle)

以螢幕中心點為基點量測垂直及水平視角量測 8 階或 16 階灰階找出兩相鄰灰階對比

度變化當對比度為 1 時即定義其為灰階反轉視角範圍

3

(4) 視錐角閾值 (Viewing cone thresholds)

其定義與閾值水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的圓錐

(5) 灰階反轉視錐角 (Gray-scale inversion viewing cone)

其定義與灰階反轉水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的

圓錐體

(方位角 = 0deg90deg180deg270deg分別為觀察

者方向面對顯示面板的右手邊上方左手

邊和下方觀測角 則是相對垂直顯示平面

的偏斜角度)

圖 2-1視角幾何座標

此外該文件也定義一種評量「色彩反轉視錐角」的方法主要概念為利用在不同視角

量測七組三色偏灰階的顏色畫面並計算此三色偏灰階所圍成的色域大小和向量方向但因

只針對低彩度的色彩進行分析與消費者所常見的記憶色或物體色有出入而且也因為計算

出的色域大小與向量無法直接評價不同偏視角的品質優劣所以目前這方法較少人使用

22 視角量測設備

最傳統的量測設備是結合測角分光儀 (goniometer) 和光頻譜輻射儀 (spectroradiometer)

如圖 2-2(a) 所示這仍是目前公認最準確的量測方式因為它採用的是分光頻譜計而非色度

計但是一但量測樣本點數眾多時這方法是極為耗時

第二種設備稱之為成像球面法(Imaging Sphere)如圖 2-2(b)所示它的組成主要元件是

一個類似半球型積分球內部表面鍍上一層低反射的漫射材料球心開出一個量測口內置

一個曲面的二次反射鏡將內部的光分佈投影在此反射鏡再透過影像式的光度計或色度計

取像從光度計或色度計每一個畫數可分析相對應角度的光強度與色度值所以目前產業

往往利用這個方法的量測結果作為其他量測方法的參考值或儀校值

自從 1997 年一家法國公司 Eldim 提出以傅利葉光學機構 (Conoscope) 將顯示器表面一

小區域的放射光轉換至色度計上的面型 CCD 上讓 CCD 上每一個畫數點的訊號代表不同發

光角的強弱如此可以同時量測不同角度也可以幾乎同時獲得亮度與色度值由於其方便性

目前顯示器面板製造商與客戶大多都採用如圖 2-2(c)但是此方法量測範圍很小(約 2 mm)

當觀測角度越大其誤差也越大

Collomb-Patton 等人(2009)比較以上三種量測設備指出成像球面法的光收集效率偏

低並容易受到雜光影響只適合高亮度的顯示器而測角分光儀則需要花費相當多的量測時

間[6]結論認為 Conoscope 的量測方式是最適合的視角量測方法尤其在量測裸眼 3D 顯示

器時角度的解析力也足以勝任所以本計畫將以 Conoscope 的為主要量測設備

0∘

90∘

180∘

270∘

觀測角

方位角

4

(a) Gonioscope (b) Conoscope (c) Imaging Sphere

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖

23 運用色差的視角範圍估測法

Ishikawa 等人(1994)利用灰階影像提出一種評價 LCD 彩色偏移的視角評價法作者們

量測八個灰階視錐角的 CIE Luv色差再分別討論「色度差異」「色相角差異」「彩度差

異」並且觀察個別的統計量如平均值和最大值[3]同時他們進行主觀評量實驗發現色

相角差的最大值與色彩偏移(color shift)的主觀評分資料呈現的相關性最高(相對於平均色相

角差)相反地色彩偏移與彩度差異呈現弱相關這個研究唯一的缺點是只探討早期 TN LCD

灰階影像的視角相依色彩偏移質變缺乏對灰階反轉的觀察與分析

Chen 等人(2006)利用 LCD 的偏視角的色彩飽和度衰減現象提出一種統合閾值度量指

標 Color Saturation Degradation (CSD) [7]其方法是將量測到的色彩三刺激值 CIEXYZ 轉換

到 CIELUV 的色度空間在不考慮亮度的假設下計算偏視角度與垂直視角的色差

22

)()( vuE vu 並以該色度空間色差的恰可辨識差異(Just Noticeable Difference JND)

5倍作為閾值訂定的基準該研究建議用 CSD 003來定義視角範圍CSD的公式摘要如下

030 ddSCSD -------------------------------------------------------------------- 式(2-1)

其中 vuEdS 換句話說將計算出的色差對角作微分其斜率落在003 以內的

即是可接受視角範圍並用三種主色彩紅(R=255 G=0 B=0)綠(R=0 G=255 B=0)藍(R=0

G=0 B=255)作為量測標的色針對這三主色彩的可視角範圍交集後即得到統合的視角範圍

公式描述如下

BGR

BB

GG

RR

CVACVACVACVA

ddSCVA

ddSCVA

ddSCVA

030

030

030

---------------------------------------------------------- 式(2-2)

其中CVARCVAGCVAB為主色彩的可視角範圍CVA 為統合的視角範圍此方法的

缺點是1)沒有考慮亮度隨偏斜視角的變化2)僅對觀察角作微分沒有考慮方位角的

變化3)公式中計算的是只是飽和度的衰減所以計算過程中沒有考量人眼對色相的變化

比飽和度的變化還要敏感4)三主色並不常常出現在一般電視影像上測試色的代表性容易

有爭議5)微分的飽和度變化只能反應影像品質變化區域對於累進的色差或局部微細差異

容易被忽略6)缺乏 CSD 與人眼視覺實驗的相關性數據

Funabiki 等人(2008)採用 Gretagmacbeth 的九個顏色作為量測標的沿水平方向( = 0deg

180deg) 量測觀測角 = 0deg~85deg的色度值並計算每一個測試色的各偏斜角與 = 0deg的色差

顯示器

CCDIris

Field lensFourier

plane

Fourier

opticsImaging

lens

5

vEu 再平均九個顏色同一偏斜角的色差可獲得一條偏斜角對應平均色差的曲線再以

0150 vEu 作為色差閾值以差補方式推算出彩色視角[4]但是此方法的缺點如同文獻中

揭示計算出的CVA與主觀所判定的視角雖有相關但對試驗的三種不同類型的五台顯示器

其結果並不一致此呼應 Ishikawa 等人的研究結果色差與視角品質的相關性並非最高

Lee 等人(2009)利用 CIECAM02 色域體積 QMh 的大小來評價彩色視角範圍實驗中

比較一台 OLED TV兩台 LCD TV 和一台 PDP TV並以垂直觀測角為基線比較四種顯示

器其色域體積降為 50的觀測視角作為比較依據[9]因為該研究並未進行人眼視覺觀測實驗

所以作者提到須作進一步研究 50色域體積的縮減是否可以作為關鍵規格此研究另一個缺

點是無法分析一些消費者最關注的色彩如膚色記憶色和一些非飽和色等等這對視角品

質評價的結果判定會存有風險

Fukai 等人(2010)利用最大亮度對比Gamma 值和色度空間 CIELAB 的色差公式 abE

進行水平和垂直方位角方向的視角範圍主觀實驗結果卻發現色差 abE 與水平方位的相關

性最高所以建議利用色差來測量視角範圍[8]但該研究僅使用全紅全綠全藍全白四

色量測色度值作為該顯示器的視角物理特性而主觀實驗時卻用女性影像和自然景觀影像

文章中並沒有說明其兩者間的關聯該實驗也僅使用單一種類型的一台 LCD 顯示器數據明

顯不足此外對垂直方位的視角物理特性與主觀評量呈現不高的相關性換句話說這個

方法僅適用水平方位觀察角這使得後續研究者會有所困惑

24 視覺心物評量法

Teunissen 等人(2008)用電漿電視和兩種液晶電視(MVA amp IPS)進行視角相關的影像

品質評價和大量的光學量測[2]採取由下而上的統計分析推導出一種相對於垂直角度觀看方

向的亮度降低和色差變化程度對影像品質預測(IQpred)的度量公式如式(2-3)所示作者們以

電漿電視的極限視角範圍作基線並定義可用視角範圍的 IQpred必須大於或等於 67才能用

來說明不同顯示器的品質差異比較

76)()(144135010 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

--------------- 式(2-3)

其中L0ursquo0vrsquo0分別是量測垂直觀測方向高明度灰色(R=G=B=200)的亮度與色度座標

Liursquoivrsquoi 是偏斜視角方向量測到的亮度與色度座標這個實驗由於是將這三種顯示器同時

放在一起作比較換句話說實驗時觀察者可以有互相比較的參考但這會有別於大眾在家

庭使用時並沒有可以參考的顯示器或電視機做為評價的依據所以 Teunissen 等人(2009)又

提出另一個公式較能符合對家庭使用的觀看環境也就是假設家庭觀看者對視角漸變品質變

化是較不挑剔的[10]如式(2-4)所示

360)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLii

i ------------------------------------- 式(2-4)

從上述兩個公式我們發現兩者僅僅在於右方係數的不同如將公式(23)左右都除上 513

整理後可得到式 (2-5)大致說明在賣場觀看與家庭觀看時的品質評價挑剔比率約為

064036=178 倍

640)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

-------------------------------- 式(2-5)

這個方法最大的致命點是只有用一個高明度的灰色色度量測公式與預測模型推導時

也只考量不同灰階色度量測值實際上應用時有些實物色(如水果)或記憶色(如膚色)

6

的色彩視角變化對消費者而言更為重要另外未考慮的是有些暗色部分的評價對 LCD 顯示

器設計而言也是重要評價的依據之一

25 視角模擬影像評量法

一些研究利用模擬 LCD 在各種視角的成像顯示作為判定影像品質的參考

[11][12][13][14]其中有些模擬影像是利用相對應視角的光電轉換函數進行估計[11][12]但

這方法往往隨著與參考點偏差愈大其模擬正確性愈降低此外模擬的影像要在合適的顯示

終端呈現才不會失真也是這個方法的限制之一

例如Jang 等人(2006)用 7x7x7 查表法針對 27 個視角建立其個別的 RGB 對應 CIEXYZ

色度值來進行 2-domain 橫向電場驅動面板(In-Plane Switching IPS)和 8-domain 多域垂直配

向技術面板(Multi-domain Vertical Alignment MVA)液晶電視的模擬[15]作者利用這些模擬視

角影像和真實電視個別進行可接受品質的視角閾值實驗結果發現利用真實電視的可接受視

角和模擬影像有相同趨勢但其間的差異頗大往往真實電視的可接受視角閾值大於模擬的

影像由於作者並未提及他們模擬的影像在何種顯示器上播放所以無法追蹤其模擬的真

實性

Mitsumori等人(2006)則以CIECAM02的色外貌模型進一步模擬人眼適應某種環境光下

LCD 顯示器在不同視角的表現[13]利用比較模擬垂直觀測角的扭曲向列 (Twisted Nematic

TN)液晶型顯示器和光學補償變曲(Optically Compensated Bend OCB)液晶顯示器影像在 CRT

螢幕上顯示其結果證實影像色差02E 與主觀判定影像的差異呈現線性負相關隨後模擬

兩種顯示器在不同方位視角的影像如圖所示此研究的唯一的缺憾是未進一步分析視角色

差的閾值無法量化評斷視角範圍以作為產品規格的參考或標準度量

綜觀以上的文獻收集與探討發現目前針對色彩視角範圍的定義還是未能有明確的解決之

道雖然從運用色差為出發點是許多開發者共通的想法但對測試的色彩與分析計算的過程

仍無法面面俱到此外以上文獻沒有一篇考慮人眼視覺對斜偏視角的對比敏感度是有別於

垂直視角針對這些前人研究的優缺點本計畫將考量實際應用時的計算成本有效的色差

公式測試標的色樣與斜偏視角人眼視覺模型提出一個更為切實的色彩視角範圍評價方式

7

3 研究方法

31 研究流程

就顯示器視角的研究中在上一章已提及許多先前學者的研究並比較其優缺點在此

研究中初步將先摒除外在環境光對顯示器的干擾假設在微暗室內環境下觀看電視的固定

條件下並採用目前國際標準照明委員會建議的 CIEDE2000 為色差計算公式主要執行的步

驟可分為以下九點

(1) 文獻探討

(2) 標的色樣收集與設計

(3) 視角光學量測與顯示器特性分析

(4) 彩色視角範圍演算法程式設計

(5) 指標參數分析包括色差明度差彩度差色相差對比

(6) 偏斜視角衰減因子最適化視覺實驗

(7) TQCVA 模型與程式設計

(8) TQCVA 視覺評價實驗

(9) 多變量統計分析與 TQCVA 最佳化

將以上九步驟繪製為流程圖如以下圖 3-1 所示由圖中可更詳盡的了解整個實驗流程

及內容

圖 3-1研究方法架構與步驟

經過文獻內容討論的過程第一步即是收集顯示器製造商和一般使用者常用的視角評價

色彩與影像作為量測與評價的標的色樣利用 Conoscope 量測所有標的色樣各視角之

CIEXYZ 色度值再將後將所有的色度值轉換到 CIELAB 色度空間接著計算各個偏斜視角

與垂直視角的色差並且獨立分析明度差異對比差異色相差異以及飽和度差異再依據

人眼視覺敏感函數進行修正或補償偏斜視角對明度與色彩的預測作為視角色偏和視角色

流失的品質評價基準

最後再實施一系列人因視覺主觀評價實驗並且挑選數種不同電視螢幕以及日常中

8

常觀看的七個觀測視角將實驗結果與參數指標相互比對進而佐證本研究計畫所提出的新

型色彩視角範圍度量模型以下小節將分別說明採用的方法

32 TQCVA 指標參數

在此章節將依據 31 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

321 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-AlignmentPVA)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(cdm2) 4430 3923 4433

三原色

色度值

R (x y) (06550 03369) (06561 03287) (06487 03355)

G (x y) (03036 06023) (03037 06131) (02833 05992)

B (x y) (01511 00611) (01462 00518) (01467 00523)

322 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 ColorCheckerreg 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

9

323 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=0deg到 80deg每間格為 1deg而方位角 從 0deg到 360deg

每間格為 15deg(其中 0deg和 360deg是重複的只是為了方便程式計算與繪圖)以下從色度空間轉

換色差計算至視覺偏斜視角衰減因子及能量統整進行解析

(a) CIEXYZ 到 CIELa

b

計算

將取樣視角(j k)量測第 i個色樣的CIEXYZi (j k) 依據CIE 1976 Lab的色彩空間計

算其明度 Li(j k) ai (j k) bi (j k)座標和彩度 Ci (j k)公式如式(3-1)

)())(()((

))(

())(

(500)(

))(

())(

(500)(

0088560 ))(

9033(

0088560 16))(

(116)(

2

3131

3131

31

kjikjikji

kjikji

kji

kjikji

kji

kji

kji

kji

baC

Zn

Z

Yn

Yb

Yn

Y

Xn

Xa

YnYYn

Y

YnYYn

Y

L

-------------------------------- 式(3-1)

其中Xn Yn Zn 是參考白的三刺激值一般而言使用各自電視的全白畫面的量測值

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]

(b) 色差 ΔE00

取樣視角(j k)量測第 i 個色樣的 CIEDE2000 色差 E00_i (i k) 是定義為視角(j k)

與垂直觀測角的色彩差異如式(3-2)

21

))(_

)()(_

(

))(_

())(_

())(

(

)(_00

HH

kjab

CC

kjab

T

HH

kjab

CC

kjab

LL

kji

kj

Sk

iH

Sk

iCR

Sk

iH

Sk

iC

Sk

L

iE

-------------------------- 式(3-2)

詳細的計算公式中的權重函數 SLSCSH 與色相角與彩度相互作用因子 RT 可參閱相關文獻

[17]

(c) 明度差 ΔL

首先從 CIELAB Lab和 C計算 a C 和 h

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

3

(4) 視錐角閾值 (Viewing cone thresholds)

其定義與閾值水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的圓錐

(5) 灰階反轉視錐角 (Gray-scale inversion viewing cone)

其定義與灰階反轉水平垂直視角相似但是視角定義由螢幕的中心取一極座標立體角的

圓錐體

(方位角 = 0deg90deg180deg270deg分別為觀察

者方向面對顯示面板的右手邊上方左手

邊和下方觀測角 則是相對垂直顯示平面

的偏斜角度)

圖 2-1視角幾何座標

此外該文件也定義一種評量「色彩反轉視錐角」的方法主要概念為利用在不同視角

量測七組三色偏灰階的顏色畫面並計算此三色偏灰階所圍成的色域大小和向量方向但因

只針對低彩度的色彩進行分析與消費者所常見的記憶色或物體色有出入而且也因為計算

出的色域大小與向量無法直接評價不同偏視角的品質優劣所以目前這方法較少人使用

22 視角量測設備

最傳統的量測設備是結合測角分光儀 (goniometer) 和光頻譜輻射儀 (spectroradiometer)

如圖 2-2(a) 所示這仍是目前公認最準確的量測方式因為它採用的是分光頻譜計而非色度

計但是一但量測樣本點數眾多時這方法是極為耗時

第二種設備稱之為成像球面法(Imaging Sphere)如圖 2-2(b)所示它的組成主要元件是

一個類似半球型積分球內部表面鍍上一層低反射的漫射材料球心開出一個量測口內置

一個曲面的二次反射鏡將內部的光分佈投影在此反射鏡再透過影像式的光度計或色度計

取像從光度計或色度計每一個畫數可分析相對應角度的光強度與色度值所以目前產業

往往利用這個方法的量測結果作為其他量測方法的參考值或儀校值

自從 1997 年一家法國公司 Eldim 提出以傅利葉光學機構 (Conoscope) 將顯示器表面一

小區域的放射光轉換至色度計上的面型 CCD 上讓 CCD 上每一個畫數點的訊號代表不同發

光角的強弱如此可以同時量測不同角度也可以幾乎同時獲得亮度與色度值由於其方便性

目前顯示器面板製造商與客戶大多都採用如圖 2-2(c)但是此方法量測範圍很小(約 2 mm)

當觀測角度越大其誤差也越大

Collomb-Patton 等人(2009)比較以上三種量測設備指出成像球面法的光收集效率偏

低並容易受到雜光影響只適合高亮度的顯示器而測角分光儀則需要花費相當多的量測時

間[6]結論認為 Conoscope 的量測方式是最適合的視角量測方法尤其在量測裸眼 3D 顯示

器時角度的解析力也足以勝任所以本計畫將以 Conoscope 的為主要量測設備

0∘

90∘

180∘

270∘

觀測角

方位角

4

(a) Gonioscope (b) Conoscope (c) Imaging Sphere

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖

23 運用色差的視角範圍估測法

Ishikawa 等人(1994)利用灰階影像提出一種評價 LCD 彩色偏移的視角評價法作者們

量測八個灰階視錐角的 CIE Luv色差再分別討論「色度差異」「色相角差異」「彩度差

異」並且觀察個別的統計量如平均值和最大值[3]同時他們進行主觀評量實驗發現色

相角差的最大值與色彩偏移(color shift)的主觀評分資料呈現的相關性最高(相對於平均色相

角差)相反地色彩偏移與彩度差異呈現弱相關這個研究唯一的缺點是只探討早期 TN LCD

灰階影像的視角相依色彩偏移質變缺乏對灰階反轉的觀察與分析

Chen 等人(2006)利用 LCD 的偏視角的色彩飽和度衰減現象提出一種統合閾值度量指

標 Color Saturation Degradation (CSD) [7]其方法是將量測到的色彩三刺激值 CIEXYZ 轉換

到 CIELUV 的色度空間在不考慮亮度的假設下計算偏視角度與垂直視角的色差

22

)()( vuE vu 並以該色度空間色差的恰可辨識差異(Just Noticeable Difference JND)

5倍作為閾值訂定的基準該研究建議用 CSD 003來定義視角範圍CSD的公式摘要如下

030 ddSCSD -------------------------------------------------------------------- 式(2-1)

其中 vuEdS 換句話說將計算出的色差對角作微分其斜率落在003 以內的

即是可接受視角範圍並用三種主色彩紅(R=255 G=0 B=0)綠(R=0 G=255 B=0)藍(R=0

G=0 B=255)作為量測標的色針對這三主色彩的可視角範圍交集後即得到統合的視角範圍

公式描述如下

BGR

BB

GG

RR

CVACVACVACVA

ddSCVA

ddSCVA

ddSCVA

030

030

030

---------------------------------------------------------- 式(2-2)

其中CVARCVAGCVAB為主色彩的可視角範圍CVA 為統合的視角範圍此方法的

缺點是1)沒有考慮亮度隨偏斜視角的變化2)僅對觀察角作微分沒有考慮方位角的

變化3)公式中計算的是只是飽和度的衰減所以計算過程中沒有考量人眼對色相的變化

比飽和度的變化還要敏感4)三主色並不常常出現在一般電視影像上測試色的代表性容易

有爭議5)微分的飽和度變化只能反應影像品質變化區域對於累進的色差或局部微細差異

容易被忽略6)缺乏 CSD 與人眼視覺實驗的相關性數據

Funabiki 等人(2008)採用 Gretagmacbeth 的九個顏色作為量測標的沿水平方向( = 0deg

180deg) 量測觀測角 = 0deg~85deg的色度值並計算每一個測試色的各偏斜角與 = 0deg的色差

顯示器

CCDIris

Field lensFourier

plane

Fourier

opticsImaging

lens

5

vEu 再平均九個顏色同一偏斜角的色差可獲得一條偏斜角對應平均色差的曲線再以

0150 vEu 作為色差閾值以差補方式推算出彩色視角[4]但是此方法的缺點如同文獻中

揭示計算出的CVA與主觀所判定的視角雖有相關但對試驗的三種不同類型的五台顯示器

其結果並不一致此呼應 Ishikawa 等人的研究結果色差與視角品質的相關性並非最高

Lee 等人(2009)利用 CIECAM02 色域體積 QMh 的大小來評價彩色視角範圍實驗中

比較一台 OLED TV兩台 LCD TV 和一台 PDP TV並以垂直觀測角為基線比較四種顯示

器其色域體積降為 50的觀測視角作為比較依據[9]因為該研究並未進行人眼視覺觀測實驗

所以作者提到須作進一步研究 50色域體積的縮減是否可以作為關鍵規格此研究另一個缺

點是無法分析一些消費者最關注的色彩如膚色記憶色和一些非飽和色等等這對視角品

質評價的結果判定會存有風險

Fukai 等人(2010)利用最大亮度對比Gamma 值和色度空間 CIELAB 的色差公式 abE

進行水平和垂直方位角方向的視角範圍主觀實驗結果卻發現色差 abE 與水平方位的相關

性最高所以建議利用色差來測量視角範圍[8]但該研究僅使用全紅全綠全藍全白四

色量測色度值作為該顯示器的視角物理特性而主觀實驗時卻用女性影像和自然景觀影像

文章中並沒有說明其兩者間的關聯該實驗也僅使用單一種類型的一台 LCD 顯示器數據明

顯不足此外對垂直方位的視角物理特性與主觀評量呈現不高的相關性換句話說這個

方法僅適用水平方位觀察角這使得後續研究者會有所困惑

24 視覺心物評量法

Teunissen 等人(2008)用電漿電視和兩種液晶電視(MVA amp IPS)進行視角相關的影像

品質評價和大量的光學量測[2]採取由下而上的統計分析推導出一種相對於垂直角度觀看方

向的亮度降低和色差變化程度對影像品質預測(IQpred)的度量公式如式(2-3)所示作者們以

電漿電視的極限視角範圍作基線並定義可用視角範圍的 IQpred必須大於或等於 67才能用

來說明不同顯示器的品質差異比較

76)()(144135010 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

--------------- 式(2-3)

其中L0ursquo0vrsquo0分別是量測垂直觀測方向高明度灰色(R=G=B=200)的亮度與色度座標

Liursquoivrsquoi 是偏斜視角方向量測到的亮度與色度座標這個實驗由於是將這三種顯示器同時

放在一起作比較換句話說實驗時觀察者可以有互相比較的參考但這會有別於大眾在家

庭使用時並沒有可以參考的顯示器或電視機做為評價的依據所以 Teunissen 等人(2009)又

提出另一個公式較能符合對家庭使用的觀看環境也就是假設家庭觀看者對視角漸變品質變

化是較不挑剔的[10]如式(2-4)所示

360)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLii

i ------------------------------------- 式(2-4)

從上述兩個公式我們發現兩者僅僅在於右方係數的不同如將公式(23)左右都除上 513

整理後可得到式 (2-5)大致說明在賣場觀看與家庭觀看時的品質評價挑剔比率約為

064036=178 倍

640)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

-------------------------------- 式(2-5)

這個方法最大的致命點是只有用一個高明度的灰色色度量測公式與預測模型推導時

也只考量不同灰階色度量測值實際上應用時有些實物色(如水果)或記憶色(如膚色)

6

的色彩視角變化對消費者而言更為重要另外未考慮的是有些暗色部分的評價對 LCD 顯示

器設計而言也是重要評價的依據之一

25 視角模擬影像評量法

一些研究利用模擬 LCD 在各種視角的成像顯示作為判定影像品質的參考

[11][12][13][14]其中有些模擬影像是利用相對應視角的光電轉換函數進行估計[11][12]但

這方法往往隨著與參考點偏差愈大其模擬正確性愈降低此外模擬的影像要在合適的顯示

終端呈現才不會失真也是這個方法的限制之一

例如Jang 等人(2006)用 7x7x7 查表法針對 27 個視角建立其個別的 RGB 對應 CIEXYZ

色度值來進行 2-domain 橫向電場驅動面板(In-Plane Switching IPS)和 8-domain 多域垂直配

向技術面板(Multi-domain Vertical Alignment MVA)液晶電視的模擬[15]作者利用這些模擬視

角影像和真實電視個別進行可接受品質的視角閾值實驗結果發現利用真實電視的可接受視

角和模擬影像有相同趨勢但其間的差異頗大往往真實電視的可接受視角閾值大於模擬的

影像由於作者並未提及他們模擬的影像在何種顯示器上播放所以無法追蹤其模擬的真

實性

Mitsumori等人(2006)則以CIECAM02的色外貌模型進一步模擬人眼適應某種環境光下

LCD 顯示器在不同視角的表現[13]利用比較模擬垂直觀測角的扭曲向列 (Twisted Nematic

TN)液晶型顯示器和光學補償變曲(Optically Compensated Bend OCB)液晶顯示器影像在 CRT

螢幕上顯示其結果證實影像色差02E 與主觀判定影像的差異呈現線性負相關隨後模擬

兩種顯示器在不同方位視角的影像如圖所示此研究的唯一的缺憾是未進一步分析視角色

差的閾值無法量化評斷視角範圍以作為產品規格的參考或標準度量

綜觀以上的文獻收集與探討發現目前針對色彩視角範圍的定義還是未能有明確的解決之

道雖然從運用色差為出發點是許多開發者共通的想法但對測試的色彩與分析計算的過程

仍無法面面俱到此外以上文獻沒有一篇考慮人眼視覺對斜偏視角的對比敏感度是有別於

垂直視角針對這些前人研究的優缺點本計畫將考量實際應用時的計算成本有效的色差

公式測試標的色樣與斜偏視角人眼視覺模型提出一個更為切實的色彩視角範圍評價方式

7

3 研究方法

31 研究流程

就顯示器視角的研究中在上一章已提及許多先前學者的研究並比較其優缺點在此

研究中初步將先摒除外在環境光對顯示器的干擾假設在微暗室內環境下觀看電視的固定

條件下並採用目前國際標準照明委員會建議的 CIEDE2000 為色差計算公式主要執行的步

驟可分為以下九點

(1) 文獻探討

(2) 標的色樣收集與設計

(3) 視角光學量測與顯示器特性分析

(4) 彩色視角範圍演算法程式設計

(5) 指標參數分析包括色差明度差彩度差色相差對比

(6) 偏斜視角衰減因子最適化視覺實驗

(7) TQCVA 模型與程式設計

(8) TQCVA 視覺評價實驗

(9) 多變量統計分析與 TQCVA 最佳化

將以上九步驟繪製為流程圖如以下圖 3-1 所示由圖中可更詳盡的了解整個實驗流程

及內容

圖 3-1研究方法架構與步驟

經過文獻內容討論的過程第一步即是收集顯示器製造商和一般使用者常用的視角評價

色彩與影像作為量測與評價的標的色樣利用 Conoscope 量測所有標的色樣各視角之

CIEXYZ 色度值再將後將所有的色度值轉換到 CIELAB 色度空間接著計算各個偏斜視角

與垂直視角的色差並且獨立分析明度差異對比差異色相差異以及飽和度差異再依據

人眼視覺敏感函數進行修正或補償偏斜視角對明度與色彩的預測作為視角色偏和視角色

流失的品質評價基準

最後再實施一系列人因視覺主觀評價實驗並且挑選數種不同電視螢幕以及日常中

8

常觀看的七個觀測視角將實驗結果與參數指標相互比對進而佐證本研究計畫所提出的新

型色彩視角範圍度量模型以下小節將分別說明採用的方法

32 TQCVA 指標參數

在此章節將依據 31 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

321 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-AlignmentPVA)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(cdm2) 4430 3923 4433

三原色

色度值

R (x y) (06550 03369) (06561 03287) (06487 03355)

G (x y) (03036 06023) (03037 06131) (02833 05992)

B (x y) (01511 00611) (01462 00518) (01467 00523)

322 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 ColorCheckerreg 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

9

323 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=0deg到 80deg每間格為 1deg而方位角 從 0deg到 360deg

每間格為 15deg(其中 0deg和 360deg是重複的只是為了方便程式計算與繪圖)以下從色度空間轉

換色差計算至視覺偏斜視角衰減因子及能量統整進行解析

(a) CIEXYZ 到 CIELa

b

計算

將取樣視角(j k)量測第 i個色樣的CIEXYZi (j k) 依據CIE 1976 Lab的色彩空間計

算其明度 Li(j k) ai (j k) bi (j k)座標和彩度 Ci (j k)公式如式(3-1)

)())(()((

))(

())(

(500)(

))(

())(

(500)(

0088560 ))(

9033(

0088560 16))(

(116)(

2

3131

3131

31

kjikjikji

kjikji

kji

kjikji

kji

kji

kji

kji

baC

Zn

Z

Yn

Yb

Yn

Y

Xn

Xa

YnYYn

Y

YnYYn

Y

L

-------------------------------- 式(3-1)

其中Xn Yn Zn 是參考白的三刺激值一般而言使用各自電視的全白畫面的量測值

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]

(b) 色差 ΔE00

取樣視角(j k)量測第 i 個色樣的 CIEDE2000 色差 E00_i (i k) 是定義為視角(j k)

與垂直觀測角的色彩差異如式(3-2)

21

))(_

)()(_

(

))(_

())(_

())(

(

)(_00

HH

kjab

CC

kjab

T

HH

kjab

CC

kjab

LL

kji

kj

Sk

iH

Sk

iCR

Sk

iH

Sk

iC

Sk

L

iE

-------------------------- 式(3-2)

詳細的計算公式中的權重函數 SLSCSH 與色相角與彩度相互作用因子 RT 可參閱相關文獻

[17]

(c) 明度差 ΔL

首先從 CIELAB Lab和 C計算 a C 和 h

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

4

(a) Gonioscope (b) Conoscope (c) Imaging Sphere

圖 2-2三種量測視角光學特性的設備示意圖

23 運用色差的視角範圍估測法

Ishikawa 等人(1994)利用灰階影像提出一種評價 LCD 彩色偏移的視角評價法作者們

量測八個灰階視錐角的 CIE Luv色差再分別討論「色度差異」「色相角差異」「彩度差

異」並且觀察個別的統計量如平均值和最大值[3]同時他們進行主觀評量實驗發現色

相角差的最大值與色彩偏移(color shift)的主觀評分資料呈現的相關性最高(相對於平均色相

角差)相反地色彩偏移與彩度差異呈現弱相關這個研究唯一的缺點是只探討早期 TN LCD

灰階影像的視角相依色彩偏移質變缺乏對灰階反轉的觀察與分析

Chen 等人(2006)利用 LCD 的偏視角的色彩飽和度衰減現象提出一種統合閾值度量指

標 Color Saturation Degradation (CSD) [7]其方法是將量測到的色彩三刺激值 CIEXYZ 轉換

到 CIELUV 的色度空間在不考慮亮度的假設下計算偏視角度與垂直視角的色差

22

)()( vuE vu 並以該色度空間色差的恰可辨識差異(Just Noticeable Difference JND)

5倍作為閾值訂定的基準該研究建議用 CSD 003來定義視角範圍CSD的公式摘要如下

030 ddSCSD -------------------------------------------------------------------- 式(2-1)

其中 vuEdS 換句話說將計算出的色差對角作微分其斜率落在003 以內的

即是可接受視角範圍並用三種主色彩紅(R=255 G=0 B=0)綠(R=0 G=255 B=0)藍(R=0

G=0 B=255)作為量測標的色針對這三主色彩的可視角範圍交集後即得到統合的視角範圍

公式描述如下

BGR

BB

GG

RR

CVACVACVACVA

ddSCVA

ddSCVA

ddSCVA

030

030

030

---------------------------------------------------------- 式(2-2)

其中CVARCVAGCVAB為主色彩的可視角範圍CVA 為統合的視角範圍此方法的

缺點是1)沒有考慮亮度隨偏斜視角的變化2)僅對觀察角作微分沒有考慮方位角的

變化3)公式中計算的是只是飽和度的衰減所以計算過程中沒有考量人眼對色相的變化

比飽和度的變化還要敏感4)三主色並不常常出現在一般電視影像上測試色的代表性容易

有爭議5)微分的飽和度變化只能反應影像品質變化區域對於累進的色差或局部微細差異

容易被忽略6)缺乏 CSD 與人眼視覺實驗的相關性數據

Funabiki 等人(2008)採用 Gretagmacbeth 的九個顏色作為量測標的沿水平方向( = 0deg

180deg) 量測觀測角 = 0deg~85deg的色度值並計算每一個測試色的各偏斜角與 = 0deg的色差

顯示器

CCDIris

Field lensFourier

plane

Fourier

opticsImaging

lens

5

vEu 再平均九個顏色同一偏斜角的色差可獲得一條偏斜角對應平均色差的曲線再以

0150 vEu 作為色差閾值以差補方式推算出彩色視角[4]但是此方法的缺點如同文獻中

揭示計算出的CVA與主觀所判定的視角雖有相關但對試驗的三種不同類型的五台顯示器

其結果並不一致此呼應 Ishikawa 等人的研究結果色差與視角品質的相關性並非最高

Lee 等人(2009)利用 CIECAM02 色域體積 QMh 的大小來評價彩色視角範圍實驗中

比較一台 OLED TV兩台 LCD TV 和一台 PDP TV並以垂直觀測角為基線比較四種顯示

器其色域體積降為 50的觀測視角作為比較依據[9]因為該研究並未進行人眼視覺觀測實驗

所以作者提到須作進一步研究 50色域體積的縮減是否可以作為關鍵規格此研究另一個缺

點是無法分析一些消費者最關注的色彩如膚色記憶色和一些非飽和色等等這對視角品

質評價的結果判定會存有風險

Fukai 等人(2010)利用最大亮度對比Gamma 值和色度空間 CIELAB 的色差公式 abE

進行水平和垂直方位角方向的視角範圍主觀實驗結果卻發現色差 abE 與水平方位的相關

性最高所以建議利用色差來測量視角範圍[8]但該研究僅使用全紅全綠全藍全白四

色量測色度值作為該顯示器的視角物理特性而主觀實驗時卻用女性影像和自然景觀影像

文章中並沒有說明其兩者間的關聯該實驗也僅使用單一種類型的一台 LCD 顯示器數據明

顯不足此外對垂直方位的視角物理特性與主觀評量呈現不高的相關性換句話說這個

方法僅適用水平方位觀察角這使得後續研究者會有所困惑

24 視覺心物評量法

Teunissen 等人(2008)用電漿電視和兩種液晶電視(MVA amp IPS)進行視角相關的影像

品質評價和大量的光學量測[2]採取由下而上的統計分析推導出一種相對於垂直角度觀看方

向的亮度降低和色差變化程度對影像品質預測(IQpred)的度量公式如式(2-3)所示作者們以

電漿電視的極限視角範圍作基線並定義可用視角範圍的 IQpred必須大於或等於 67才能用

來說明不同顯示器的品質差異比較

76)()(144135010 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

--------------- 式(2-3)

其中L0ursquo0vrsquo0分別是量測垂直觀測方向高明度灰色(R=G=B=200)的亮度與色度座標

Liursquoivrsquoi 是偏斜視角方向量測到的亮度與色度座標這個實驗由於是將這三種顯示器同時

放在一起作比較換句話說實驗時觀察者可以有互相比較的參考但這會有別於大眾在家

庭使用時並沒有可以參考的顯示器或電視機做為評價的依據所以 Teunissen 等人(2009)又

提出另一個公式較能符合對家庭使用的觀看環境也就是假設家庭觀看者對視角漸變品質變

化是較不挑剔的[10]如式(2-4)所示

360)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLii

i ------------------------------------- 式(2-4)

從上述兩個公式我們發現兩者僅僅在於右方係數的不同如將公式(23)左右都除上 513

整理後可得到式 (2-5)大致說明在賣場觀看與家庭觀看時的品質評價挑剔比率約為

064036=178 倍

640)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

-------------------------------- 式(2-5)

這個方法最大的致命點是只有用一個高明度的灰色色度量測公式與預測模型推導時

也只考量不同灰階色度量測值實際上應用時有些實物色(如水果)或記憶色(如膚色)

6

的色彩視角變化對消費者而言更為重要另外未考慮的是有些暗色部分的評價對 LCD 顯示

器設計而言也是重要評價的依據之一

25 視角模擬影像評量法

一些研究利用模擬 LCD 在各種視角的成像顯示作為判定影像品質的參考

[11][12][13][14]其中有些模擬影像是利用相對應視角的光電轉換函數進行估計[11][12]但

這方法往往隨著與參考點偏差愈大其模擬正確性愈降低此外模擬的影像要在合適的顯示

終端呈現才不會失真也是這個方法的限制之一

例如Jang 等人(2006)用 7x7x7 查表法針對 27 個視角建立其個別的 RGB 對應 CIEXYZ

色度值來進行 2-domain 橫向電場驅動面板(In-Plane Switching IPS)和 8-domain 多域垂直配

向技術面板(Multi-domain Vertical Alignment MVA)液晶電視的模擬[15]作者利用這些模擬視

角影像和真實電視個別進行可接受品質的視角閾值實驗結果發現利用真實電視的可接受視

角和模擬影像有相同趨勢但其間的差異頗大往往真實電視的可接受視角閾值大於模擬的

影像由於作者並未提及他們模擬的影像在何種顯示器上播放所以無法追蹤其模擬的真

實性

Mitsumori等人(2006)則以CIECAM02的色外貌模型進一步模擬人眼適應某種環境光下

LCD 顯示器在不同視角的表現[13]利用比較模擬垂直觀測角的扭曲向列 (Twisted Nematic

TN)液晶型顯示器和光學補償變曲(Optically Compensated Bend OCB)液晶顯示器影像在 CRT

螢幕上顯示其結果證實影像色差02E 與主觀判定影像的差異呈現線性負相關隨後模擬

兩種顯示器在不同方位視角的影像如圖所示此研究的唯一的缺憾是未進一步分析視角色

差的閾值無法量化評斷視角範圍以作為產品規格的參考或標準度量

綜觀以上的文獻收集與探討發現目前針對色彩視角範圍的定義還是未能有明確的解決之

道雖然從運用色差為出發點是許多開發者共通的想法但對測試的色彩與分析計算的過程

仍無法面面俱到此外以上文獻沒有一篇考慮人眼視覺對斜偏視角的對比敏感度是有別於

垂直視角針對這些前人研究的優缺點本計畫將考量實際應用時的計算成本有效的色差

公式測試標的色樣與斜偏視角人眼視覺模型提出一個更為切實的色彩視角範圍評價方式

7

3 研究方法

31 研究流程

就顯示器視角的研究中在上一章已提及許多先前學者的研究並比較其優缺點在此

研究中初步將先摒除外在環境光對顯示器的干擾假設在微暗室內環境下觀看電視的固定

條件下並採用目前國際標準照明委員會建議的 CIEDE2000 為色差計算公式主要執行的步

驟可分為以下九點

(1) 文獻探討

(2) 標的色樣收集與設計

(3) 視角光學量測與顯示器特性分析

(4) 彩色視角範圍演算法程式設計

(5) 指標參數分析包括色差明度差彩度差色相差對比

(6) 偏斜視角衰減因子最適化視覺實驗

(7) TQCVA 模型與程式設計

(8) TQCVA 視覺評價實驗

(9) 多變量統計分析與 TQCVA 最佳化

將以上九步驟繪製為流程圖如以下圖 3-1 所示由圖中可更詳盡的了解整個實驗流程

及內容

圖 3-1研究方法架構與步驟

經過文獻內容討論的過程第一步即是收集顯示器製造商和一般使用者常用的視角評價

色彩與影像作為量測與評價的標的色樣利用 Conoscope 量測所有標的色樣各視角之

CIEXYZ 色度值再將後將所有的色度值轉換到 CIELAB 色度空間接著計算各個偏斜視角

與垂直視角的色差並且獨立分析明度差異對比差異色相差異以及飽和度差異再依據

人眼視覺敏感函數進行修正或補償偏斜視角對明度與色彩的預測作為視角色偏和視角色

流失的品質評價基準

最後再實施一系列人因視覺主觀評價實驗並且挑選數種不同電視螢幕以及日常中

8

常觀看的七個觀測視角將實驗結果與參數指標相互比對進而佐證本研究計畫所提出的新

型色彩視角範圍度量模型以下小節將分別說明採用的方法

32 TQCVA 指標參數

在此章節將依據 31 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

321 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-AlignmentPVA)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(cdm2) 4430 3923 4433

三原色

色度值

R (x y) (06550 03369) (06561 03287) (06487 03355)

G (x y) (03036 06023) (03037 06131) (02833 05992)

B (x y) (01511 00611) (01462 00518) (01467 00523)

322 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 ColorCheckerreg 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

9

323 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=0deg到 80deg每間格為 1deg而方位角 從 0deg到 360deg

每間格為 15deg(其中 0deg和 360deg是重複的只是為了方便程式計算與繪圖)以下從色度空間轉

換色差計算至視覺偏斜視角衰減因子及能量統整進行解析

(a) CIEXYZ 到 CIELa

b

計算

將取樣視角(j k)量測第 i個色樣的CIEXYZi (j k) 依據CIE 1976 Lab的色彩空間計

算其明度 Li(j k) ai (j k) bi (j k)座標和彩度 Ci (j k)公式如式(3-1)

)())(()((

))(

())(

(500)(

))(

())(

(500)(

0088560 ))(

9033(

0088560 16))(

(116)(

2

3131

3131

31

kjikjikji

kjikji

kji

kjikji

kji

kji

kji

kji

baC

Zn

Z

Yn

Yb

Yn

Y

Xn

Xa

YnYYn

Y

YnYYn

Y

L

-------------------------------- 式(3-1)

其中Xn Yn Zn 是參考白的三刺激值一般而言使用各自電視的全白畫面的量測值

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]

(b) 色差 ΔE00

取樣視角(j k)量測第 i 個色樣的 CIEDE2000 色差 E00_i (i k) 是定義為視角(j k)

與垂直觀測角的色彩差異如式(3-2)

21

))(_

)()(_

(

))(_

())(_

())(

(

)(_00

HH

kjab

CC

kjab

T

HH

kjab

CC

kjab

LL

kji

kj

Sk

iH

Sk

iCR

Sk

iH

Sk

iC

Sk

L

iE

-------------------------- 式(3-2)

詳細的計算公式中的權重函數 SLSCSH 與色相角與彩度相互作用因子 RT 可參閱相關文獻

[17]

(c) 明度差 ΔL

首先從 CIELAB Lab和 C計算 a C 和 h

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

5

vEu 再平均九個顏色同一偏斜角的色差可獲得一條偏斜角對應平均色差的曲線再以

0150 vEu 作為色差閾值以差補方式推算出彩色視角[4]但是此方法的缺點如同文獻中

揭示計算出的CVA與主觀所判定的視角雖有相關但對試驗的三種不同類型的五台顯示器

其結果並不一致此呼應 Ishikawa 等人的研究結果色差與視角品質的相關性並非最高

Lee 等人(2009)利用 CIECAM02 色域體積 QMh 的大小來評價彩色視角範圍實驗中

比較一台 OLED TV兩台 LCD TV 和一台 PDP TV並以垂直觀測角為基線比較四種顯示

器其色域體積降為 50的觀測視角作為比較依據[9]因為該研究並未進行人眼視覺觀測實驗

所以作者提到須作進一步研究 50色域體積的縮減是否可以作為關鍵規格此研究另一個缺

點是無法分析一些消費者最關注的色彩如膚色記憶色和一些非飽和色等等這對視角品

質評價的結果判定會存有風險

Fukai 等人(2010)利用最大亮度對比Gamma 值和色度空間 CIELAB 的色差公式 abE

進行水平和垂直方位角方向的視角範圍主觀實驗結果卻發現色差 abE 與水平方位的相關

性最高所以建議利用色差來測量視角範圍[8]但該研究僅使用全紅全綠全藍全白四

色量測色度值作為該顯示器的視角物理特性而主觀實驗時卻用女性影像和自然景觀影像

文章中並沒有說明其兩者間的關聯該實驗也僅使用單一種類型的一台 LCD 顯示器數據明

顯不足此外對垂直方位的視角物理特性與主觀評量呈現不高的相關性換句話說這個

方法僅適用水平方位觀察角這使得後續研究者會有所困惑

24 視覺心物評量法

Teunissen 等人(2008)用電漿電視和兩種液晶電視(MVA amp IPS)進行視角相關的影像

品質評價和大量的光學量測[2]採取由下而上的統計分析推導出一種相對於垂直角度觀看方

向的亮度降低和色差變化程度對影像品質預測(IQpred)的度量公式如式(2-3)所示作者們以

電漿電視的極限視角範圍作基線並定義可用視角範圍的 IQpred必須大於或等於 67才能用

來說明不同顯示器的品質差異比較

76)()(144135010 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

--------------- 式(2-3)

其中L0ursquo0vrsquo0分別是量測垂直觀測方向高明度灰色(R=G=B=200)的亮度與色度座標

Liursquoivrsquoi 是偏斜視角方向量測到的亮度與色度座標這個實驗由於是將這三種顯示器同時

放在一起作比較換句話說實驗時觀察者可以有互相比較的參考但這會有別於大眾在家

庭使用時並沒有可以參考的顯示器或電視機做為評價的依據所以 Teunissen 等人(2009)又

提出另一個公式較能符合對家庭使用的觀看環境也就是假設家庭觀看者對視角漸變品質變

化是較不挑剔的[10]如式(2-4)所示

360)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLii

i ------------------------------------- 式(2-4)

從上述兩個公式我們發現兩者僅僅在於右方係數的不同如將公式(23)左右都除上 513

整理後可得到式 (2-5)大致說明在賣場觀看與家庭觀看時的品質評價挑剔比率約為

064036=178 倍

640)()(28 2

0

2

0

0

0

vvuuL

LLIQ ii

ipred

-------------------------------- 式(2-5)

這個方法最大的致命點是只有用一個高明度的灰色色度量測公式與預測模型推導時

也只考量不同灰階色度量測值實際上應用時有些實物色(如水果)或記憶色(如膚色)

6

的色彩視角變化對消費者而言更為重要另外未考慮的是有些暗色部分的評價對 LCD 顯示

器設計而言也是重要評價的依據之一

25 視角模擬影像評量法

一些研究利用模擬 LCD 在各種視角的成像顯示作為判定影像品質的參考

[11][12][13][14]其中有些模擬影像是利用相對應視角的光電轉換函數進行估計[11][12]但

這方法往往隨著與參考點偏差愈大其模擬正確性愈降低此外模擬的影像要在合適的顯示

終端呈現才不會失真也是這個方法的限制之一

例如Jang 等人(2006)用 7x7x7 查表法針對 27 個視角建立其個別的 RGB 對應 CIEXYZ

色度值來進行 2-domain 橫向電場驅動面板(In-Plane Switching IPS)和 8-domain 多域垂直配

向技術面板(Multi-domain Vertical Alignment MVA)液晶電視的模擬[15]作者利用這些模擬視

角影像和真實電視個別進行可接受品質的視角閾值實驗結果發現利用真實電視的可接受視

角和模擬影像有相同趨勢但其間的差異頗大往往真實電視的可接受視角閾值大於模擬的

影像由於作者並未提及他們模擬的影像在何種顯示器上播放所以無法追蹤其模擬的真

實性

Mitsumori等人(2006)則以CIECAM02的色外貌模型進一步模擬人眼適應某種環境光下

LCD 顯示器在不同視角的表現[13]利用比較模擬垂直觀測角的扭曲向列 (Twisted Nematic

TN)液晶型顯示器和光學補償變曲(Optically Compensated Bend OCB)液晶顯示器影像在 CRT

螢幕上顯示其結果證實影像色差02E 與主觀判定影像的差異呈現線性負相關隨後模擬

兩種顯示器在不同方位視角的影像如圖所示此研究的唯一的缺憾是未進一步分析視角色

差的閾值無法量化評斷視角範圍以作為產品規格的參考或標準度量

綜觀以上的文獻收集與探討發現目前針對色彩視角範圍的定義還是未能有明確的解決之

道雖然從運用色差為出發點是許多開發者共通的想法但對測試的色彩與分析計算的過程

仍無法面面俱到此外以上文獻沒有一篇考慮人眼視覺對斜偏視角的對比敏感度是有別於

垂直視角針對這些前人研究的優缺點本計畫將考量實際應用時的計算成本有效的色差

公式測試標的色樣與斜偏視角人眼視覺模型提出一個更為切實的色彩視角範圍評價方式

7

3 研究方法

31 研究流程

就顯示器視角的研究中在上一章已提及許多先前學者的研究並比較其優缺點在此

研究中初步將先摒除外在環境光對顯示器的干擾假設在微暗室內環境下觀看電視的固定

條件下並採用目前國際標準照明委員會建議的 CIEDE2000 為色差計算公式主要執行的步

驟可分為以下九點

(1) 文獻探討

(2) 標的色樣收集與設計

(3) 視角光學量測與顯示器特性分析

(4) 彩色視角範圍演算法程式設計

(5) 指標參數分析包括色差明度差彩度差色相差對比

(6) 偏斜視角衰減因子最適化視覺實驗

(7) TQCVA 模型與程式設計

(8) TQCVA 視覺評價實驗

(9) 多變量統計分析與 TQCVA 最佳化

將以上九步驟繪製為流程圖如以下圖 3-1 所示由圖中可更詳盡的了解整個實驗流程

及內容

圖 3-1研究方法架構與步驟

經過文獻內容討論的過程第一步即是收集顯示器製造商和一般使用者常用的視角評價

色彩與影像作為量測與評價的標的色樣利用 Conoscope 量測所有標的色樣各視角之

CIEXYZ 色度值再將後將所有的色度值轉換到 CIELAB 色度空間接著計算各個偏斜視角

與垂直視角的色差並且獨立分析明度差異對比差異色相差異以及飽和度差異再依據

人眼視覺敏感函數進行修正或補償偏斜視角對明度與色彩的預測作為視角色偏和視角色

流失的品質評價基準

最後再實施一系列人因視覺主觀評價實驗並且挑選數種不同電視螢幕以及日常中

8

常觀看的七個觀測視角將實驗結果與參數指標相互比對進而佐證本研究計畫所提出的新

型色彩視角範圍度量模型以下小節將分別說明採用的方法

32 TQCVA 指標參數

在此章節將依據 31 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

321 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-AlignmentPVA)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(cdm2) 4430 3923 4433

三原色

色度值

R (x y) (06550 03369) (06561 03287) (06487 03355)

G (x y) (03036 06023) (03037 06131) (02833 05992)

B (x y) (01511 00611) (01462 00518) (01467 00523)

322 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 ColorCheckerreg 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

9

323 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=0deg到 80deg每間格為 1deg而方位角 從 0deg到 360deg

每間格為 15deg(其中 0deg和 360deg是重複的只是為了方便程式計算與繪圖)以下從色度空間轉

換色差計算至視覺偏斜視角衰減因子及能量統整進行解析

(a) CIEXYZ 到 CIELa

b

計算

將取樣視角(j k)量測第 i個色樣的CIEXYZi (j k) 依據CIE 1976 Lab的色彩空間計

算其明度 Li(j k) ai (j k) bi (j k)座標和彩度 Ci (j k)公式如式(3-1)

)())(()((

))(

())(

(500)(

))(

())(

(500)(

0088560 ))(

9033(

0088560 16))(

(116)(

2

3131

3131

31

kjikjikji

kjikji

kji

kjikji

kji

kji

kji

kji

baC

Zn

Z

Yn

Yb

Yn

Y

Xn

Xa

YnYYn

Y

YnYYn

Y

L

-------------------------------- 式(3-1)

其中Xn Yn Zn 是參考白的三刺激值一般而言使用各自電視的全白畫面的量測值

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]

(b) 色差 ΔE00

取樣視角(j k)量測第 i 個色樣的 CIEDE2000 色差 E00_i (i k) 是定義為視角(j k)

與垂直觀測角的色彩差異如式(3-2)

21

))(_

)()(_

(

))(_

())(_

())(

(

)(_00

HH

kjab

CC

kjab

T

HH

kjab

CC

kjab

LL

kji

kj

Sk

iH

Sk

iCR

Sk

iH

Sk

iC

Sk

L

iE

-------------------------- 式(3-2)

詳細的計算公式中的權重函數 SLSCSH 與色相角與彩度相互作用因子 RT 可參閱相關文獻

[17]

(c) 明度差 ΔL

首先從 CIELAB Lab和 C計算 a C 和 h

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

6

的色彩視角變化對消費者而言更為重要另外未考慮的是有些暗色部分的評價對 LCD 顯示

器設計而言也是重要評價的依據之一

25 視角模擬影像評量法

一些研究利用模擬 LCD 在各種視角的成像顯示作為判定影像品質的參考

[11][12][13][14]其中有些模擬影像是利用相對應視角的光電轉換函數進行估計[11][12]但

這方法往往隨著與參考點偏差愈大其模擬正確性愈降低此外模擬的影像要在合適的顯示

終端呈現才不會失真也是這個方法的限制之一

例如Jang 等人(2006)用 7x7x7 查表法針對 27 個視角建立其個別的 RGB 對應 CIEXYZ

色度值來進行 2-domain 橫向電場驅動面板(In-Plane Switching IPS)和 8-domain 多域垂直配

向技術面板(Multi-domain Vertical Alignment MVA)液晶電視的模擬[15]作者利用這些模擬視

角影像和真實電視個別進行可接受品質的視角閾值實驗結果發現利用真實電視的可接受視

角和模擬影像有相同趨勢但其間的差異頗大往往真實電視的可接受視角閾值大於模擬的

影像由於作者並未提及他們模擬的影像在何種顯示器上播放所以無法追蹤其模擬的真

實性

Mitsumori等人(2006)則以CIECAM02的色外貌模型進一步模擬人眼適應某種環境光下

LCD 顯示器在不同視角的表現[13]利用比較模擬垂直觀測角的扭曲向列 (Twisted Nematic

TN)液晶型顯示器和光學補償變曲(Optically Compensated Bend OCB)液晶顯示器影像在 CRT

螢幕上顯示其結果證實影像色差02E 與主觀判定影像的差異呈現線性負相關隨後模擬

兩種顯示器在不同方位視角的影像如圖所示此研究的唯一的缺憾是未進一步分析視角色

差的閾值無法量化評斷視角範圍以作為產品規格的參考或標準度量

綜觀以上的文獻收集與探討發現目前針對色彩視角範圍的定義還是未能有明確的解決之

道雖然從運用色差為出發點是許多開發者共通的想法但對測試的色彩與分析計算的過程

仍無法面面俱到此外以上文獻沒有一篇考慮人眼視覺對斜偏視角的對比敏感度是有別於

垂直視角針對這些前人研究的優缺點本計畫將考量實際應用時的計算成本有效的色差

公式測試標的色樣與斜偏視角人眼視覺模型提出一個更為切實的色彩視角範圍評價方式

7

3 研究方法

31 研究流程

就顯示器視角的研究中在上一章已提及許多先前學者的研究並比較其優缺點在此

研究中初步將先摒除外在環境光對顯示器的干擾假設在微暗室內環境下觀看電視的固定

條件下並採用目前國際標準照明委員會建議的 CIEDE2000 為色差計算公式主要執行的步

驟可分為以下九點

(1) 文獻探討

(2) 標的色樣收集與設計

(3) 視角光學量測與顯示器特性分析

(4) 彩色視角範圍演算法程式設計

(5) 指標參數分析包括色差明度差彩度差色相差對比

(6) 偏斜視角衰減因子最適化視覺實驗

(7) TQCVA 模型與程式設計

(8) TQCVA 視覺評價實驗

(9) 多變量統計分析與 TQCVA 最佳化

將以上九步驟繪製為流程圖如以下圖 3-1 所示由圖中可更詳盡的了解整個實驗流程

及內容

圖 3-1研究方法架構與步驟

經過文獻內容討論的過程第一步即是收集顯示器製造商和一般使用者常用的視角評價

色彩與影像作為量測與評價的標的色樣利用 Conoscope 量測所有標的色樣各視角之

CIEXYZ 色度值再將後將所有的色度值轉換到 CIELAB 色度空間接著計算各個偏斜視角

與垂直視角的色差並且獨立分析明度差異對比差異色相差異以及飽和度差異再依據

人眼視覺敏感函數進行修正或補償偏斜視角對明度與色彩的預測作為視角色偏和視角色

流失的品質評價基準

最後再實施一系列人因視覺主觀評價實驗並且挑選數種不同電視螢幕以及日常中

8

常觀看的七個觀測視角將實驗結果與參數指標相互比對進而佐證本研究計畫所提出的新

型色彩視角範圍度量模型以下小節將分別說明採用的方法

32 TQCVA 指標參數

在此章節將依據 31 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

321 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-AlignmentPVA)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(cdm2) 4430 3923 4433

三原色

色度值

R (x y) (06550 03369) (06561 03287) (06487 03355)

G (x y) (03036 06023) (03037 06131) (02833 05992)

B (x y) (01511 00611) (01462 00518) (01467 00523)

322 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 ColorCheckerreg 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

9

323 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=0deg到 80deg每間格為 1deg而方位角 從 0deg到 360deg

每間格為 15deg(其中 0deg和 360deg是重複的只是為了方便程式計算與繪圖)以下從色度空間轉

換色差計算至視覺偏斜視角衰減因子及能量統整進行解析

(a) CIEXYZ 到 CIELa

b

計算

將取樣視角(j k)量測第 i個色樣的CIEXYZi (j k) 依據CIE 1976 Lab的色彩空間計

算其明度 Li(j k) ai (j k) bi (j k)座標和彩度 Ci (j k)公式如式(3-1)

)())(()((

))(

())(

(500)(

))(

())(

(500)(

0088560 ))(

9033(

0088560 16))(

(116)(

2

3131

3131

31

kjikjikji

kjikji

kji

kjikji

kji

kji

kji

kji

baC

Zn

Z

Yn

Yb

Yn

Y

Xn

Xa

YnYYn

Y

YnYYn

Y

L

-------------------------------- 式(3-1)

其中Xn Yn Zn 是參考白的三刺激值一般而言使用各自電視的全白畫面的量測值

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]

(b) 色差 ΔE00

取樣視角(j k)量測第 i 個色樣的 CIEDE2000 色差 E00_i (i k) 是定義為視角(j k)

與垂直觀測角的色彩差異如式(3-2)

21

))(_

)()(_

(

))(_

())(_

())(

(

)(_00

HH

kjab

CC

kjab

T

HH

kjab

CC

kjab

LL

kji

kj

Sk

iH

Sk

iCR

Sk

iH

Sk

iC

Sk

L

iE

-------------------------- 式(3-2)

詳細的計算公式中的權重函數 SLSCSH 與色相角與彩度相互作用因子 RT 可參閱相關文獻

[17]

(c) 明度差 ΔL

首先從 CIELAB Lab和 C計算 a C 和 h

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

7

3 研究方法

31 研究流程

就顯示器視角的研究中在上一章已提及許多先前學者的研究並比較其優缺點在此

研究中初步將先摒除外在環境光對顯示器的干擾假設在微暗室內環境下觀看電視的固定

條件下並採用目前國際標準照明委員會建議的 CIEDE2000 為色差計算公式主要執行的步

驟可分為以下九點

(1) 文獻探討

(2) 標的色樣收集與設計

(3) 視角光學量測與顯示器特性分析

(4) 彩色視角範圍演算法程式設計

(5) 指標參數分析包括色差明度差彩度差色相差對比

(6) 偏斜視角衰減因子最適化視覺實驗

(7) TQCVA 模型與程式設計

(8) TQCVA 視覺評價實驗

(9) 多變量統計分析與 TQCVA 最佳化

將以上九步驟繪製為流程圖如以下圖 3-1 所示由圖中可更詳盡的了解整個實驗流程

及內容

圖 3-1研究方法架構與步驟

經過文獻內容討論的過程第一步即是收集顯示器製造商和一般使用者常用的視角評價

色彩與影像作為量測與評價的標的色樣利用 Conoscope 量測所有標的色樣各視角之

CIEXYZ 色度值再將後將所有的色度值轉換到 CIELAB 色度空間接著計算各個偏斜視角

與垂直視角的色差並且獨立分析明度差異對比差異色相差異以及飽和度差異再依據

人眼視覺敏感函數進行修正或補償偏斜視角對明度與色彩的預測作為視角色偏和視角色

流失的品質評價基準

最後再實施一系列人因視覺主觀評價實驗並且挑選數種不同電視螢幕以及日常中

8

常觀看的七個觀測視角將實驗結果與參數指標相互比對進而佐證本研究計畫所提出的新

型色彩視角範圍度量模型以下小節將分別說明採用的方法

32 TQCVA 指標參數

在此章節將依據 31 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

321 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-AlignmentPVA)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(cdm2) 4430 3923 4433

三原色

色度值

R (x y) (06550 03369) (06561 03287) (06487 03355)

G (x y) (03036 06023) (03037 06131) (02833 05992)

B (x y) (01511 00611) (01462 00518) (01467 00523)

322 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 ColorCheckerreg 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

9

323 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=0deg到 80deg每間格為 1deg而方位角 從 0deg到 360deg

每間格為 15deg(其中 0deg和 360deg是重複的只是為了方便程式計算與繪圖)以下從色度空間轉

換色差計算至視覺偏斜視角衰減因子及能量統整進行解析

(a) CIEXYZ 到 CIELa

b

計算

將取樣視角(j k)量測第 i個色樣的CIEXYZi (j k) 依據CIE 1976 Lab的色彩空間計

算其明度 Li(j k) ai (j k) bi (j k)座標和彩度 Ci (j k)公式如式(3-1)

)())(()((

))(

())(

(500)(

))(

())(

(500)(

0088560 ))(

9033(

0088560 16))(

(116)(

2

3131

3131

31

kjikjikji

kjikji

kji

kjikji

kji

kji

kji

kji

baC

Zn

Z

Yn

Yb

Yn

Y

Xn

Xa

YnYYn

Y

YnYYn

Y

L

-------------------------------- 式(3-1)

其中Xn Yn Zn 是參考白的三刺激值一般而言使用各自電視的全白畫面的量測值

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]

(b) 色差 ΔE00

取樣視角(j k)量測第 i 個色樣的 CIEDE2000 色差 E00_i (i k) 是定義為視角(j k)

與垂直觀測角的色彩差異如式(3-2)

21

))(_

)()(_

(

))(_

())(_

())(

(

)(_00

HH

kjab

CC

kjab

T

HH

kjab

CC

kjab

LL

kji

kj

Sk

iH

Sk

iCR

Sk

iH

Sk

iC

Sk

L

iE

-------------------------- 式(3-2)

詳細的計算公式中的權重函數 SLSCSH 與色相角與彩度相互作用因子 RT 可參閱相關文獻

[17]

(c) 明度差 ΔL

首先從 CIELAB Lab和 C計算 a C 和 h

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

8

常觀看的七個觀測視角將實驗結果與參數指標相互比對進而佐證本研究計畫所提出的新

型色彩視角範圍度量模型以下小節將分別說明採用的方法

32 TQCVA 指標參數

在此章節將依據 31 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

321 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-AlignmentPVA)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(cdm2) 4430 3923 4433

三原色

色度值

R (x y) (06550 03369) (06561 03287) (06487 03355)

G (x y) (03036 06023) (03037 06131) (02833 05992)

B (x y) (01511 00611) (01462 00518) (01467 00523)

322 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 ColorCheckerreg 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

9

323 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=0deg到 80deg每間格為 1deg而方位角 從 0deg到 360deg

每間格為 15deg(其中 0deg和 360deg是重複的只是為了方便程式計算與繪圖)以下從色度空間轉

換色差計算至視覺偏斜視角衰減因子及能量統整進行解析

(a) CIEXYZ 到 CIELa

b

計算

將取樣視角(j k)量測第 i個色樣的CIEXYZi (j k) 依據CIE 1976 Lab的色彩空間計

算其明度 Li(j k) ai (j k) bi (j k)座標和彩度 Ci (j k)公式如式(3-1)

)())(()((

))(

())(

(500)(

))(

())(

(500)(

0088560 ))(

9033(

0088560 16))(

(116)(

2

3131

3131

31

kjikjikji

kjikji

kji

kjikji

kji

kji

kji

kji

baC

Zn

Z

Yn

Yb

Yn

Y

Xn

Xa

YnYYn

Y

YnYYn

Y

L

-------------------------------- 式(3-1)

其中Xn Yn Zn 是參考白的三刺激值一般而言使用各自電視的全白畫面的量測值

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]

(b) 色差 ΔE00

取樣視角(j k)量測第 i 個色樣的 CIEDE2000 色差 E00_i (i k) 是定義為視角(j k)

與垂直觀測角的色彩差異如式(3-2)

21

))(_

)()(_

(

))(_

())(_

())(

(

)(_00

HH

kjab

CC

kjab

T

HH

kjab

CC

kjab

LL

kji

kj

Sk

iH

Sk

iCR

Sk

iH

Sk

iC

Sk

L

iE

-------------------------- 式(3-2)

詳細的計算公式中的權重函數 SLSCSH 與色相角與彩度相互作用因子 RT 可參閱相關文獻

[17]

(c) 明度差 ΔL

首先從 CIELAB Lab和 C計算 a C 和 h

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

9

323 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=0deg到 80deg每間格為 1deg而方位角 從 0deg到 360deg

每間格為 15deg(其中 0deg和 360deg是重複的只是為了方便程式計算與繪圖)以下從色度空間轉

換色差計算至視覺偏斜視角衰減因子及能量統整進行解析

(a) CIEXYZ 到 CIELa

b

計算

將取樣視角(j k)量測第 i個色樣的CIEXYZi (j k) 依據CIE 1976 Lab的色彩空間計

算其明度 Li(j k) ai (j k) bi (j k)座標和彩度 Ci (j k)公式如式(3-1)

)())(()((

))(

())(

(500)(

))(

())(

(500)(

0088560 ))(

9033(

0088560 16))(

(116)(

2

3131

3131

31

kjikjikji

kjikji

kji

kjikji

kji

kji

kji

kji

baC

Zn

Z

Yn

Yb

Yn

Y

Xn

Xa

YnYYn

Y

YnYYn

Y

L

-------------------------------- 式(3-1)

其中Xn Yn Zn 是參考白的三刺激值一般而言使用各自電視的全白畫面的量測值

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]

(b) 色差 ΔE00

取樣視角(j k)量測第 i 個色樣的 CIEDE2000 色差 E00_i (i k) 是定義為視角(j k)

與垂直觀測角的色彩差異如式(3-2)

21

))(_

)()(_

(

))(_

())(_

())(

(

)(_00

HH

kjab

CC

kjab

T

HH

kjab

CC

kjab

LL

kji

kj

Sk

iH

Sk

iCR

Sk

iH

Sk

iC

Sk

L

iE

-------------------------- 式(3-2)

詳細的計算公式中的權重函數 SLSCSH 與色相角與彩度相互作用因子 RT 可參閱相關文獻

[17]

(c) 明度差 ΔL

首先從 CIELAB Lab和 C計算 a C 和 h

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

10

))()((tan)(_

))(()(()(_

)()(

)()1()(

)()(

1

22

kjikjikjab

kjikjikjab

kjikji

kjikji

kjikji

abih

baiC

bb

aGa

LL

------------------------------------------- 式(3-3)

其中

2

1

77

7

25)2)00(2)((

)2)00(2)((150

ikji

ikji

CC

CCG

----------------------------- 式(3-4)

明度差 )(_ kjiL 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的明度差異 )( kjiL 定

義為 )00(iL 如式(3-5)

)()00()(_ kjiikj LLiL -------------------------------------------------- 式(3-5)

(d) 彩度差 ΔC

彩度差的 )(_ kjab iC 定義是為視角(j k)與垂直觀測視角的彩度差異如式(3-6)

)(_)00(_)(_ kjababkjab iCiCiC ------------------------------------------------ 式(3-6)

(e) 色相差 ΔH

色相差 )(_ kjab iH 的定義是為視角(j k)與垂直觀測角的色相差異如式(3-7)

2

)(_)00(_sin)(_)00(_2

)(_

kjabab

kjabab

kjab

ihihiCiC

iH

---------------- 式(3-7)

324 衰減因子 (Attenuation factorAF)

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

))((1

1)(

ECCkEAF

-------------------------------------------------------------------- 式(3-8)

其中AF()是指觀察角的衰減因子kECC 是與視覺工作有關的固定常數E()是偏心率

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 = 017 [20]

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

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60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

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5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

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8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

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5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

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200

300

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800

900

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極差

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-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

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3

4

5

6

7

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0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

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5

6

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主觀測試評分 --gt

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新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

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2

3

4

5

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7

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0

5

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20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

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6

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0

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25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

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7

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0

5

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完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

11

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

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

12

圖 3-5指標參數計算流程圖

325 能量統整 (Pooling energy)

以上的分析計算過程只針對某一方位觀察視角(j k)的顯示單獨表現對終端使用者

而言是相當龐大的資訊會導致對電視視角品質的判定形成困擾在許多消費者購買電視或

顯示器時的決策經驗中統整一個特定指標是必須的

本研究方法參照視覺處理過程中的能量理論建立一個整合視角錐空間與所有標的色樣

資訊的「彩色視角範圍的全面品質指標」 (TQCVA)遵循在視覺模型建立的慣例以明科斯

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

21

2))()(_00(_

j k

jkjDE AFiEiS ---------------------------------------- 式(3-9)

21

2))()(_(_

j k

jkjDL AFiLiS -------------------------------------------- 式(3-10)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDC AFiCiS ----------------------------------------------- 式(3-11)

21

2))()(_(_

j k

jkjabDH AFiHiS ---------------------------------------- 式(3-12)

其中 SDE_iSDL_iSDC_iSDH_i 分別代表標的色樣 i 的色差能量明度差能量彩度差

能量和色相差能量最後再由以下公式計算所有色樣的色差能量明度差能量彩度差能量

和色相差能量平方和後開根號可得 TQCVA如式(3-13)所示[22]

i

iDHiDCiDLiDE SSSSTQCVA 2

_

2

_

2

_

2

_( --------------------------------------- 式(3-13)

Pooling all patchesrsquo energy

Color Patch i

CIEXYZi (θjk)

CIELABi (θjk)

ΔE00_i (θjk) ΔLrsquo_i (θjk) ΔCrsquo_i (θjk) ΔHrsquo_i (θjk)

SDE

_i SDL

_i SDC

_i SDH

_i

CIELAB0 (0 0)

CIEXYZ0 (0 0)

CIEDE2000

Attenuation Factor amp Pooling

Total Quality of Color Viewing Angle

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

13

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 324 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

33 主觀視覺評價實驗設計

綜合以上文獻探討之結果並且為評估 32 節提出之指標參數的結果即著手進行關於

顯示器色偏之視覺評價的心理物理實驗本實驗使用三種主流的顯示器技術面板為觀看刺激

物選用在一般環境下常用的七個不同觀測視角以下就本實驗方法以及實驗步驟說明之

331 實驗設備

在此實驗中同樣選用 321 節所提及相同的三塊面板即分別為 37 吋 IPS (TV-I)42

吋 PSA (TV-P) 以及 40 吋 PVA (TV-V)另外以平板電腦收集主觀問卷資料其主觀視覺評價

實驗之八張測試圖片如圖 3-6 所示IM1 採用多色相的組合圖片IM2IM4IM7 為觀看電

視時常出現的藍天綠地及沙漠圖樣IM3 及 IM8 可觀察暗態及漏光現象IM5 及 IM6 觀察

不同人種的膚色變化及細節

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8

圖 3-6主觀評價實驗測試圖片

332 實驗絛件

在此實驗中定義自變項為觀測視角面板技術及測試影像內容依變項為影像品質

亮度品質飽和度及色偏其中飽和度及色偏在研究結果中分別表示為彩度與色相本研究

所討論的觀視角度是以極座標系統定義θ為與面板平面垂直法向量的夾角 則是為觀視

位置的方位角

自變項中的觀測視角在此選取日常生活中常見七個不同角度其視角如下所示

VA(θ ) = (0deg 0deg) (45deg180deg) ( 45deg 135deg) ( 45deg 90deg) ( 60deg 180deg) ( 60deg 135deg)面板即是使用

上述相同的三種不同技術之面板 TV-ITV-P 及 TV-V在其中各別顯示 1920 times 1080 像素之

靜態影像實驗測試影像為 8 張不同全彩實物影像包含一般常見的色調以及記憶色如圖

3-6

圖 3-7 為實驗環境中七種觀測視角狀態而實際的實驗環境的環境光照控制為低於 100

lux 之微暗室受試者的觀看距離為 3 倍顯示器寬度以垂直顯示器中心畫面之距離計算

將面板架設於垂直及水平方向均可旋轉的置具上以調整不同視角角度

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

14

實驗問卷內容使用 8 分主觀問卷量表其 8 分主觀問卷量表內容表示如下1 分表示極

差2 分表示差3 分表示稍差4 分表示平庸5 分表示可6 分表示佳7 分表示極佳8

分表示完美分別對受試者徵詢每個視角下每一張測試圖片針對影像品質影像飽合度影

像亮度以及色偏 4 個品質指標依變項詳細問卷請參閱附錄二

333 受試者

本實驗共有 31 名受試者參與分為專家組 15 人及一般使用者組 16 人其專家組是指具

有兩年以上顯示器面板設計相關經驗的從業人員一般使用者即為無顯示器面板設計經驗者

參與實驗者皆為正常視力無色盲人士年齡分佈為 25 至 43 歲平均年齡 296 歲兩性人數

分別為男性 16 人女性 15 人

VA(θ ) = (45deg 135deg) VA(θ ) = (60deg 135deg)

VA(θ ) = (45deg 90deg) VA(θ ) = (60deg 90deg)

VA(θ ) = (0deg 0deg) VA(θ ) = (45deg 180deg) VA(θ ) = (60deg 180deg)

圖 3-7實際實驗環境之 7 個觀視角度

334 實驗步驟

實驗開始前先對受試者進行簡短的實驗簡介並說明實驗目的期間也同步進行暗室

視覺適應並且運用下圖 3-8 所示之圖片針對色彩飽合度影像亮度色偏之觀念對受試

者進行簡易辨識教學

因為實驗進行需於暗房實施測驗考慮人眼由亮室至暗室之視覺適應問題在實驗前均

會進行十分鐘的視覺適應後才進入正式實驗本實驗採用組內實驗設計即每位受試者均接

受相同的實驗流程其面板測試圖片及觀看視角均採用亂數隨機順序實驗細節如圖 3-9

受試者在觀看單一顯示器時在每一視角下皆觀看八張靜態圖片並針對每張圖片使用八

分主觀問卷對影像品質影像飽合度影像亮度以及色偏四個依變項進行評價平均一個

面板測驗時間約為 30 分鐘每測試完一個面板即請受試者於暗室內休息 10 分鐘後再進行

下一個面板實驗總實驗長度平均約為 150 分鐘

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

15

圖 3-8實驗說明訓練圖片

圖 3-9主觀實驗實驗排程表

4 結果與討論

本章節中將討論TQCVA 指標參數預測結果主觀視覺評價統計分析結果以及兩者之

間的比較最後再依其相互比較結果進行 TQCVA 的模型修正

以下內容將延用 TQCVA 指標參數對於色差明度彩度及色相四個屬性各別講述運

用上一章所提及的 TQCVA 指標參數的計算流程提出選用的 20 個標的色塊中在四個屬性

表現最差的色塊再使用視覺敏感衰減因子公式進行修正後的結果

另一方面針對主觀視覺評價運用 SPSS 統計軟體將亮度品質彩度品質色相品

質以及影像品質四個變項經過變異數分析(Analysis of varianceANOVA)及事後檢定(Post

Hoc Test)得到的統計結果進行解析最後將客觀的指標參數分析與主觀視覺評價進行

比對釐清兩者之間的相關性並改進 TQCVA 模型

41 TQCVA 指標參數分析

依據 323 節提到之 Conoscope 量測出在不同視角下的 20 個色塊的數值運用在上一章

提及的指標參數研究方法各別對色差明度彩度及色相計算出各個視角的能量統整進一

步找出在各個面板中分別在色差明度彩度及色相所表現最差的色塊以下以垂直面板正

視角條件下的三塊面板表現為例就以上四個屬性各別敘述最後再依能量統整後的 TQCVA

結果進行討論

時間 (分) 10 30 10 30 10 30 10

實驗排程實驗說明

環境適應意見回饋收集

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

16

411 色差分布比較(iso-ΔE00)

首先依照原始量測數據經 CIEDE 2000 色差公式計算出三片面板的色差結果TV-I 總色

差平均值為 1824經過指標參數分析得到在 TV-I 面板中色差表現最差的色塊為表 3-2 中的

第 14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)其色差平均為 2378最大值為 5711在 TV-V 面板

中整體平均色差為 1152其表現最不好的色塊為第 19 個色塊純白色(RGB = 0-255-0)此

色塊的色差平均值為 189最大值為 5251TV-P 面板的總色差平均值為 1251同樣在第

14 個色塊純綠色(RGB = 0-255-0)的表現為最差白色色塊的色差平均值為 218最大值為

6896在圖 4-1 將三個不同技術面板於正視角情況下表現最糟的色塊以視角圖表示之

在圖中可看到圓的正中心為VA(θ ) = (0deg 0deg)同心圓由內到外為觀測角θ由0deg至80deg

最外圍之圓周表示為方位角由 0deg到 360deg繞一圈右側的量尺為色差值 0 至 50 的指標可依

尺標上的顏色分佈進行判斷由藍色至紅色即表示為刻度0到50的範圍所以由圖中可看出

當在垂直視角的狀態下面板周圍的色差表現越明顯色差值接近或超過 50 以上色差值如

此高的狀況是極需要改善的

為修正大色差結果在 TQCVA 模型中加入 324 節提及之衰減因子 (Attenuation factor

AF)進行修正修正結果如圖 4-4 所示圖中右側的比例尺已經從原本圖 4-1 所示 0 至 50 修

正至 0 至 5其中 TV-I 的整體色差平均值已修正至 195而純綠色色塊的色差平均也降低至

25最大值為 393 TV-V 總平均色差為 118純白色色塊在經過衰減因子修正後的平均色

差為 202最大值為 36同樣的 TV-P 的總體色差平均值在修正後調整至 125圖中可看到

雖在四個邊角還是有略高的色差值但在純綠色色塊的色差平均已降低至 212最大值等於

445

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-1最差色塊的色差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=255 255 255) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-2衰減因子修正之最差色塊的色差分佈

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

17

412 明度差分布比較(iso-ΔL)

在明度差分析中主要是觀察灰階反轉的現象理論上顯示器將色階分為 0 至 255 階

當階數越高則越亮但是液晶顯示器在某個大觀測角度時有可能看到低灰階反而比高灰階還

亮的狀況也就是看到類似黑白反轉的現象這種現象稱之為灰階反轉

從三個不同技術面板明度表現最糟的色塊中結果顯示均為第 14 號標的色塊的表現最差

即純綠色(RGB = 0-255-0)圖 4-3 為三面板在綠色色塊時的明度差視角分佈圖圖中右側

的尺標由黑色至白色分別表示 0 至 50 的刻度在圖中可看出三個面板在面板四周圍的明度

差都是較高的尤其以 TV-I 面板特別嚴重

TV-I 在明度表現中總體明度差之平均值為-1696其中明度差最高的色塊平均值為

-2269明度差異最大達-5479從圖 4-3(a)可以看到 在 20deg以內時明度差還小於-10TV-V

在整體明度差的總平均為-785而明度差距最大的平均值等於-1596最大明度差異為-5315

同樣的在圖 4-3(b)可看出明度差的可容忍觀測視角是較其他兩面板高許多TV-P 的整體明度

差平均值則為-1010明度表現差異最大的平均值為-2071最高的明度差值有-618從圖4-3(c)

可看到當 在 30deg左右時其明度差的改變不大此處所計算出的負號為明度差的計算為

正視角減去斜視角的明度故得到負值負號僅代表方向並非表示數值的大小負號

為修正面板週邊的明度差高達近-50 的現象同樣加入衰減因子來減緩明度差的比值

在圖 4-4 中可看到視角圖右側的比例尺已縮小至 0 到 5且從視角圖可看出經過修正的結

果使原來面板周邊的高明度差現象已修復至明度差小於 5修正後的結果中可看到 TV-I

的整體明度差平均為-181第 14 個色塊明度差平均值也降至-231而 TV-V 的總明度差平均

等於-064在純綠色塊的明度差平均為-145TV-P 的明度差平均值-094純綠色塊明度差

平均值為-2

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-3最差色塊的明度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=0 255 0) (b) TV-V (RGB=0 255 0) (c) TV-P (RGB=0 255 0)

圖 4-4衰減因子修正之最差色塊的明度差分佈

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

18

413 彩度差分布比較(iso-C)

彩度差的討論是為了解色彩流失(color washout)的狀況液晶顯示器在大視角時容易產生

色彩流失現象顏色會跟著視角的轉變偏移使彩度降低導致色彩失真的現象

同樣的從三個面板中找出標的色樣在原始量測資料計算表現最差的色塊由圖 4-5 列

出的視角圖中可看到彩度差在各面板最差色塊的表現此處計算出的負號數值同樣是因

為在彩度差公式是使用正視角彩度減去側視角彩度值即負號不代號數值大小表示為方

向在 TV-I 面板的彩度整體平均值為-521最糟的色塊為全紅色(sRGB=255-0-0)其彩度差

平均值為-794彩度差異最大值為-1991TV-V 的整體的彩度差平均值為-4在此面板中表

現最糟的色塊為第 5 號色塊即名稱為藍色花朵(Blue flower sRGB=131-129-175)之色塊此

色塊的平均彩度差為-971最大值等於-1956此外 TV-P 在整體彩度差的平均值為-539而

在此面板中彩度表現最糟的色塊為第 11 號色塊黃綠色(Yellow green sRGB=159-189-66)

此色塊的彩度差平均值等於-798最大值為-2017

在圖 4-5 中的比例尺為-20 至 20 的規範尺標量表中間所示的黃綠色為彩度差異最小

從圖中可看出在垂直視角的狀態下面板在正中間的位置彩度差異並不大但是在側邊視角

的地方會有較高的彩度差也就容易造成色彩流失的現象為改善此現象運用衰減因子進

行修正後得到如圖 4-6 的結果圖中的尺標量表刻度已降至-5 至 5 的範圍比較圖 4-5 及

圖 4-6 可以看出視角圖的淺藍色面積變大即表示修正後的結果已大幅改善彩度差的問題

使彩度差的範圍降低至 0 至-1 附近三面板在修正後的彩度差數值如下所述在 TV-I 面板上

整體彩度平均為 054而全紅色色塊平均值也降低至-084最大值為-138TV-V 的整體彩

度差平均值為-039第 5 色塊彩度差平均值也降低至-102最大值為-187TV-P 的總平均

值為-055而黃綠色塊的平均值為-081最大值等於-145

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-5最差色塊的彩度差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=131 129 175) (c) TV-P (RGB=159 189 66)

圖 4-6衰減因子修正之最差色塊的彩度差分佈

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

19

414 色相差分布比較(iso-H)

色相差計算的主要目的是要討論色彩偏移(color shift)的現象色彩偏移一般有二種說法

一種是因為顯示畫面的變化太快導致液晶來不及反應使色彩轉換不完全另一種說法是

在不同視角觀看螢幕時看到的顏色是不同的在此要探討的為視角造成的色彩偏移

由圖 4-7 列出三塊不同技術面板在量測數據中計算出色相表現上最糟的色塊在 TV-I 及

TV-P 均為全紅色色塊 (RGB=255-0-0)在 TV-V 為編號第 3 號的天空藍 (Blue sky

sRGB=92-123-56)在圖中的比例尺刻度由-15 至 15當視角分佈圖中淺藍色或桃紅色的面積

分佈越大時即色相表現越糟色相差最小值為比例尺中中間位置的顏色在此處的負號

同樣的也是表示為方向並非數值的大小在以下三張圖中可看出只有在垂直方向時色相

差才有較小的改變但分佈範圍很小TV-I 的色相差總平均值為-042而紅色色塊的平均值

為-411最大值為-259TV-P 總平均色相差等於-041紅色色塊的平均值為-37最大值等

於-1419TV-V 面板的色相差整體平均值為-035天藍色色塊的平均值為-874最大值等於

-2047由此可見在大視角時的色彩偏移狀況是需要改善的加入衰減因子的修正後如

圖 4-8所示得到一個較平均而且色相差趨近於 0的結果修正過後的 TV-I整體平均值為-004

紅色色塊的平均值為-043 最大色相差值為-088TV-P 的總色相差平均值為-004紅色色塊

平均值等於-034最大色相差值為-111總色相差平均值在 TV-V 面板中為-002天空藍色

塊的平均值為-1最大色相差值為-168

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-7最差色塊的色相差分佈結果

(a) TV-I (RGB=255 0 0) (b) TV-V (RGB=92 123 56) (c) TV-P (RGB=255 0 0)

圖 4-8衰減因子修正之最差色塊的色相差分佈

415 能量統整及 TQCVA 計算

以上 4 小節針對色差明度差彩度差及色相差的計算結果加入衰減因子修正後的各別

討論最後將其進行能量統整動作因以上所討論的狀況均在正視角下故在圖 4-9 繪出在

四個各別屬性及 TQCVA 指標參數的能量統整結果其中可以看到色差和明度差的趨勢非常

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

20

相似故推測色差受明度變化的影響較大

圖 4-9正視角下三塊面板的能量統整結果比較

為了和主觀視覺評價結果做比較將客觀的指標計算結果列出主觀視覺評價實驗中的

七個觀測視角使用 TQCVA 模型計算出色差明度差彩度差及色相差四大屬性的能量統

整(pooling energy PE)表 4-1 列出了三片面板在七個視角下的能量統整結果表 4-1 中就

垂直視角的結果可以發現三面板之間不同屬性三片面板從能量統整的結果可發現以下幾點

特點因其表示數值為各色塊與參考白色色塊的差異值其參考白為各面板之白色色塊色度

值故其數值越小表示其品質指標越好在色差的表現中TV-V 為最佳其次是 TV-P再

來才是TV-I在明度差中三塊面板的表現可看到最好的為TV-V其次是TV-P接著才是TV-I

緊接著看到彩度差與三面板間的關係其中 TV-V 的差異最小再來是 TV-I最後是 TV-P

最後看到色相差的能量統整可以看出其色相變化最小的為 TV-I其次為 TV-P而色相差

異最大的為 TV-V最後一列之 TQCVA 即為運用式(3-13)計算出在七個不同觀測視覺的視角

品質指標參數因此參數值以色差明度差彩度差及色相差平方相加開根號所得到故其

數值越小即表示越佳因此可以看到三個面板之間的 TQCVA 指標表現為 TV-V 最佳其

次為 TV-P最後為 TV-I

表 4-17 個視角的能量統整及 TQCVA 值

能量統整

(PE) VA( ) (00) (45180) (60180) (45135) (60135) (4590) (60 90)

色差

(ΔE00)

TV-I 4493 3851 4439 3974 4017 372 3625

TV-V 2872 2807 3022 2987 3469 312 3129

TV-P 3156 2964 350 3108 3694 3207 3831

明度差

(ΔL)

TV-I 4258 3656 4241 3744 3702 3503 3402

TV-V 2391 2504 2653 2632 3087 2724 2706

TV-P 2765 2622 3096 2689 314 2816 3375

彩度差

(ΔCab)

TV-I 1394 1138 1208 1269 1459 1176 1145

TV-V 1347 119 1404 1362 1534 1445 1534

TV-P 1468 1306 1529 1429 1687 1482 1756

色相差

(ΔHab)

TV-I 384 465 628 452 617 42 482

TV-V 973 612 726 606 635 708 744

TV-P 458 514 675 682 1078 54 669

TQCVA TV-I 6357 5450 6288 5624 5688 5260 5124

TV-V 4090 3992 4321 4251 4932 4443 4474

TV-P 4469 4199 4963 4404 5245 4550 5440

0 100 200 300 400 500 600 700 800

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

TV-P

TV-V

TV-I

ΔE

00

Δ

L

ΔC

ab

Δ

Ha

b

TQ

CV

A

能量統整 (Pooling energy)

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

21

從表 4-1 的計算結果將可以各別以四個不同屬性畫出能量統整的圖表以下就以七個

觀測視角與三塊面板間分別繪製折線圖以便看出三者之間的交互關係原本預期當隨觀測

視角θ增大累計能量的數值應該增大但從圖 4-10 至圖 4-13 中均觀察到此結果與原始

預期的是有差距的尤其在θ=45deg時累計能量明顯較θ=0deg時下滑結果超出預期後續再依

此結果和下節主觀視覺評價的結果做相互比對以確認客觀指標參數的計算過程與主觀視覺

評價結果之間的關聯在後續的章節將進行 TQCVA 預測模型修正討論

圖 4-10色差之能量統整圖 圖 4-11明度差之能量統整圖

圖 4-12彩度差之能量統整圖 圖 4-13色相差之能量統整圖

42 主觀視覺評價實驗

主觀視覺評價實驗是為驗證上一節提出的 TQCVA 指標參數其實驗步驟已於 334 節詳

述因此實驗結果的解析從依變項的亮度品質彩度品質色相品質以及影像品質分項討論

呼應上一節計算出的色差明度差彩度差及色相差部分結果並已發表[23]首先由表

4-2 的皮爾森相關係數可觀察到依變項間的相關性4 個依變項間的相關性是相當高的均有

07 至 08 的高相關係數

0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角 (度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P 0

100

200

300

400

500

600

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

0

50

100

150

200

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P 0

50

100

150

能量統整

(P

E)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

22

表 4-24 依變項間之皮爾森相關係數

依變項 亮度品質 彩度品質 色相品質 影像品質

亮度品質 1 0721

0718

0738

彩度品質 1 0830

0813

色相品質 1 0829

影像品質 1

接著運用變異數分析進行解析表 4-3 為自變項與依變項間的結果其標示rdquo rdquo的其顯

著水準為 p 值小於 005即表示其為具統計上顯著性的結果由表中可看到自變項的主因

子與依變項間的關係皆為顯著此外多項因子間的交互作用也呈現顯著性以下依照亮度品

質彩度品質色相品質以及影像品質四個不同的依變項實驗結果各別敘述

表 4-3自變項與依變項變異數分析結果

變異來源 亮度品質(LQ) 彩度品質(CQ) 色相品質(HQ) 影像品質(IQ)

電視面板 (A)

視角 (B)

影像 (C)

性別 (D)

受試者經驗 (E)

A times B

A times C

A times D

A times E

B times C

B times D

B times E

C times D

C times E

D times E

A times B times C

A times B times D

A times B times E

A times C times D

A times C times E

A times D times E

B times C times D

B times C times E

B times D times E

C times D times E

plt005

421 亮度品質

首先對亮度品質進行變異數分析結果發現面板(F(24536) = 6092)視角(F(64536) = 92630)

影像(F(74536) = 27808)性別(F(14536) = 89706)及受試者經驗(F(14536) = 239467)的各主

因子均有顯著性現象(plt005)

接著進行事後檢定可看出以上變項對亮度品質的影響圖 4-14 顯示出不同面板與亮度

品質的關係由圖中發現 TV-V 的亮度表現是讓受試者最為接受的而 TV-P 的得分是較低

的三個面板在亮度品質上的表現為 TV-V gt TV-I gt TV-P從圖 4-15 看出視角對亮度品質的

影響其實驗結果可看出在正視角(VA(θ ) = (0deg 0deg))時的亮度表現最好評價結果的得

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

23

分高達 6 分其次為當θ角為 45deg時其評價平均分數約落在 54 上下可視為同一群族的落

點但是當觀測視角θ角提高至 60deg時評價分數也逐漸降低至 5 至 48 分

最後再對影像內容做事後檢定而在測試影像的事後檢定中 IM3 及 IM8 表現最差這兩

張圖擁有相同的特性均是暗態範圍較大的圖片即表示此兩張圖片最可看出各面板的亮度

品質變化差異性如面板漏光等問題使用此類型的圖片是容易被檢測出的評價分數最高

的為 IM1IM5IM6其圖片特性為色彩組合較多元分析結果如圖 4-16 所示

圖 4-14事後檢定mdash亮度品質對面板 圖 4-15事後檢定mdash亮度品質對觀測視角

圖 4-16事後檢定mdash亮度品質對測試影像

422 彩度品質

同樣從彩度品質做變異數分析中針對面板(F(24536) = 136134)視角(F(24536) = 169616)

影像(F(24536) = 67371)性別(F(24536) = 109457)及受試者類別(F(24536) = 469664)其結

果顯示以上所有主因子變項均有顯著效果同樣的再從事後檢定辨別每個變項與彩度品

質之間關係

圖 4-17 顯示三個面板的彩度品質表現優劣依序為 TV-I gt TV-V gt TV-P其中 TV-I 面板在

評價平均分數的得分有 53即表示 TV-I 技術面板在彩度的表現是較其他兩面板讓受試者接

受接著從觀測視角的事後檢定可看出彩度品質同樣在垂直視角時的表現最好在八分主

觀問卷的平均得分有 6 分之高同時由圖 4-18 可看到在彩度品質的表現上其次為當θ角為

45deg時平均評價分數約落在 50 至 51而當θ角提升至為 60deg時評價分數已降至 46 分

如圖 4-19 所示圖中顯示兩個相近群族分別落在θ角為 45deg及 60deg

最後再看到影像在彩度品質上的表現在圖 4-19 的圖中顯示IM5 的得分是最高的其

平均得分為 553此張圖片為表現不同膚色人種在面板中的表現而 IM3 及 IM2 為最差這

527 532 537

3

4

5

6

7

TV-P TV-I TV-V

亮度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

亮度品質

482 501 505 537 545 547 607

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60 0) (45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

亮度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

亮度品質

493 507 514 538 539 551 552 562

3

4

5

6

7

IM3 IM8 IM2 IM7 IM4 IM6 IM1 IM5

亮度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

亮度品質

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

24

兩張圖片的顏色組合較為簡單故在彩度的表現上也較容易被看出缺點另外由圖中可看

到 IM2 及 IM3 為一個群族IM8 及 IM6 為另一個群族而 IM6 和 IM4 以及 IM4 和 IM1 兩

個相近群族在這個評價得分的排序中發現色彩組合越多的圖片其得分就越高

圖 4-17事後檢定mdash彩度品質對面板 圖 4-18事後檢定mdash彩度品質對觀測視角

圖 4-19事後檢定mdash彩度品質對測試影像

423 色相品質

在色相品質的變異數分析中可看到在色相品質上同樣對於面板(F(24536) = 79568)視

角(F(64536) = 131596)影像(F(74536) = 26268)性別(F(14536) = 125910)及受試者類別(F(14536)

= 439318)均有顯著性表現

接著同樣對各變項針對色相品質進行事後檢定首先看到三個面板在色相品質上的表現

圖 4-20 可看出此三個面板由 TV-I 的評價最高而 TV-P 的評價較差即 TV-I gt TV-V gt TV-P

再對觀測視角做事後檢定後由圖 4-21 發現色相品質的表現同樣在正視角時為最好其平均

得分高達 59 分而在不同的方位角但觀測視角θ角為 45deg時其得分為同一群族其得分

平均分佈在 5 分上下同樣地不管角角度改變只要θ角改變至 60deg時其在色相品質表

現上為較差的其得分約在 4 分上下在此同樣可以看出觀測視角的改變是易使評價結果

形成兩大區塊的分佈

最後對影像做色相品質的事後檢定由圖 4-22 可看到其 IM1IM4IM5IM6 在八分

主觀問卷的得分為同一群族平均得分有 54 至 52 的高分這些圖的共同特性可看到圖片

的色彩較為多元豐富故在色相的變化上是較容易被接受而 IM2 及 IM3 的得分僅 46表

示 IM2 及 IM3 為容易被看出色相改變的圖像因兩張影像的顏色組合較為簡單所以當色相

改變就較容易被發現故評價分數也就相對低

479 498 530

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

彩度品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

彩度品質

440 464 469 509 516 517

600

3

4

5

6

7

(60 90) (60

135)

(60

180)

(45 90) (45

135)

(45

180)

(0 0)

彩度品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

彩度品質

448 448 487 507 521 527 537 554

3

4

5

6

7

IM3 IM2 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

彩度品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

彩度品質

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

25

圖 4-20事後檢定mdash色相品質對面板 圖 4-21事後檢定mdash色相品質對觀測視角

圖 4-22事後檢定mdash色相品質對測試影像

424 影像品質

再來分析整體影像品質針對面板(F(24536) = 33175)視角(F(64536) = 87139)影像(F(74536)

= 21582)性別(F(14536) = 148993)及受試者類別(F(14536) = 307222)等因子進行變異數

分析從其結果依然可看到面板視角影像性別及受試者之經驗均呈現顯著性

在圖 4-23 其針對電視面板的事後檢定結果可看到其三個電視面板在影像品質表現雖在

8 分主觀量表的平均得分上差異不大但大致可看出其面板的表現差別為 TV-I gt TV-V gt TV-P

其 TV-I 面板較其他兩面板評價高

再對視角進行影像品質的事後檢定從圖 4-24 可看到在影像品質的表現上同樣在垂直視

角的表現為最好在八分主觀問卷的平均得分有 6 分之高而在 VA(θ ) = (60deg 90deg)時表

現最差僅只有平均 44 分從長條圖中仍可看出主觀評價的改變會依不同的θ分組而有

相近的評分結果

再看到影像和影像品質的事後檢定結果最後由圖 4-25 顯示在影像品質的表現中可

發現評價結果的落點群族高達五組IM5 及 IM6 的在影像品質的表現最好平均分數為 54

而 IM2 和 IM3 的影像品質表現最差評價分數為 44

491 507 527

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

色相品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

色相品質

449 478 479 516 519 524

592

3

4

5

6

7

(60

90)

(60

180)

(60

135)

(45

90)

(45

180)

(45

135)

(0 0)

色相品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

色相品質

463 470 502 508 526 527 529 540

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM6 IM4 IM1 IM5

色相品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

色相品質

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

26

圖 4-23事後檢定mdash影像品質對面板 圖 4-24事後檢定mdash影像品質對觀測視角

圖 4-25事後檢定mdash影像品質對測試影像

425 交互作用

在表 4-3 的結果分析中也發現部分兩兩主因子變項間的交互作用具有顯著性效果以

下就依據各個主因子間的交互作用關係做解釋

首先面板和視角之間的交互作用是顯著的圖 4-26 畫出兩者之間的折線圖可看到在

正視角時三個面板的差異不大而在θ=60deg時3 個電視面板的評價差異較大且發現 TV-I

的表現在其他側視角時都較其他兩面板使受試者感覺滿意

圖 4-27 則顯示面板及影像間的交互作用從中可看到每張測試圖片在面板上表現的結果

IM1在三個面板上的表現較無差異而 TV-I在 IM2到 IM7的表現都較 TV-P及TV-V相對好

但在 IM8 時TV-I 卻較其他兩面板得分低因為 IM8 的影像有較多的暗態部份由圖 4-14

面板對亮度品質之事後檢定結果可看到因 TV-P 和 TV-I 的亮度品質是較 TV-V 面板差的

故造成如在 IM8 此類型暗態影像中的表現較其他面板差

接著看到不同面板和性別的交互作用關係其結果顯示於圖 4-28由圖中發現不論男生

或女生均對 TV-I 面板的評價都較高TV-P 及 TV-V 在男生的評價結果中非常相近在三個

面板中男生的評價都較女生高

505 513 534

3

4

5

6

7

TV-P TV-V TV-I

影像品質平均分數

電視面板 (信賴區間 95)

影像品質

449 485 485

526 534 534

609

3

4

5

6

7

(60 90) (60 135) (60 180) (45 90) (45 135) (45 180) (0 0)

影像品質平均分數

觀測視角 (信賴區間 95)

影像品質

469 472 516 522 525 533 547 555

3

4

5

6

7

IM2 IM3 IM7 IM8 IM4 IM1 IM6 IM5

影像品質平均分數

影像 (信賴區間 95)

影像品質

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

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15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

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注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

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完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

27

圖 4-26面板及視角之交互作用

圖 4-27面板及影像之交互作用

圖 4-28面板及性別之交互作用

圖 4-29 顯示的結果為面板及受試者經驗值的交互作用關係在這個統計圖表中可以簡易

的看出專業人員和一般使用者間對於不同技術面板的判斷其中最明顯的差異在一般使用

者對於 TV-V 的評價為最高而專家則是對 TV-V 的評價為最低另外從圖中的分數落點發

現專業的面板設計從業人員可以輕易的分辨出三個不同面板的差異由圖裡面發現專家對

於面板的評價分數落差明顯而一般使用者則無法判斷在分數的落點上都非常的相近

接著繼續討論視角和受試者經驗值交互作用從圖 4-30 看到無論專家或一般使用者的評

2

3

4

5

6

7

8 影像品質平均分數

觀測視角 (θ )

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6 IM7 IM8

影像品質平均分數

測試影像

TV-I TV-P TV-V

40

45

50

55

60

女性 男性

影像品質平均分數

性別

TV-I TV-P TV-V

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

28

價在正視角下的評價均是最好的而當觀測角度在(θ ) =(60deg 90deg)的評價均為最低分另

外當在θ = 45deg 為任何角度時在專家及一般使用者的得分非常相似約在 5 分上下

圖 4-31 則顯示影像及受試者經驗值之交互作用可以看到不同族群對於不同測試影像的評價

結果由圖表中發現 IM6 在一般使用者中的得分為最高但在專家卻對 IM5 的評價最好IM2

及 IM3 在專家及一般使用者中均是得分最低最後看到性別及受試者經驗值的交互作用

圖 4-32 採用影像品質的平均評價對性別及使用者經驗值進行交互作用由圖中可看出專家

組中不論性別其結果的差異性並不大但在一般使用者中可看出女生對於影像品質的平均

評價較低一般使用者的男生則反之其中可看出女性對於色彩的要求是較男性高的

圖 4-29面板及受試者經驗之交互作用

圖 4-30視角及受試者經驗之交互作用

40

45

50

55

60

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

TV-I TV-P TV-V

1

2

3

4

5

6

7

8

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

(0 0) (45 180) (60 180) (45 135) (60 135) (45 90) (60 90)

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

29

圖 4-31影像及受試者經驗之交互作用

圖 4-32性別及受試者經驗之交互作用

426 主觀評價統整

在 415 節中提到TQCVA 是依據 DE2000 色差公式將色差明度差彩度差及色相

差分別做能量統整為了與指標參數做相互對應故將主觀評價問巻中的影像品質影像亮

度色彩飽合度及色偏之結果繪出相呼應於色差明度差彩度差及色相差的統整圖表

並且可以從主觀評價的得分中得到觀測視角與面板之間的參數關係

圖 4-33 至圖 4-36 繪出兩者相對應之統計圖從中可觀察到當觀測角θ角度越大時主

觀評價的分數就會越低而指標參數的統整數就越高兩者間呈現反比關係

下一章節將就客觀計算出的指標參數與主觀視覺評價進行兩者之間的比對期望找出相

關的訊息為 TQCVA 模型達到更好的功效

4

5

6

7

專家 一般使用者

IM1 IM2 IM3 IM4

IM5 IM6 IM7 IM8 影像品質平均分數

受試者經驗

40

45

50

55

60

65

專家 一般使用者

影像品質平均分數

受試者經驗

女性 男性

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

30

圖 4-33面板與觀測視角主觀評價mdash色差

圖 4-34面板與觀測視角主觀評價mdash明度差

圖 4-35面板與觀測視角主觀評價mdash彩度差

1

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7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

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7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

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5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

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8 主觀視覺評價分數平均值

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極差

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-- 主

觀測試評分

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gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

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極差

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-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

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TV-I TV-V TV-P

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100

150

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250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

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0

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極差

lt

-- 主

觀測試評分

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能量統整(P

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g E

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y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

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25

完美 lt

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主觀測試評分 --gt

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新 T

QC

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ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

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4

5

6

7

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0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

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0

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完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

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新 T

QC

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注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

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完美 lt

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主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

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注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

31

圖 4-36面板與觀測視角主觀評價mdash色相差

43 TQCVA 模型修正

由 415 節提出的客觀參數計算及 426 節的主觀評價中發現當觀測角度θ越大時在

主觀評價中的分數則越低但在 TQCVA 的指標參數計算中卻沒有如此的趨勢在色差

明度差彩度差及色相差四個屬性中均有這樣的衝突發生另一個發現為僅有觀測角θ

的改變會造成影響而方位角在整體上的影響是不顯著的為了更方便比較主觀評價與客

觀計算的差異性將兩者繪製於同一圖表中如圖 4-37 至圖 4-40 將兩者的色差明度差

彩度差及色相差放至同一圖表中做比較藍色線條代表 TV-I綠色線條表示 TV-V橘色線

條表示 TV-P而空心的資料點表示為客觀參數計算能量統整結果相對數值對應至左側尺標

量尺實心資料點則表示為主觀評價的得分結果對應至右邊的尺標量尺

圖 4-37客觀計算與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8 主觀視覺評價分數平均值

注視觀察角(deg)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

32

圖 4-38客觀計算與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-39客觀計算與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔL

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔCab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

33

圖 4-40客觀計算與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

在本研究中主觀評量的目的是為了考慮人眼視覺的感知因此在這裡採用孟賽爾色彩系

統(Munsell color system)的三維座標來進行修正美國藝術家阿爾伯特孟塞爾(Albert H

Munsell 1858-1918)在 1898 年創制的孟賽爾色彩系統中定義色相彩度明度軸之概念

與本研究考量的因子相符合

在先前的實驗中發現觀測視角θ對整個模型的影響較方位角帶來的影響大因此修正

原始的 TQCVA 模組第一步要做的是針對觀測視角進行修整在每個經過能量統整後的參數

除上 )cos( 做為預測值來補償主因子的觀測角度再針對亮度品質飽和度品質及色相品

質做最小平方誤差廻歸(least-squares regression)讓三個屬性都可以得到一個響應變數其

修整過後的影像亮度(Image LightnessIL)影像飽和度(Image SaturationIS)和色彩偏

移(Color shiftCS)的廻歸模型如下列公式

)cos(

)(_010)(

LPEIL

-------------------------------------------------------- 式(4-1)

)cos(

)(_0220)(

CPEIS

----------------------------------------------------- 式(4-2)

)cos(

)(_040)(

HPECS

----------------------------------------------------- 式(4-3)

公式中的 PE_L( )PE_C( )及 PE_H( )是表示觀測注視角度為( )的明度

差彩度差及色相差分別經過能量統整後的結果最後將以上三個屬性平方相加開根號後

提出一個新的 TQCVA 公式如下

222 )()()()( CSISILnewTQCAT ---------------------------- 式(4-4)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

50

100

150

200

250

300

極差

lt

-- 主

觀測試評分

--

gt 完美

能量統整(P

oolin

g E

nerg

y)

注視觀察角(度)

ΔHab

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

34

使用新的 TQCVA 公式再重新計算客觀參數的內容並且重新繪製與主觀評量的比較

圖如圖 4-41 至圖 4-44 所示發現兩者之間的趨勢呈現線性負相關在圖中更可觀查到新

的 TQCVA 模型和 415 節原始能量統整的圖表中進行比較發現大幅的改善了不穩定趨勢的

問題在新的 TQCVA 中可以看到當觀測視角漸漸變大時累積能量也逐漸增加

圖 4-41新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-42新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash明度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

1

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6

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8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔE00

TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔL TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

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0

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完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

35

圖 4-43新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash彩度差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

圖 4-44新 TQCVA 與主觀評價比較圖mdash色相差

(實心為主觀評價平均值空心為模型計算值)

新的 TQCVA 流程圖如圖 4-45 所示經過 CIEDE 2000 計算出明度差彩度差及色相差

的值之後再各別經過能量統整後使用 cos(θ)對觀測角的修正再各別乘上不同的權重

最後加總得到新的 TQCVA最後再對主觀評價的影像品質平均值與新的 TQCVA 進行相關性

的比較如圖 4-46 所示其中皮爾森相關性高達-0864表示這兩者之間是非常合理的

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美lt

-- 主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔC TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

1

2

3

4

5

6

7

8

0

5

10

15

20

25

完美 lt

--

主觀測試評分 --gt

極差

新 T

QC

VA

注視觀察角(度)

ΔH TV-I TV-V TV-P

TV-I TV-V TV-P

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

36

圖 4-45新 TQCVA 計算流程圖

圖 4-46主觀評價與新 TQCVA 之相關趨勢圖

5 結論與建議

本研究從 CIEDE 2000 色差公式的發想探討改善顯示器在偏斜視角時遇到色彩轉變的

問題並建立一套量化使用者觀看顯示器時之彩色視角指標提供面板技術開發的參考以

增進顯示器的影像品質改善與評價這項研究不僅考慮了顯示器在各個色彩屬性面向的表現

不像以往只以亮度對比來決定觀賞視角的範圍研究中從亮度的品質探討至色彩流失及色彩

偏移的影響不僅僅是改善亮度對顯示器的影響對於目前顯示器產業高度要求的色彩品質

y = -01688x + 65628

r = -0864

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

主觀評價影像品質平均得分

新 TQCVA

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

37

也相對提出改善的參考依據指標

實驗中選用了 20 個具代表性的色塊做觀測視角的評估透過這些色塊可以辨識不同的

顯示器技術及特性針對目前產業最常使用的技術面板進行量測和實驗而提出一套可符

合每種面板特性的度量方式再加入了主觀視覺評價的結果客觀的量測數值計算與主觀評

是兩者之間的相互驗證使得本研究更能夠貼近人眼知覺的感受進而做到最適合使用者觀

看的效果

本研究透過現有業界常在使用的量測設備與方法提出了一個新的計算模式以提供更便

利的評價視角的色彩影像品質並且這個度量方式是符合主觀評價的結果而且這個方法

的優勢在於可以馬上計算出當下觀看視角的彩色圖像之影像品質在這個新的度量方式中

只需三個組成成份視角的色差計算衰減因子以及能量統整這個模式可以很容易的將明

度差色彩偏移色彩流失和主觀評價之間的結果進行匹配除此之外對於不同特性的顯

示器也可使用此種度量方式在這個新的度量方式中基於心理物理實驗得到不同面板之

間的差異還可運用於面板的分級或分類制度中綜觀以上的陳述簡易的將此顯示器視角

度量法的優勢條列於下

符合主觀視覺評價結果

提供不同顯示技術面板使用

可統計每個視角的累積能量

各別判斷明度彩度色相的差異

近年來平面顯示器技術日益精進更是成為日常需求重心人們對電視機的要求越來越

高新的顯示器量測技術也正如火如荼進行著[24]如同林晏羽生的論文提及在未來的工

作中期望再收集更多不同技術面板的特性如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode

OLED)面板軟性材質面板等用以確認此方法可提供更多元的面板使用還有針對特殊

記憶色如膚色天空草地等等進行視角分析[25]

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

38

參考文獻

[1] Yamada Y N Kimura and Y Ishii ldquoTechnology trend for high quality display image of

LC-TVrdquo Proc IDWADrsquo05 pp 227ndash230 (2005)

[2] Teunissen K S Qin and I Heynderickx ldquoA perceptually based metric to characterize the

viewing-angle range of matrix displaysrdquo Journal of the SID Vol 16(1) pp 27-36 (2008)

[3] Ishikawa M M Sato Y Hisatake H Hatohrdquo Viewing-angle evaluation method of color

shift for LCDs with gray-scale imagesrdquo Journal of the SID Vol 2(4) pp 169-173 (1994)

[4] Funabiki N K Adachi S Minami J hashiguchi and M Kasahara ldquoMeasurement of

color viewing angle for displayrdquo IDWrsquo08 VHF4-2 pp 2147-2150 (2008)

[5] VESA Flat Panel Display Measurements Standard Version 20 (2001)

[6] Collomb-Patton V P Boher and T Leroux ldquoComprehensive survey on viewing angle

measurement devices A theoretical studyrdquo SID 09 DIGEST pp220-223 (2009)

[7] Chen Sze-Fen Wei-Chung W Cheng and Han-Ping D Shieh ldquoCSD-A new unified

threshold metric of evaluating LCD view angle by color saturation degradationrdquo

IEEEOSA J Display Technology 2(2) pp 106-113 (2006)

[8] Fukai Y K Arata N Kpmine T Li T Arai T Igarashi and Y Sano ldquo Measuring method

of viewing angle range using color differencerdquo IDWrsquo10 pp 1393-1396 (2010)

[9] Lee E J H Chong S A Yang H J Lee M Shin S Y Kim D W Choi S B Lee H Y

Lee and B H Berkeley ldquoImproved method for angle-of-view measurement of display

devicesrdquo IMID 2009 DIGEST pp 979-982 (2009)

[10] Teunissen Kees Xuefei Zong Ting Chen and Ingrid Heynderickx ldquo A new

characterization method to define the viewing angle range of matrix displaysrdquo Display Vol

30 pp 77-83 (2009)

[11] Hisatake Y M Obi H Itoh C Tago Y Kawata and A Murayama ldquoSubjective

evaluation of grayscale viewing angle characteristics using simulated imagesrdquo IDWrsquo05 pp

783-786 (2005)

[12] Huang Y P W K Huang M C Wu C H Tsao J J Su T R Chang P L Chen Y C

Lin and K Y Lin ldquoThe gray-level ratio distortion (GRD) value for off-axis image quality

evaluationrdquo IDWrsquo05 pp787-788 (2005)

[13] Mitsumori Y M Yamada and K Miyazaki ldquoA Practical Method for Evaluating Viewing

Angle Characteristics based on CIECAM02rdquo SID 06 DIGEST pp 1324-1327 (2006)

[14] Yamada M Y Mitsumori K Miyazaki and M Ishidardquo A Viewing Angle Evaluation

Method for LCDs Considering Visual Adaptation Characteristicsrdquo IDWrsquo05 pp 789-792

(2005)

[15] Jang S K Y H Kim B T Ryu K T Kim Q S Chen J O Lee J Y Yeom and C W

Kim ldquoSimulation and Evaluation of Viewing Angle Characteristics of LCDs based on

Colorimetric Modelingrdquo IDWrsquo06 pp 1437-1438 (2006)

[16] Publication CIE 142-2001 Improvement to industrial colour difference evaluation

[17] Luo M R G Cui and B Rigg ldquoThe development of the CIE 2000 color difference

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

39

formula CIEDE2000rdquo Color Research and Applications 26 pp 340-350 (2001)

[18] Watson A B and A J Ahumada ldquoA standard model for foveal detection of spatial

contrastrdquo Journal of Vision Vol 5 pp 717ndash740 (2005)

[19] Diez-Ajenjo M A and P Capilla ldquoSpatio-temporal contrast sensitivity in the cardinal

directions of the colour space A reviewrdquo J Optom Vol 3 pp 2-19 (2010)

[20] Levi D M S A Klien and A P Aitsebaomo ldquoVernier acuity crowding and cortical

magnificationrdquo Vision Research Vol 25 (7) pp 963-977 (1985)

[21] Robson J G and N Grahamrdquo Probability summation and regional variation in contrast

sensitivity across the visual fieldrdquo Vision Research Vol 21(3) pp 409-418 (1981)

[22] Wen C H A Computational Color Difference Metric to Evaluate the Viewing Angle Range

for FPDs SID 53-56 (2012)

[23] Lin Y Y C H Wen P C Huang T W Hsu and K C Chang Correspondence between

subjective assessment and objective computational metric for viewing angle IDW12

1325-1328 (2012)

[24] Information Display Measurements Standard Version 103 IDMC amp SID 150-167 (2012)

[25] 林晏羽以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法國立台灣科技大學色彩與照

明科技研究所碩士論文民國102年6月

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

40

附錄

附錄一偏斜視角衰減因子模擬示意圖

AF at Viewing Angle (=0 =0)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =180)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

AF at Viewing Angle (=45 =135)

(a) 三維空間分佈 (b) 二維視角分佈

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

41

附錄二顯示器視角色偏指標研究開發 人因實驗問卷

受測者基本資料

性別 男 女 出生年西元

相關工作年資 面板 視角位置(θψ)

請依以下各項問題由 1-8 分進行評分

1極差 2差 3稍差 4平庸 5可 6佳 7極佳 8完美

圖 1

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 2

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

1 略 1 2 3 4 5 6 7 8

2 略 1 2 3 4 5 6 7 8

3 略 1 2 3 4 5 6 7 8

4 略 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 7

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

圖 8

1 請問您對此圖片的亮度感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

2 請問您對此圖片的色彩飽合度評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

3 請問您對此圖片的色相感覺評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

4 請問您對此圖片的影像品質評分為 1 2 3 4 5 6 7 8

整體影像的品質

1 請問看完所有圖片後您對整體影像的品質 1 2 3 4 5 6 7 8

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

1

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期102 年 5 月 30 日

一參加會議經過

國際顯示資訊學會(SID)的年會是顯示工程領域一年一度的盛會內容包含研討

會與商展SID 五十年的歷史上第一次在加拿大溫哥華舉辨超過 6500 位來自世

界各地關於各式各樣顯示技術的最新研發在此展現包含現有產品如電漿顯示器

液晶顯示器OLED 顯示器等等此每年的盛會也是顯示器產業帶給世人最前端

的顯示工業趨勢如可繞式顯示器電子書立體顯示器超高畫質顯示器等等

研討會有六個平行的 tracks共 70 個 sessions 和 1 個 poster本人的口頭報告安

排在 523 的 Session 41 Colors and Image Quality題目是 Subjective Image Quality of

Viewing Angle Beyond the Color Difference Metric in FPD內容在於探討平面顯示器

視角能夠被接受的雙眼影像階調與色彩差異程度符合視角範圍主觀評價的心物量測

標準方法研究方法以 CIE DE2000 色差公式為基礎開發色彩視角範圍演算法包

括「視角的色差計算」「偏斜觀看視覺敏感度衰減因子」和「資訊統整」三個主要

關鍵步驟並提出一個品質彩色視角度量指標模型有近兩百位聽眾聆聽受到與

會學者熱烈提問會議中遇到來自工研院台清交等國內名校的學者以及國內業

者也與美日韓的學者交換了意見

同時本人也參與 521 國際顯示量測委員會 (International Committee for Display

Metrology ICDM) 的例行會議ICDM 目前是以個人會員為單位的組織因此沒有

國籍與團體會員的問題本人計畫參與新式顯示器視角影像品質的測量技術標準制

定延續去年參與 ICDM 的會議今年也討論相關顯示器量測技術的新發展議題與

計畫編號 NSC 101-2221-E-011 -003

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

出國人員

姓名 溫照華

服務機構

及職稱 國立台灣科技大學 助理教授

會議時間 102年 5月 19日至

102 年 5 月 24 日 會議地點 Vancouver Canada

會議名稱

(中文) 國際顯示資訊學會 2013 顯示週

(英文) SID Display Week 2013

發表論文

題目

(中文)在平面顯示器中僅使用色差指標不足以評價視角主觀影像品質

(英文) Subjective Image Quality of Viewing Angle beyond Color

Difference Metric in FPD

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

2

標準制定工作除了對 3D 顯示器量測技術討論外也發了一些時間討論 ICDM 組織

和 SID 組織間的權利義務由於 ICDM 並非 SID 的下屬機構但因受到 SID 的資助

SID希望 ICDM的成果能向 SID做報告也希望 ICDM的成員也必須是 SID的會員

所幸地現場與會者都具備 SID 的會員所以這個問題並不嚴重

SID2013 會場溫哥華會議中心

照明領域知名國際學者 Dr Rea 演講 (LRC)

LG WRGB OLED TV (彎曲型)

我的口頭論文發表(Session 54 No4)

海報論文發表

LG 55 Glasses Free 3D Display

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

3

二與會心得

本屆 SID 的學會引人注目的是以 OLED 為主題的會議非常多在總共 70 場的

普通會議中有 20即 14 場的議題是 OLED例如友達光電(AU Optronics)發

表了關於 65 吋 OLED 電視的論文而且柔性 OLED 螢幕及高效率 OLED 照明面

板等的論文發表也一場接一場另外還有很多討論 OLED 技術的論文發表除了

OLED 以外其他主要主題有正在穩步推進技術開發的三維(3D)顯示技術(包

含相關技術在內共 8 場)液晶顯示器技術(6 場)以及 InGaZnO 等氧化物半導體

TFT(5 場)等本屆展會的參展企業超過 170 家2013 年 1 月的 International CES

上展出了多款大型 OLED 電視機不過此次 SID 的展會好像沒有這麼熱鬧參展企

業主要是旭硝子(AGC)康寧3M 以及郡是等玻璃廠商和樹脂廠商

日本顯示器(JDI)在研討會上發表了用於新一代智慧手機和平板電腦的 5 吋全高

畫質及 7 吋 WQXGA 液晶面板技術的詳情另外還發佈了用於車載設備的 3D 顯

示器In-cell 型觸控面板及內置記憶體型反射式彩色液晶螢幕等技術此外JDI 還

在展會上展示了在研討會上發表的實物積極宣傳了該公司的技術發表的論文

「Innovative 5-inch FHD and 7-inch WQXGA Displays for Next Generation Smartphones

and Tablets」(論文序號 501)以及「Image Quality Assessment of Ultra-High Resolution

Mobile Display Utilizing New RGBW Method」(論文序號 691)中詳細介紹了用於

智慧手機和平板電腦的液晶面板上採用的 CMOS LTPS光配向採用負顯技術的 IPS

構造RGBW 畫素排列及 In-cell 觸控螢幕技術通過採用這些技術5 吋和 7 吋面

板的畫素密度分別達到 438ppi 和 431ppi透光率分別達到 11(原產品為 42)

和 95模組厚度分別為 09mm 和 127mm與之前的液晶面板相比大幅提高了

性能

JDI 發表的 430ppi 以上 5 FHD 顯示器 5 FHD 的戶外顯示比較

高通展出了配備 MEMS 反射型螢幕「Mirasol」的手錶型終端「Wearable Form

Factor」和智慧手機手錶型終端螢幕的尺寸為 16 吋畫素為 600 畫素times600 畫素

精細度非常高為 577ppi該公司沒有公佈具體的耗電量但表示僅在切換顯示時消

耗電力最近高通在銷售 Pixtronix 公司的採用其他 MEMS 顯示技術的螢幕方面

相當積極從展示品來看Mirasol 的解析度也大幅提高而且改善了彩色顯示性能

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

4

夏普的子公司mdashmdashSharp Microelectronics of the Americas(SMA)利用在每個畫

素中加入 1bit 記憶體的「記憶體液晶螢幕」技術製造手錶型智慧手機的「智慧手

錶」用小型螢幕這款 126 吋(144 畫素times168 畫素)的記憶體液晶螢幕雖然為透射

型但顯示圖像時僅消耗 15μW 電力更新圖像時也只消耗 50μW視訊響應性為

30ms另外目前僅為單色顯示

日本顯示器展出的 703 吋(768 畫素times1024 畫素timesRGB)螢幕在顯示圖片時的耗

電量為 3mW該公司表示「如果顯示 60 訊框秒的視訊由於更新影像要消耗電力

因此耗電量為 100mW」該螢幕採用可實現高載流子遷移率的低溫多晶矽(LTPS)

TFT 驅動畫素視訊顯示性能也比較出色

Pixtronix 公司在其母公司高通的展位上展出了一款 7 吋 MEMS 顯示器畫素數

為 1280times800有 24 位的色彩表現力背板採用了夏普的 IGZO 技術可以說這是夏

普與 Pixtronix 于 2012 年 12 月 4 日宣佈技術合作之後的第一個成果

美國 3M 公司公開演示了採用量子點的薄膜「QDEF」而在研討會上美國 QD

Vision 公司就面向液晶顯示器用途的量子點的製造情況發表了特邀演講3M 公司以

前一直通過以「DBEF」為代表的各種背照燈薄膜來提高液晶顯示器的顯示性能這

次則將向市場投放新產品mdash採用量子點可大幅擴大液晶顯示器色域的QDEF薄膜

通過組合使用藍色 LED 和 QDEF可以輕鬆實現 NTSC 比為 100的廣色域

QDEF 擁有將直徑分別為 3nm 和 7nm 的量子點分散到薄膜中通過保護膜將其

夾住的構造QDEF 貼在背照燈的導光板和液晶面板之間背照燈光源採用藍色 LED

取代原來的白色 LED通過 3nm 量子點將藍色光轉換成綠色光通過 7nm 量子點將

藍色光轉換成紅色光據介紹與原來擁有平穩波長特性的白色 LED 相比藍色 LED

可憑藉擁有尖銳峰值的紅綠藍光源獲得鮮艷的色彩這項技術是 3M 從 2012 年開

始與德國 Nanosys 公司共同開發出來的目前正在進行用戶評測計劃 2013 年第三

季度開始產品供貨展會上有許多參觀者圍著演示品就連筆者進行採訪的時候

仍有觀眾在一旁插嘴提出問題在展會上3M 公司進行了將 QDEF 薄膜用於移動終

端液晶面板的演示現場還進行了比較原產品的標準色域為 NTSC 比 70QDEF

則提高到了與 OLED 同等的 NTSC 比 1003M 還通過大尺寸電視演示了原產品

與 QEDF 配備產品之間的差異配備 QDEF 的大尺寸電視試製品被展會主辦方授予

了「BEST IN SHOW DISPLAY WEEK 2013」大獎

日本半導體能源研究所(SEL)的全資子公司mdashmdashAdvanced Film Device Inc(AFD

Inc)與 SEL 在 SID 2013 上宣佈開發出了發光效率達到 1306 lmW 的 OLED 照明

面板(演講編號 664)這一發光效率在未採用半球狀光提取層的產品中為世界最高

水準不過發光顏色僅為黃色尺寸為 56 mm times 42 mm 的柔性 OLED 面板亮度為

1000 cdm2時的發光效率達到了 1306 lmW另外還公開了尺寸為 360 mm times 300

mm 大面積柔性 OLED 照明面板其發光效率為 110 lmW為保持形狀在面板背

面黏貼了金屬箔但可彎曲半徑 30 mm據其介紹此次的高發光效率是通過在發

光層添加某種空穴傳輸材料構成「激基複合物(Exciplex)」削減了能量損失後獲得

的激基複合物是指隨著兩個不同分子間的電子遷移而發光的材料此次在發光層

的主體材料和空穴傳輸材料之間形成了激基複合物減輕了空穴的能量損失基於

電子遷移的發光波長大幅轉向長波長側同時驅動電壓也降低了 03V 左右

東芝公佈了透光型 OLED 的技術(演講編號 494L)演講中介紹的是在今年 3

5

月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

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月舉行的「日本照明展」上參考展出的「透光型單面發光 OLED 面板」熄燈後可變

透明是照明用 OLED 面板的一大特點OLED 面板變透明的一般方法是採用 ITO

等透明電極配置在面板兩面但是這樣做成的透明 OLED 面板存在兩個課題一

是光線會從面板的正反兩面透出這對於有些用途並不合適比如在窗戶上採用

這種透明 OLED 面板時光線不僅可以照到房間裏面還可以照到窗外不僅浪費

電還會造成光污染另一是發光時從面板任何一面看都不透明也就是說發光

時就會失去透明的特點

友達光電在稱該公司試製出了 65 吋全高畫質 OLED 螢幕(演講編號 213)這

一尺寸在全高畫質 OLED 螢幕中屬於全球最大級別螢幕的背板採用了 InGaZnO

(a-IGZO)TFT全彩通過利用蒸鍍技術在每個畫素分塗紅色(R)綠色(G)和藍

色(B)OLED 材料的方式實現而非最近大量採用的「白色發光 OLED+彩色濾光

片」的方式友達光電此次在 RGB OLED 層的形成中採用了基於精細金屬掩模(FMM)

的蒸鍍技術發光元件的構造為底部發光型有兩個空穴運輸層(HTL)和兩個電

子運輸層(ETL)RGB 發光層的形成步驟如下首先開發出了能夠由一塊第 6 代

(G6)玻璃基板獲得兩塊 65 吋面板的生產設備在該基板上形成空穴注入層(HIL)

和 HTL 的各層後按照 BGR 的順序形成發光層此時是將基板固定水平移

動兩張 FMM 薄膜從而實現 RGB 的分別塗覆此次製作的 65 吋螢幕的顯示部分尺

寸為 14248mmtimes80352mm精細度為 34ppi對比度為 10 萬比 1色階為 10bit但

色彩表現範圍按NTSC規格比為83屬於偏低水準友達光電今後將逐漸提高FMM

的精細度儘早確立 32 吋全高畫質 OLED 螢幕(精細度為 70ppi)的製作技術實

現用一塊G6玻璃製作四塊面板之後計劃在 2013年內開發出 4Ktimes2K的 65吋OLED

螢幕(精細度為 68ppi)在 2014 年開發出 46~55 吋(精細度為 80~96ppi)2015

年開發出 40 吋(精細度為 110ppi)的 4Ktimes2KOLED 螢幕

三發表論文全文或摘要

This paper proposed a revision metric based on perceptual attributes to measure viewing

angles quality Results revealed that overall image quality went beyond color difference

The fit parameters in regression analysis indicated that the weight was reasonable for hue

difference moderate for chroma difference and low for lightness difference

四建議

SID 研討會為了增進與會人士的交流午餐時間長達兩小時但會場內的餐廳不

多而且地點在觀光勝地會場外的餐廳往往人滿為患國內若舉辦大型研討會

也應該注意餐飲供應的問題在會場提供免費 WiFi 上網以及提供足夠的空間讓與

會者能夠練習口頭報告

SID 要求與會者報告前 24 小時需將 ppt 或 pdf 檔交給檔案中心報告者可以在

提交檔案時檢查播放是否有問題也可以當場排練到了上台報告時完全不需要

自備筆電免除了切換投影機的時間與可能發生的訊號不相容問題這種嚴謹的作

法非常值得參考

慣例 SID 大會在每天會議結束前皆安排了 author interview 的時間能夠借此

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

6

機會作實體或 video 的 demo 展示對於有興趣了解助技術表現的與會者有很大的幫

助值得國內學術研討會參考

五攜回資料名稱及內容

SID 2013 Symposium Digest of Technical Papers (USB disk)

EuroDisplay 2013 研討會訊息

IMID 2013 研討會訊息

SID Display Week 2014 研討會訊息

國際顯示量測委員會 ICDM 免費的最新顯示器量測標準(IDMS1) 共 562 頁

International Committee on Display Metrology Meeting Minutes 22 pages

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表日期20131031

國科會補助計畫

計畫名稱 以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

計畫主持人 溫照華

計畫編號 101-2221-E-011-003- 學門領域 人因工程與工業設計

無研發成果推廣資料

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

101年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人溫照華 計畫編號101-2221-E-011-003-

計畫名稱以色差為基礎的新式平面顯示器視角範圍度量法

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受

或已發表)

預期總達成數(含實際已達成數)

本計畫實

際貢獻百分比

單位

備 註 ( 質 化 說

明如數個計畫共同成果成果列 為 該 期 刊 之封 面 故 事 等)

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 0 0 100

論文著作

專書 0 0 100

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 2 2 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100

人次

期刊論文 0 0 100

研究報告技術報告 0 0 100

研討會論文 1 1 100

論文著作

專書 0 0 100 章本

申請中件數 0 0 100 專利

已獲得件數 0 0 100 件

件數 0 0 100 件 技術移轉

權利金 0 0 100 千元

碩士生 0 0 100

博士生 0 0 100

博士後研究員 0 0 100

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100

人次

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

其他成果

(無法以量化表達之成

果如辦理學術活動獲得獎項重要國際合作研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等請以文字敘述填列)

透過此計畫執行同時也與國內一家顯示器大廠進行相關技術開發產學合作案

1件

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動競賽 0

研討會工作坊 0

電子報網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項 目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)是否適

合在學術期刊發表或申請專利主要發現或其他有關價值等作一綜合評估

1 請就研究內容與原計畫相符程度達成預期目標情況作一綜合評估

達成目標

未達成目標(請說明以 100字為限)

實驗失敗

因故實驗中斷

其他原因

說明

2 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形

論文已發表 未發表之文稿 撰寫中 無

專利已獲得 申請中 無

技轉已技轉 洽談中 無

其他(以 100字為限) 3 請依學術成就技術創新社會影響等方面評估研究成果之學術或應用價值(簡要敘述成果所代表之意義價值影響或進一步發展之可能性)(以

500字為限)

完成新式的評價視角範圍的技術稱之為「彩色視角範圍的全面品質指標」此指標結合

主觀評價結果得到一簡便且快速計算面板觀測視角範圍可符合人眼感知的結果此模

型的優點有三首先此公式可分別統計色差明度差彩度差及色相差其次可即時

計算每個觀測視角的累積能量最後此計算模型可適用於各種不同技術面板在預測可

容忍視角範圍時更加便捷快速更可以使用於不同技術面板的分類或是面板等級區分

的運用進而提升顯示器產業的色彩影像品質需求在消費者購買電視或顯示器時的決策

經驗中統整一個特定指標是必須的這個針對新型平面顯示器的視角範圍度量法即提供

了這樣的指標這肯定可以降低消費者在採購顯示器產品時的困擾進而提升產業的推進

與發展