LED显示屏可视距离的计算
LED显示屏的应用越来越广泛,正被大量应用在机场、火车站、体育场馆、展厅、会议厅等等。现在显示屏的点间距逐渐缩小,观看距离越来越近。但是究竟如何设计和选用显示屏,才能满足使用现场的空间条件,需要精确的计算论证。下面详细介绍其计算方法。
首先简单介绍几个下面用到的显示屏常用的光学术语,因为很多人对于这几个光学参数比较模糊。
1、光强度(luminous intensity):
单位:坎德拉,符号:Cd
1Cd=1Lm/SR 式中Lm/SR是流明/球面度
1Cd=12.57 lm
2、光通量(luminous flux ):
单位:流明,符号:Lm
流明是一个导出单位,即具有均匀光强度1cd的点光源在单位立体角(1球面度)内发射的光通量为1Lm。
3、照度(illuminance):
被光源均匀照亮的物体表面上,每平方米面积上均匀分布的光通量称为该面积上的照度。单位:勒克斯,符号:Lx,1Lx=1Lm/m2。
4、亮度(luminance):
光源在某一方向的光亮度,是光源在该方向上的单位投影面在单位立体角中发射的光通量。即光源在给定方向上的光亮度,是它在该方向的单位投影面上的光强度。亮度等于照度乘以反射率。L=R×E / p cd/m2 式中L为亮度,R为反射系数,E为照度。
单位:尼特,符号:nt,现常用1cd/m2这个单位。1cd/m2=1Lm/(m2.Sr)。
下面介绍显示屏可视距离的计算方法。
一、由人的视角分辨力计算近视和远视距离。
人眼分辨图象的细节能力称为分辨力,可用分辨角来衡量,用θ表示,因为实际的θ很小,它大致和可分辨的紧邻的两点间距成正比,和观看距离L成反比,即θ≈d/L(弧度)= 3438d/L (分)。
分辨角的倒数为分辨力。分辨力还和照度及对比度有关。正常视力的人,在中等亮度和对比度下,θ=1'-1.5'。在观看距离一定的情况下,若两相邻像素点的视角小于分辨角,人眼不能分辨,若大于分辨角,会有颗粒状的感觉,影响视觉效果。我们知道假如一个人眼能分辨的最小视角为1分,则物体在距离瞳孔25厘米处(即明视距离)时,物体上两个物点之间的距离为0.1毫米。
运用上面的理论,我们可以轻易的得到显示屏的理想的视距,计算公式如下:(d为点间距,单位为米)
L > (3438×d) /θ
以一块20mm点间距800×600点的全彩屏,发光管均匀分布为例,计算它的最佳近视距离;和采用主观评价(采用目视观察和主观感觉评价图像的质量)的方法来评价达到中等图像时的远视距离。
主观评价的全优度尺度:
非常好图像 5分
好图像 4分
中等图像3分
差图像 2分
非常差图像 1分
1、最佳近视距离:
L > (3438×d) /θ=( 3438×0.01) /1.5 =22.9米
由于发光管均匀分布d可以取10毫米。
2、中等图像的远视距离(假设图像的分辨率下降到200×150):
L< (3438×d) /θ=( 3438×0.08) /1.5 = 183.5米
从上面的计算可知,均匀分布发光管和缩小像素点间距可以拉近近视距离,同样分辨率前提下扩大点间距可以延长远视距离。
二、由人的视野角度计算显示屏的具有临场感的视距。
视野角度是指人眼到画面左右两边沿视线的夹角。视野角度的顶点是人眼,可视角度的顶点是画面的中心。实际的视野角度是由视距和画面宽度决定的:α=2×arctg(画面宽度的一半/视距)。
人的视觉范围,10°~15°以内是视力敏锐区,即中心视野,对图像的颜色及细节部分的分辨能力最强;20°以内能正确识别图形等信息,为有效视野;20°~30°虽然视力及色辨别能力开始降低,但对活动信息比较敏感;30°之外视力就下降很多。
LED显示屏可视距离的计算
