關(guān)于LED顯示屏可視距離的判斷

LED顯示屏可視距離的計(jì)算

LED顯示屏的應(yīng)用越來越廣泛，正被大量應(yīng)用在機(jī)場、火車站、體育場館、展廳、會(huì)議廳等等。現(xiàn)在顯示屏的點(diǎn)間距逐漸縮小，觀看距離越來越近。但是究竟如何設(shè)計(jì)和選用顯示屏，才能滿足使用現(xiàn)場的空間條件，需要精確的計(jì)算論證。下面詳細(xì)介紹其計(jì)算方法。
首先簡單介紹幾個(gè)下面用到的顯示屏常用的光學(xué)術(shù)語，因?yàn)楹芏嗳藢τ谶@幾個(gè)光學(xué)參數(shù)比較模糊。
1、光強(qiáng)度（luminous intensity）：
單位：坎德拉，符號(hào)：Cd
1Cd=1Lm/SR  式中Lm/SR是流明/球面度
1Cd=12.57 lm
2、光通量 (luminous flux )：
單位：流明，  符號(hào)：Lm
流明是一個(gè)導(dǎo)出單位，即具有均勻光強(qiáng)度1cd的點(diǎn)光源在單位立體角(1球面度)內(nèi)發(fā)射的光通量為1Lm。
3、照度 (illuminance)：
被光源均勻照亮的物體表面上，每平方米面積上均勻分布的光通量稱為該面積上的照度。
單位：勒克斯，符號(hào)：Lx， 1Lx=1Lm/m2。
4、亮度（luminance）：
光源在某一方向的光亮度，是光源在該方向上的單位投影面在單位立體角中發(fā)射的光通量。即光源在給定方向上的光亮度，是它在該方向的單位投影面上的光強(qiáng)度。亮度等于照度乘以反射率。L=R×E / p        cd/m2  式中L為亮度,R為反射系數(shù),E為照度。
單位：尼特，符號(hào)：nt，  現(xiàn)常用1cd/m2這個(gè)單位。1cd/m2=1Lm/（m2.Sr）。
下面介紹顯示屏可視距離的計(jì)算方法。
一、由人的視角分辨力計(jì)算近視和遠(yuǎn)視距離。
人眼分辨圖象的細(xì)節(jié)能力稱為分辨力，可用分辨角來衡量，用θ表示，因?yàn)閷?shí)際的θ很小，它大致和可分辨的緊鄰的兩點(diǎn)間距成正比，和觀看距離L成反比，即θ≈d/L（弧度）＝3438d/L (分)。
分辨角的倒數(shù)為分辨力。分辨力還和照度及對比度有關(guān)。正常視力的人，在中等亮度和對比度下，θ=1'-1.5'。在觀看距離一定的情況下，若兩相鄰像素點(diǎn)的視角小于分辨角，人眼不能分辨，若大于分辨角，會(huì)有顆粒狀的感覺，影響視覺效果。我們知道假如一個(gè)人眼能分辨的最小視角為1分，則物體在距離瞳孔25厘米處（即明視距離）時(shí)，物體上兩個(gè)物點(diǎn)之間的距離為0.1毫米。
運(yùn)用上面的理論，我們可以輕易的得到顯示屏的理想的視距，計(jì)算公式如下：(d為點(diǎn)間距，單位為米)
L > (3438×d) /θ
以一塊20mm點(diǎn)間距800×600點(diǎn)的全彩屏，發(fā)光管均勻分布為例，計(jì)算它的最佳近視距離；和采用主觀評價(jià)（采用目視觀察和主觀感覺評價(jià)圖像的質(zhì)量）的方法來評價(jià)達(dá)到中等圖像時(shí)的遠(yuǎn)視距離。
主觀評價(jià)的全優(yōu)度尺度：
      非常好圖像        5分
      好圖像            4分
      中等圖像          3分
      差圖像            2分
      非常差圖像        1分
1、最佳近視距離：
L > (3438×d) /θ=( 3438×0.01) /1.5 =22.9米
由于發(fā)光管均勻分布d可以取10毫米。
2、中等圖像的遠(yuǎn)視距離（假設(shè)圖像的分辨率下降到200×150）：
L< (3438×d) /θ=( 3438×0.08) /1.5 = 183.5米
從上面的計(jì)算可知，均勻分布發(fā)光管和縮小像素點(diǎn)間距可以拉近近視距離，同樣分辨率前提下擴(kuò)大點(diǎn)間距可以延長遠(yuǎn)視距離。
二、由人的視野角度計(jì)算顯示屏的具有臨場感的視距。
視野角度是指人眼到畫面左右兩邊沿視線的夾角。視野角度的頂點(diǎn)是人眼,可視角度的頂點(diǎn)是畫面的中心。實(shí)際的視野角度是由視距和畫面寬度決定的：α=2×arctg(畫面寬度的一半/視距)。
人的視覺范圍，10°～15°以內(nèi)是視力敏銳區(qū)，即中心視野，對圖像的顏色及細(xì)節(jié)部分的分辨能力最強(qiáng)；20°以內(nèi)能正確識(shí)別圖形等信息，為有效視野；20°～30°雖然視力及色辨別能力開始降低，但對活動(dòng)信息比較敏感；30°之外視力就下降很多。傳統(tǒng)電視系統(tǒng)在最佳觀看距離時(shí)的水平視角大約是10°，僅覆蓋中心視野，給人的感覺是一種看照片的體驗(yàn)；而圖像要給人一種臨場感，則要達(dá)到20°～30°的視角。
L=360×M/2×p×θ,這里M是屏的寬度，θ是視野角度取20°則：
L=9×M/p
同樣以上面的20mm點(diǎn)間距顯示屏為例計(jì)算具有臨場感的視距。
L=9×0.02×800/3.14=45.9米
三、由人的視覺適應(yīng)分析顯示屏亮度的可視距離。
視覺適應(yīng)是視覺器官的感覺隨著接收的亮度和顏色的刺激而變化的過程或它的最終狀態(tài)。它有兩種狀態(tài)：
明適應(yīng)，視覺系統(tǒng)適應(yīng)高于3.4cd／m2亮度的變化過程及最終狀態(tài)?？梢苑直嫔?。
暗適應(yīng)，視覺系統(tǒng)適應(yīng)低于0.034cd／m2亮度的變化過程及最終狀態(tài)。不能識(shí)別色彩，看到的是單色影像。
由光學(xué)知道，亮度與距離的平方成反比，顯示屏的亮度按照距離的平方衰減，達(dá)到暗適應(yīng)條件以下時(shí)，將無法識(shí)別色彩影像。由于受到很多因素的影響，如環(huán)境照度，對比度，反射率等等，視亮度的量化計(jì)算很復(fù)雜?？偟膩碚f，屏幕越大，亮度越高，可視距離越遠(yuǎn)。
結(jié)束語
上面的三個(gè)人眼視覺特性，分別反映不同的觀看條件。顯示屏看不出構(gòu)成圖像的像素點(diǎn)，圖像就均勻自然，分辨力決定顯示屏在這種畫質(zhì)條件下的最近觀看距離，有效視角反映了要達(dá)到臨場感的顯示效果所要達(dá)到的顯示屏寬度。視覺適應(yīng)反映了亮度和顏色，亮度高畫面清亮通透，色彩飽滿，層次豐富。可以根據(jù)上述算法和圖像質(zhì)量計(jì)算出LED顯示屏的有效輻射和受眾半徑，設(shè)計(jì)顯示屏的點(diǎn)間距和尺寸，最大化利用LED顯示屏的傳播優(yōu)勢。

利用LED顯示屏的傳播優(yōu)勢

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