DLP投影机拼接显示的基色坐标校正

    1　引　言

    大屏幕投影显示系统越来越广泛地应用于商业宣传、工业控制、体育及娱乐场所等领域。但由于技术的限制,单个大屏幕显示单元所能实现的显示面积仍然有限,将投影显示单元拼接是实现超大屏幕显示的极佳途径。由于投影光学引擎的装配精度和光学器件性能差异的影响,即使单台投影光学引擎有很好的颜色均匀性,投影光学引擎之间仍会存在一定的颜色差异,这种颜色不均匀性极大地影响了拼接后的图像再现质量,因此需要对拼接的光学引擎单元之间进行颜色均匀性校正。

    从DLP(digital light process)显示颜色再现的色度学原理分析,这种颜色差异主要是由引擎基色的亮度和色坐标差异引起的。在传统的投影显示颜色均匀性校正中,一般通过调节红、绿、蓝三基色的亮度来提高图像的颜色均匀性[1～4]。这种方法只能在一定程度上改善显示图像的颜色均匀性,不能从根本上消除色差。现提出采取缩小色空间的方法得到公共的色三角形,确定新的目标色空间,并利用DLP控制芯片DDP1000从YCrCb到RGB可编程转换功能,调节DLP光学引擎的三基色色坐标,再结合基色亮度的调节,从理论上完全消除DLP拼接显示的色差。

    2　DLP显示的色度学原理

    DLP颜色再现是一个相加混合的过程,其显示的任何颜色可由不同亮度的三基色相加混合得到[5],即如式(1)所示:

    Xr、Yr、Zr,Xg、Yg、Zg,Xb、Yb、Zb分别是红、绿、蓝三基色的三刺激值,X、Y、Z分别是混合色的三刺激值。

    CIE1931-XYZ色度系统中,色品坐标与三刺激值有如下关系:

    若红、绿、蓝三基色的色品坐标分别为R(xr,yr)、G(xg,yg)、B(xb,yb),则根据公式(1)可以得到:

    同时设

Yr∶Yg∶Yb=a∶1∶b(5)

    将式(3)、式(4)和式(5)分别代入式(1)可以得到:

    所以从式(6)中可以看出,混合色的颜色由三基色的色品坐标和亮度共同决定。在DLP拼接显示中,引擎之间的三基色色品坐标往往是不一致的,若仅仅调节三基色的亮度是无法从根本上消除色差。

    现对两颜色色品坐标差异的计算用CIE1964均匀色空间的色差公式,如公式(7)所示,

    其中(u,v),(u′,v′)分别表示两颜色的色品坐标。

    3　DLP拼接显示的三基色调节原理

    在色空间中,三基色确定一个色三角形,系统所能显示的颜色全部由三基色混合得到,并位于三基色坐标所确定的三角形内。当用于拼接显示的DLP投影引擎三基色坐标不一致时,形成的色三角形不能完全重合,总有部分颜色落在公共区域之外,如图1所示为两台DLP光学引擎的色三角形。所以,对三基色坐标的调节就是寻找新的三基色坐标,以得到最大的公共色三角形,实现基色的调节。