Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

WIZUALIZACJA INFORMACJI Problemy, stan obecny, perspektywy rozwoju dr hab. inż. Bogdan B. Kosmowski, prof. P.G. Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "WIZUALIZACJA INFORMACJI Problemy, stan obecny, perspektywy rozwoju dr hab. inż. Bogdan B. Kosmowski, prof. P.G. Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i."— Zapis prezentacji:

1 WIZUALIZACJA INFORMACJI Problemy, stan obecny, perspektywy rozwoju dr hab. inż. Bogdan B. Kosmowski, prof. P.G. Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Katedra Optoelektroniki Politechnika Gdańska Gdańsk Narutowicza 11/12 tel.(48 58) fax. (48 58)

2 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski2 System wizualizacji informacji Displeje optoelektroniczne - klasyfikacja, - charakteryzacja, - parametry. System wzroku człowieka - budowa, - właściwości, - możliwości percepcyjne, - achromatyzm – barwa, - kolorymetria w systemie wzroku człowieka. Wybrane technologie płaskich displeji - LCD, - Plazma – OLED, - e-ink – FED, - DLP, - EL. Co zdarzy się jutro w świecie wizualizacji? - wzrost rozdzielczości, - moce sterowania, - barwa, - nowe zastosowania (inteligentne i inne!) Plan referatu

3 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski3 Displeje są oknami w wiek informacji Displeje są najtrudniejszymi w realizacji elementami elektronicznymi: - zależność efektu percepcji informacji od psychofizycznych właściwości operatora, - wielorakie charakterystyki, zespoły parametrów, (optyczne, elektryczne,...), - wpływ zmiennych warunków oświetlenia otoczenia na postrzeganie displeji, - przetwarzanie energii, - bardzo szerokie pasmo przetwarzanych sygnałów, Każdy z nas jest ekspertem w dziedzinie displejów; mając dwoje oczu – a to wystarczy aby...

4 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski4

5 5 System przetwarzania / transmisji obrazów OBIEKT Źródło obrazu SYSTEM OPTYCZNY KAMERA Sensor Skaner SYSTEM TRANSMISJI Modulacje OPERATOR Obserwator DISPLEJ System wizualizacji informacji ODBIORNIK Demodulacja Sygnał elektryczny -świecący -stały / zmienny -2D / 3D -B/W / Kolor ustalone / zmienne parametry -rozdzielność -czułość -jednorodność -pamięć / bez pamięci -stopnie szarości -skala barw -próbkowanie -filtrowanie -modulacje -kompresja OBRAZ -Hardcopy -Soft (monitor) -2D, 3D -B/W / Kolor -obrazy stacjonarne/ ruchome -demodulacja -dekompresja -korekcja sygnału / błędów -OCR KOMPUTER Software Zbiory / Pamięć

6 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski6 System wizualizacji informacji - Źródło informacji - Układ sterujący displeja - -kontroler - Displey, wyświetlacz, ekran - Operator Zadania Transformacja i prezentacja informacji dla jej skutecznego przekazania do systemu wzroku operatora (bez względu na warunki techniczne, optyczne,psychotechniczne) Właściwości Parametry – charakterystyki - optyczne, - fotometryczne (transmisja, reflektancja), - widmowe (kolorymetria), - elektro-optyczne (statyczne, dynamiczne), - elektryczne (, J, P, f,...), - ergonomiczne, - przestrzenne ( rozdzielczość, kąt obserwacji), - niezawodność.

7 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski7 Domeny Zastosowań Displeji (I) - systemy stacjonarne, - urządzenia przenośne ( zasilanie bateryjne) Displeje: Bezpośredniej obserwacji: -monitory (komputery, komunikacja, przemysł, sterowanie,.. ), -aparatura medyczna (EKG, EEG, tomografia, image fusion...), -telemedycyna, -samochody, -DTP - lotnictwo, -informacja publiczna, -... Projekcyjne: -edukacja, -reklama, -rozrywka, -... Systemy 3D: - symulatory, - (lv), - LCD, - VR

8 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski8 Domeny Zastosowań Displeji (II)

9 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski9 Parametry charakterystyczne displeji optoelektronicznych.

10 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski10 Układ wzroku człowieka - budowa Układ wzroku człowieka Właściwości percepcyjne operatora

11 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski11 Układ wzroku człowieka – właściwości (I) Zależność częstotliwości migotania od luminancji i barwy Postrzeganie migotania

12 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski12 Optymalne zakresy kątowe pola widzenia operatora

13 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski13 Układ wzroku człowieka – właściwości (II) Proces adaptacji oka do ciemności L = C L Zależność czułości progowej L / L od luminancji obiektu

14 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski14 Układ wzroku człowieka – właściwości (III) B= k (L - L 0 ) n Jaskrawość B ( Brightness) Postrzegany kontrast w funkcji luminancji otoczenia n 0,33 0,44

15 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski15 Układ wzroku człowieka – właściwości (IV) Zjawiska związane z procesem widzenia: adaptacja do jasności- dostosowanie wzroku do poziomu oświetlenia adaptacja do barwy- zanikanie postrzegania różnicy wrażeń barwnych obiektów o identycznych charakterystykach widmowych, a obserwowanych kolejno w różnych warunkach (widmowych) oświetlenia kontrast barwny następczy- pojawienie się chwilowych powidoków barwy dopełniającej do postrzeganego poprzednio bodźca kontrast barwny równoczesny - różnice wrażeń barwnych identycznych widmowo obiektów, oświetlonych tym samym (identycznym widmowo) źródłem, lecz znajdujących się w otoczeniach o różnych barwach. kontrast równoczesnej luminancji - pola testowe o identycznej luminancji są różnie postrzegane - zależnie od luminancji tła. Z identycznych pól to postrzegana jest jako jaśniejsze, które otoczone jest ciemniejszym tłem.

16 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski16 Układ wzroku człowieka – właściwości (V) Czułość widmowa widzenia

17 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski17 Kolorymetria (I) Barwę charakteryzujemy trzema atrybutami: - luminancja [cd/m 2 ] - chromatyczność:- odcień, - nasycenie Ilościowa ocena właściwości obiektów barwnych - metody analizy kolorymetrycznej, wraz z procedurami pomiarowymi - systemy kolorymetryczne CIE - CIE 1931, CIE 1964, CIE LUV, CIE LAB Tk( )- widmo transmisji obiektu, B( ) - widmo iluminantu - składowe trójchromatyczne widmowe x+y+z=1 x, y, z - współrzędne barwne CIE 1931

18 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski18 Kolorymetria (II) Składowe trójchromatyczne widmowe Wykres chromatyczny

19 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski19 Kolorymetria (III) Mac Adam ellipses in CIE 1931 x,y chromaticity diagram. [The axes of the plotted ellipses are 10 times their actual lengths] CIE 1931 COLOUR SPACE Visual sensitivity to small colour differences CIE UNIFORM COLOUR SPACES - CIELUV, CIELAB CIE 1976 L* a * b*

20 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski20 Systemy kolorymetryczne (I) RÓWNOMIERNE PRZESTRZENIE BARW CIE LUV jasność CIE 1976 Y,u,v –badany bodziec barwowy Y n,u n, v n – określony biały bodziec achromatyczny dla Różnica barw CIE 1976 (L*, u*,v*)

21 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski21 Systemy kolorymetryczne (II) nasycenie CIE 1976 (u,v) chroma CIE 1976 (u,v) kąt odcienia CIE 1976 (u,v) różnica odcieni CIE 1976 (u,v) CIE 1976 Lab dla X,Y,Z – badany bodziec barwowy X n,Y n,Z n – określony biały bodziec achromatyczny dla

22 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski22 Systemy kolorymetryczne (III) różnica barw: Przestrzeń barw CIE 1976 L*u*v*

23 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski23 Wpływ oświetlenia na prezentację barw Wpływ oświetlenia na postrzeganie barwy obrazu. Wpływ rodzaju źródła oświetlenia. Oświetlenie D 65, R=0,2 L 0 = L CRT =1

24 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski24 Ocena właściwości displeja * ocena obiektywna: – pomiary fizyczne (fotometria, kolorymetria), laboratorium * ocena subiektywna: – pomiary psychofizyczne, czytelność, postrzegalność, współdziałanie operatora, wpływ warunków otoczenia ! Kryterium oceny czytelności: - jest poprawność (prawdopodobieństwo błędu) postrzeżenia i zrozumienia informacji prezentowanej na displeju. Elementy procesu: - błąd postrzegania symbolu, - błąd czytania wyrazu, - średni czas obserwacji i wyszukiwania symbolu, - parametry fizyczne; oświetlenie otoczenia; luminancja displeja; reflektancja displeja i elementów otoczenia, kąt widzenia, odległość, - fonty, kształt, wielkość, odstępy między symbolami, wyrazami, - warunki działania operatora – adaptacja, akomodacja, temperatura, zakłócenia itp. Efekt – czytelność – zależy zarówno od właściwości fizycznych displeja jak i od procesu psychofizycznego percepcji informacji przez operatora.

25 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski25 Parametry charakteryzujące stan optyczny displeja (I) DISPLEJE: - ACHROMATYCZNE - MONOCHROMATYCZNE - POLICHROMATYCZNE - BARWNE PARAMETRY: - jasność, luminancja [ON, OFF], [symbol tło], - kontrast, wsp. kontrastu, modulacja, - podstawowa barwa displeja, - kontrast barwny, (różnica barw), - skala szarości, odcieni, - rozkład przestrzenny jasności, kontrastu, - rozkład przestrzenny właściwości dynamicznych. KONTRAST: -współczynnik kontrastu -kontrast -modulacja L o,L 1 – luminancja displeja w stanie ON i OFF, (symbol / tło)

26 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski26 Parametry charakteryzujące stan optyczny displeja (II) KONTRAST BARWNY - różnica barw CIE LUV, - displeje o addytywnym mieszaniu barw Dla oceny kontrastu barwnego obiektów o subtraktywnym mieszaniu barw zalecono stosowanie różnicy barw CIE Lab: Dla monochromatycznych displeji stosowane są współczynniki różnicy barw (color difference ratio )– S Kobayashi: jest czarnością ciemnego stanu displeja, jest białością stanu jasnego ( displeja achromatycznego).

27 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski27 Parametry charakteryzujące stan optyczny displeja (III) Jako dodatkowe wielkości charakteryzujące displej stosuje się: -nasycenie barwy - chromatyczność (chroma) - kąt barwy (hue angle) określający barwę w wielkościach liczbowych

28 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski28 Displeje ciekłokrystaliczne G - H PLA N. W - T STN PDL C HPD LC TN AM AA TFT SmC R- OCB MLA - gość - gospodarz - tekstura planarna - zmiana fazy C.K. - super twisted nematic - C.K. zdyspergowane w polimerze - holographic PDLC - twisted nematic - aktywne matryce - aktywne adresowanie - Thin Film Transistor - smektyczne C.K.(chiralne, ferroelektryczne) - reflective optically compensated bend - multiple line addressing

29 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski29

30 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski30

31 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski31 Driving of LCD panels (I) PASSIVEACTIVE MATRIX

32 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski32 Driving of LCD panels (II) + cheap + superior optical parameters + luminance + dynamic - video pictures - long switching times- aperture - increase of illumination power - viewing angle - compensation (DSTN)- cost, yield PASSIVE ACTIVE MATRIX

33 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski33 STN

34 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski34 LCD_IPS + - b. szeroki kąt obserwacji, - stan OFF - idealnie ciemny, bez elementów kompensujących, - prosta struktura elektrod, filtry barwne bez elektrod ITO, - zredukowanie zmian barwy w zależności od warunków obserwacji - czasy przełączania 50 msek - - zmniejszony współczynnik apertury

35 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski35 Displeje plazmowe - PDP AC - PLASMADC - PLASMA - 75 % kosztów - elektronika - drivery U pp ~ V - niejednorodność parametrów - sprawność świetlna AC PDP = 1 lm/W L ~ 300 cd/m 2 (MgO EBeam) DC PDP = 0,4 lm/W L ~ 150 cd/m 2 (tańsza produkcja) Perspektywy: 2 lm/a L ~ 700 cd/m 2 Panele o przekątnej > 40 !

36 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski36 Plasmatron 1995 SONY25 16 : 9 PALC Plasma addressed LC (matryca aktywna sterowana przełącznikami plazmowymi 768 x RGB x 448 L ~ 250 cd/m 2 CR = 70 : 1260 · 10 3 barw - prosta struktura elektrod - technologia adaptowalna do wielkowymiarowych displeji (sitodruk) - niższe koszty produkcji, większy uzysk.

37 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski37 DLP (DMD) – Digital Light processing (I)

38 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski38 DLP (DMD) – Digital Light processing (II) ZALETY: cyfrowa informacja obrazu, cyfrowe sterowanie skalą stopni szarości (PWM), cyfrowe sterowanie reprodukcją barwy (PWM), wysoka sprawność świetlna (system refleksyjny) (~ 60%), minimalne zniekształcenia obrazu (matryca luster), duża apertura pikseli (~ 0,9), niezawodność. Zastosowania: projekty business [ marketing, szkolenia, nauczania] teatr domowy [ TV, DVD] ściany video [ centra dowodzenia, nadzoru...] komercyjne zastosowania rozrywkowe [kino cyfrowe] optyczne sieci [ multipleksowanie] inne zastosowania.....

39 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski39 DLP (DMD) – Digital Light processing (III) Koszt DLP Video 640 x 480 (z optyką) 6850 US bez optyki 5200 US CHARAKTERYSTYKA MODUŁU DLP ROZDZIELCZOŚĆ: (PIKSELE) 16x16 m. VGA - SVGA ( ) ilość 500÷1, (1280x1024)- 2.3x10 6 (2048x1152) MOD PRACYREFLEKSYJNY / PAMIĘĆ STANU ON/OFF STOPNIE SZAROŚCI256 /sterowanie rozdziałem czasowym ON/OFF / CZASY PRZEŁĄCZANIA 10 sek APERTURA PIKSELI~ 0,9 SPRAWNOŚĆ ŚWIETLNA ~ 0,6 (całego barwnego systemu) BARWA barw,1DMD-sekw., 2-3DMD - addytyw. STRUMIEŃ ŚWIETLNY1000 lumenów (3 DMD) 350 lumenów (1 DMD) KONTRAST125 : 1 ROZMIAR OBRAZUdo 3 4,5 m NIEZAWODNOŚĆ > czas działania > 5 lat min przełączeń NAPIĘCIE STERUJĄCEMax 5 V (CMOS) OBUDOWAoptyczna, hermetyczna

40 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski40 Zastosowania: Przenośne urządzenia (PDA, Palmtop, e-reader, telefony komórkowe) Urządzenia o wymaganej bardzo wysokiej czytelności w dynamicznie zmiennych warunkach oświetlenia. Właściwości: - czytelność - bardzo wysoka reflektancja (jaskrawość) papier R 0,65, e-ink 0,42 - bardzo mała moc sterowania (efekt pamięci) xmW-x W - cienkie, lekkie, elastyczne (0,25 mm!) - szeroki zakres kąta obserwacji (papier)

41 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski41 Displeje elektroforetyczne

42 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski42 OLED (organic-LED) -PRZEWODNOŚĆ POLIMERÓW OK [ CM ] -1 - PRZEWODNOŚĆ SPRZĘŻONYCH DOMIESZKOWANYCH POLMERÓW OK [ CM ] -1 -GRUBOŚĆ PODŁOŻA : SZKŁO 0,5 – 0,7 MM PLASTYK 0,3-0,5 MM Eastman Kodak and Sanyo Electric developed this active-matrix, full-color organic display, only 1.8 mm thick, for digital still and video cameras and other portable imaging products. With a 2.4-inch diagonal screen and integrated drive electronics, the bright display has 852 by 222 pixels, a contrast ratio of more than 250:1, and a peak luminance of 200 cd/m 2. A. SMALL MOLECULEB. POLIMER LED KODAKCDT,...

43 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski43 Light Emitting Polymer technology has many exciting features that make it applicable for a wide range of display markets - from low information content applications like segmented displays through to full colour video and graphics displays. Here are some of the features and potential benefits of LEP technology: Feature:Benefit Processability:Flexible substrates possible;large area coating;Simple construction Single substrate processing Light Emitting/OpticalNo Backlight;No Colour filter;No polarizers; High contrast;No aperture loss;180 degree viewing angle Patternable:Define complex light emission patterns simply Very high resolution potential;Any pixel shape and size possible Low voltage:Battery driven devices;DC drive;<5V activation;No high voltage Formable Substrates:Innovative designs for end products;Displays shaped to product; Easy manufacturing integration;Continuous coating for manufacture Fast Switching Speed:Video display capability;Unaffected by temperature Lightweight:Portability;Ultra thin materials;Potential System-on-Glass structures Solid State devices:Ruggedness;No open cell;No vacuum Thin films:Allows use of polarisers to give high contrast;Ultra thin construction; Potential plastic substrates Features and Benefits of LEP Technology

44 Wizualizacja informacji B.B.Kosmowski44


Pobierz ppt "WIZUALIZACJA INFORMACJI Problemy, stan obecny, perspektywy rozwoju dr hab. inż. Bogdan B. Kosmowski, prof. P.G. Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i."

Podobne prezentacje


Reklamy Google