ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ
Ш	НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ \ РОССИЙСКОЙ / ФЕДЕРАЦИИ	ГОСТ Р 55241.4— 2012 /IEC/TR 9241-310:2010

ЭРГОНОМИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕК-СИСТЕМА Часть 310 Видимость, эстетичность и эргономичность дефектов пикселей

ISO/TR 9241-310:2010 Ergonomics of human-system interaction - Part 310:

Visibility, aesthetics and ergonomics of pixel defects (IDT)

Издание официальное

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой организацией «Научно-технический центр сертификации электрооборудования» (НТЦСЭ) «ИСЭП» на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного документа, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 452 «Безопасность аудио-, видео-, электронной аппаратуры, оборудования информационных технологий и телекоммуникационного оборудования»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 ноября 2012 г № 1331-ст

4    Настоящий стандарт идентичен международному документу ISO/TR 9421-310:2010 «Эргономика взаимодействия человек-система. Часть 310. Видимость, эстетичность и эргономичность дефектов пикселей» (ISO/TR 9241-310:2010 «Ergonomics of human-system interactions - Part 310: Visibility, aesthetics and ergonomics of pixel defects»)

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правипа применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

© Стандартинформ, 2014

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

II

ГОСТ Р 55241.4—20127ISO/TR 9241-310:2010

Содержание

1    Область применения    1

2    Термины и определения    1

3    Анализ исследования    2

4    Обзор стандартов    ¹⁸

5    Обзор производственной практики    22

в Рисунки и описания дефектных пикселей    24

Приложение А (справочное) Обзор серии стандартов ИСО 9241    28

Приложение В (справочное) Дефектные пиксели в производстве    29

Приложение С (справочное) Проект модели приемлемого уровня пикселей    30

Приложение D (справочное) План рекомендаций    ³⁴

Библиография    ⁴⁸

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЭРГОНОМИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕК - СИСТЕМА Часть 310

Видимость, эстетичность и эргономичность дефектов пикселей

Ergonomics of human-system interaction Part 310 Visibility, aesthetics and ergonomics of pixel defects

Дата введения—2014-07-01

1    Область применения

Настоящий стандарт устанавливает эстетическое и эргономическое влияние дефектов пикселей на соответствие дисплеев установленным требованиям. Настоящий стандарт не содержит требования, связанные с дефектными пикселями, но предусматривается, что эта информация может использоваться при пересмотре других частей серии стандартов ИСО 9241.

2    Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

2.1    пиксель (pixel): Наименьший пространственный элемент дисплея, к которому возможна адресация, способный воспроизводить полный цветовой диапазон.

Примечания

1    Обычная высота пикселя для однопользовательских дисплеев находится в диапазоне от 0,05 мм до 0,40 мм В многопользовательских дисплеях, используемых на расстоянии, применяются большие размеры пикселя

2    Адаптировано с ИСО 9241-302 2008. определение 3 4 29

2.2    субпиксель (subpixel): Независимый адресуемый элемент пикселя, наименьший адресуемый элемент дисплея, служащий для пространственного сглаживания цветовых переходов или яркости.

2.3    дефект пикселя (pixel fault): Дефектный пиксель или субпиксель, видимые при назначенном режиме работы.

(ИСО 9241-302:2008)

2.4    дефектный пиксель (pixel defect): Пиксель, который работает неправильно при адресации к видеоинформации.

Пример - Пиксель, адресованный, чтобы стать черным, остался белым. Если пиксель никогда не меняет состояние, это, так называемый, застывший пиксель. Если он меняет состояние без надлежащего сигнала адресации, это неустойчивый пиксель.

[VESA FPDM 303-6)

2.5    пиксель, застывший во включенном состоянии (stuck on pixel): Яркий пиксель на черном фоне.

Примечание - Пиксель, застывший во включенном состоянии, можно наблюдать на черном экране

[VESA FPDM 303-6)

2.6    пиксель, застывший в выключенном состоянии (stuck off pixel): Темный пиксель на белом экране

Примечание - Пиксель, застывший в выключенном состоянии, можно наблюдать на белом экране

[VESA FPDM 303-6)

2.7    застывший тусклый пиксель (stuck dim pixel): Серый пиксель, независимо от того, черный фон или белый.

Издание официальное

Примечание - Застывший тусклый пиксель можно наблюдать, используя белый и затем черный

экран

(VESA FPDM 303-6)

2.8    дефектная колонка/ряд (defective column/row): Целая колонка или ряд дефектных пикселей.

(VESA FPDM 303-6)

2.9    неполный пиксель (partial): Пиксели или субпиксели, которые имеют дефектную подобласть ошибок.

Примечание - Часть пикселя застыла во включенном или выключенном состоянии, а часть работает правильно

2.10 временной и импульсный дефект (temporal and intermittent defect): Дефектный суб(пиксель). проявляющийся во временных отклонениях, не связанных с каким-либо установившимся видеосигналом.

Примечание - Временные дефекты могут быть импульсными, проявляющимися во внезапном изменении состояния, или мерцающими

2.11    дефектный кластер (defect cluster): Кластер пикселей, в котором имеется более одного дефекта определенного размера, например. 5x5 пикселей.

[VESA FPDM 303-6)

2.12 коэффициент заполнения (fill factor): Величина, равная отношению площади, производящей полезную яркость, к площади, выделенной для субпикселей.

[VESA FPDM 303-6)

2.13    мура (mura): Японское слово, обозначающее дефект, которое адаптировано в английском для названия дефектов пиксельной матрицы поверхности дисплея, которые заметны при задаваемом постоянном сером уровне экрана дисплея.

Примечание - Дефекты мура проявляются как низкая контрастность, неоднородные области яркости, как правило, более крупные чем единичные пиксели Они вызваны множеством физических факторов Например, в ЖК-мониторах, к причинам дефектов мура относят неравномерно распределенные жидкокристаллические материальные и инородные частицы внутри жидкого кристалла Дефекты, подобные мура, появляются в CRT, FED и других устройствах отображения

[VESA FPDM 303-6)

3 Анализ исследования

3.1    Обнаружение пятен

3.1.1    Общие сведения

Обнаружение пятен несколько отличается от обнаружения пространственно периодических мишеней. Обзор исследований в области пространственно периодических мишеней более обширен, чем исследования в области пятен Основными факторами, влияющими на видимость маленьких пятен, являются размер пятна, продолжительность пятна, взаимодействие размера и продолжительности, эффект скошенности, световая адаптация, расположение в поле зрения и пространственная неопределенность.

Исследование процесса чтения (25) показало, что у человека есть три контрастных канала, применяемых при чтении: канал яркости, красно-зеленый канал и желто-синий канал. При нормальном чтении принимается импульс от контрастного канала с самым сильным сигналом, от двух других каналов импульсы пропускаются. Так как чтение зависит от выявления характерных особенностей знака, можно предположить, что тот же самый механизм пригоден для обнаружения пятна.

Таким образом, можно проанализировать влияние цветового канала на обнаружение пятна для трех контрастных каналов отдельно, и пятно будет видимо, если не менее одного из трех контрастных каналов произведет сигнал, который превышает контрастный порог.

3.1.2    Размер пятна

3.1.2.1 Общие сведения

Для маленьких пятен граница видимости уменьшается, поскольку увеличивается область мишени (пространственное суммирование). При исследовании дефектов пикселя рассматривают пять

ГОСТ Р 55241.4—20127ISO/TR 9241-310:2010

различных типов пространственного суммирования: закон Пайпера, закон Рикко, S-колбочки и М- и L-колбочки.

Пространственное суммирование объясняет, почему дефекты застывания во включенном состоянии на черном фоне более видимы, чем дефекты застывания во включенном состоянии на белом фоне. На белом фоне черное пятно и яркая область вокруг него суммируются, и контраст между суммированной областью и ее фоном быстро становится меньше порогового значения, когда размер суммированной области увеличивается.

X - десятичный логарифм диаметра входного стимула при минимальном угле зрения; Y - десятичный

логарифм M/L Примечание - рисунок из [29]

Рисунок 1 - Пространственное суммирование как функция размера мишени и уровня адаптации

Пороговые значения логарифмического приращения (сплошные линии) и логарифмического декремента (штриховые линии) AZ,/L₀ представлены функцией диаметра входного стимула для нескольких уровней адаптации. Полное суммирование (Закон Рикко) задается наклоном 2. Область полного суммирования уменьшается при увеличении среднего уровня яркости. Пробный входной стимул подавался в течение 6 секунд в виде круга переменного диаметра (от 3.6 минут до 121.0

минут) на 10° фона. Уровень адаптации, Lo, колебался от 10 - 10 кд/м² Наблюдатели - 19 женщин с нормальным зрением, возраст -    19-26 лет. Каждая свободно рассматривала фон на расстоянии

18.2 м, так. чтобы рассмотрение возможно было центральным для трех самых низких уровней адаптации. Тестовое пятно могло появиться в одном из восьми положений, спроектированных на окружности воображаемых кругов радиусами 3*. и задача принудительного выбора обнаружения в пространстве использовалась для оценки порогового значения. Пороговое значение было взято как точка, в которой вероятность правильного обнаружения была 0.5 с поправкой на случайную погрешность.

3

ГОСТ Р 55241.4-2012/ISO/TR 9241-310:2010

X - область приращения (градус ); Y - пороговое значение (log фотон/с и градус’);

Ж - яркость фона (log фотон/с градус*) 7.83;

♦ - яркость фона (log фотон/с градус*) 5,94; ■ - яркость фона (log фотон/с градус²) 4,96; ▲ - яркость

фона (log фотон/с градус*)3.65;

• - абсолютные пороговые значения

Рисунок 2 - Суммирование на уровне колбочек или закон Рикко. представленный непрерывной

линией с градиентом 1

Логарифмическая яркость (log фотон/с градус² - другой способ для выражения освещенности, подобный троланду) как функция области продолжительности двух различных входных сигналов [1J.

3.1.2.2    Закон Пайпера (вероятность пространственного суммирования).

Закон Пайпера применяется для пятен большого размера, которые близки к границам видимости: они могут доходить до 24° в размере в периферийном зрении. Процесс обработки после суммирования - суммирование вероятности. Было математически доказано, что вероятность обнаружения возрастает с квадратным корнем из числа относящихся к сетчатке глаза участвующих клеток нервного узла.

Ш = к_р.    (1)

где I - интенсивность пятна;

А - площадь пятна;

к_р - константа.

Когда контраст и яркость высокие, закон Пайпера не оказывает влияния на анализ видимости пикселя.

3.1.2.3    Закон Рикко (нейронное пространственное суммирование)

Закон Рикко описывает воздействия пространственного суммирования на нейронном уровне. Если пятно создает изображение на сетчатке, покрывающей несколько фоторецепторов, близко к порогу обнаружения, то клетки нервного узла могут быть связаны таким образом, чтобы получать

4

ГОСТ Р 55241.4-2012/ISO/TR 9241-310:2010

входные воздействия от нескольких фоторецепторов и пространственно объединять импульс от нескольких фоторецепторов.

В фовеа величина пространственного суммирования небольшая, и нейронное пространственное суммирование происходит главным образом в периферийной области зрения. В фовеа нейронное пространственное суммирование может произойти только с 2' до 3*. В парафовеа суммирование может быть до 30'. Для ночного зрения в периферийном поле зрения суммирование может быть до 2°. Величина нейронного пространственного суммирования зависит от интенсивности входных воздействий.

/ • А = k_R,    (2)

где I - интенсивность пятна:

А - площадь пятна;

k_R - константа.

Когда контраст и яркость высокие, закон Рикко не оказывает влияния на анализ видимости пикселя, что доказывается фактом, что люди при хороших условиях могут обнаружить пятна, образующие всего 0.5'.

3.1.2.4    Пространственное суммирование в S-колбочках (ФРТ и интервал суммирования)

S-колбочка имеет отношение к сине-желтому контрастному сигналу. Она вносит (для маленьких

пятен) только незначительный вклад в контраст яркости и никакого вклада в красно-зеленый контраст.

Для человека разрешающая способность пятен с коротковолновым контрастом освещения определяется пространственным интервалом S-колбочек ограничениями оптической системы человеческого глаза (рассеяние света, хроматическая аберрация и т.д). Особенности оптической системы количественно могут быть определены как ФРТ (функция рассеяния точки) глаза. Интервал S-колбочек в фовеа для коротких волн хорошо настраиваются к ФРТ Самая высокая плотность S-колбочек наблюдается не в центре поля зрения, а в эксцентриситете от 0.35 ⁰ до 1 \ Максимальная плотность незначительно выше, чем 10 колбочек/⁰, которая эквивалентна интервалу, немного более частому, чем одна колбочка в 6'. В центральном поле зрения есть зона, в которой нет S-колбочек Диаметр этой зоны приблизительно 0.35 °.

Если пятно будет меньше интервала S-колбочек, то пространственное суммирование произойдет в пределах фоторецептора. При оценке, если сине-желтый контраст пятна выходит за границу видимости, какие-либо пятна или элементы меньше этого интервала должны быть пространственно суммированы в область, стягиваемую приблизительно 6'.

3.1.2.5    Пространственное суммирование в М- и L-колбочках (ФРТ и интервал суммирования)

М- и L-колбочки имеют отношение ко всем трем контрастным каналам. Эти колбочки имеют самое высокое пространственное разрешение в фовеа всех фоторецепторов и устанавливают абсолютный предел для человеческой остроты зрения.

Максимальная плотность М- и L-колбочек приблизительно 120 колбочек/⁰, которая эквивалентна интервалу одна колбочка в 0,5'. При оценке, если контраст яркости или красно-зеленый контраст пятна выходит за границу видимости какие-либо пятна или элементы меньше этого интервала, должны таким образом быть пространственно суммированы в область, стягиваемую приблизительно 0.5'.

3.1.2.6    Область Рикко

Область Рикко — область (в пространственной области частоты), в которой происходит только частичное суммирование. Наиболее широкая часть между полным и частичным суммированием так же. как между частичным суммированием и его отсутствием, зависит от длины волны, яркости и продолжительности стимулов. Для практического применения область Рикко можно таким образом считать приблизительным определением, которое добавляет неопределенность к любому анализу обнаружения пятна    (см.    рисунок    2).

Неопределенность в области Рикко также объясняет некоторые из различий в результатах представленных исследований.

3.1.2.7    Пространственное суммирование: краткие выводы

При анализе видимости пятна необходимо учитывать влияние пространственного суммирования. Для центрального зрения пространственная ширина суммирования будет, по крайней мере. 0.5' и самое большее 2' и 3'для контраста яркости и красно-зеленого контраста соответственно. 6’ для сине-желтого контраста.

5

3.1.3    Продолжительность пятна

Самая высокая выявляемая временная частота немного выше 100 Гц. но для практического применения приблизительно 80 Гц. С более низкой средней яркостью максимальная выявляемая частота уменьшается приблизительно до    40 Гц.

Поскольку для частот выше 10 Гц действует закон Блоха, согласно которому продолжительность момента яркости является постоянной:

/ • t = A'_s.    (3)

где / - интенсивность пятна: t - продолжительность пятна: к₅ - константа.

Для частот меньше 10 Гц порог обнаружения не зависит от частоты.

3.1.4    Взаимодействие размера и продолжительности

В пределах закона Блоха и пространственного суммирования согласно закону Рикко и пространственному суммированию на уровне колбочек, влияние суммирований является совокупным. В более низких пространственных и временных частотах действуют не такие простые зависимости.

3.1.5    Эффект скошенности

При горизонтальных и вертикальных ориентациях продолговатые мишени имеют более низкие границы, чем круглые или квадратные мишени.

3.1.6    Световая адаптация

Литература по контрастной динамике определяет противоречащие отношения для максимальной контрастной динамики, например. 2.5:100. 1:100 и 1:1000. Они не противоречат друг другу, но обращаются к различным справочным ситуациям.

В целях настоящего стандарта нормальный диапазон динамики яркости принят в 3 логарифмические единицы, увеличиваясь от 1,5 логарифмических единиц ниже яркостной адаптации к 1.5 логарифмическим единицам выше яркостной адаптации.

Порог для световых пятен зависит от яркостной адаптации. Для яркостной адаптации меньше 0.1 кд/м‘яркостная адаптация не оказывает влияния на границу видимости. Для яркостной адаптации от 0,1 кд/м‘ до 10 кд/м² существует возрастающая зависимость от яркостной адаптации. Для яркостной адаптации выше 10 кд/м²действителен закон Вебера:

где I - интенсивность пятна;

Д/ - интенсивность различия порога обнаружения; к_А - константа.

Для нормальных ситуаций применяется А'^ & 100.

Размер области, определяющей яркостную адаптацию, не охвачен в данном отчете. Локальная яркостная адаптация происходит одновременно и непрерывно для различных областей поля зрения и может частично объяснить, почему пятно определенной яркости может быть ясно видимо на фоне, плохо различимым в окрестности других образцов и невидимым в пределах другого образца яркости.

6

ГОСТ Р 55241.4—20127ISOrTR 9241-310:2010

X

1 - колбочки; 2 - палочки; X - логарифмическая яркость фона в кд/м²;

Y - логарифмическая пороговая яркость в кд/м²

а - реакция палочек, демонстрирующая уплотнение;

X - интенсивность стимула; Y - реакция колбочек в ц Рисунок 4 - Ответ колбочек на импульсы фона различной интенсивности [30]

7