Area Scan 算法解決異形屏(打孔屏、劉海屏)的均勻性測試問題

你還在用多點法評價均勻性嗎?

全面屏時代,劉海屏、水滴屏、大空瓶(打孔屏)…不斷刷新屏幕的形態和技術,作為一個測試猿,是否想過一個問題,9點法,13點法評價屏幕均勻性的方法還適用嗎?

猿甲:啊,太low了吧,我們都135點了。。。

猿乙:哦,就算2009點,那又有什么區別,還不是取點法嗎?

嗯,好啦,看來該正本清源,好好說說均勻性了。。

均勻性的應該能夠反映人眼的真實感受

來我們先看兩幅圖:

上圖從左上角到右下角,亮度由黑漸變到灰色,下圖只有兩種亮度,分別是黑色和灰色,根據取點法均勻性定義,無論是9點還是數千點,都是為了找到亮度的最大值和最小值,然后用最小值除以最大值,就是均勻性。如果取點數量足夠多,可以準確找到最亮和最暗點,那么兩圖的均勻性是相同的。但是顯然,這兩個圖代表的均勻性,在人類的眼中是截然不同的。因此我們有兩個觀點:

1, 均勻性的定義或測試,應該與人類眼睛的主觀感受一致,這是終極目的。這樣用最大和最小點計算和定義,是不夠的。實際測量應結合人眼對比度敏感函數,考慮亮度梯度變化斜率。

2, 傳統定義的均勻性,核心是如何找到最大和最小點,不管用9點還是數千點,總有“漏網之點”,造成測試錯誤。如下圖密集取點 135點(不是很嚴謹,只是為了說明問題),漏點很多,而且對于劉海區域,無可奈何。

 

點亮度計時代的產物:取點法或密集取點法

在早期,也就是成像是式亮度計出現之前,只有點亮度計,因此我們不得不采用多點測量的方法來尋找最亮和最暗。隨著自動化技術成本的降低,客戶不斷的提高采集點的數量,來提高測試結果與人眼主觀感受的一致性,因此從9點一直到135點,2009點,甚至更多。

 

這種測試方法有幾個問題:

  •  無論多少點,都是固定位置點,都有未測試區域;
  • 點數越多,采集時間越長,
  • 重復性差:就像人類無法踏進相同的河流,你永遠無法測試到相同的點,更不用說,你需要測試到幾百上千個相同點

成像亮度計時代:誤判仍然不可避免

好了,成像式亮度計出現了,是不是一切可以解決了?嗯,事情可不是這么簡單。

我們先簡化問題,認為成像亮度計,鏡頭畸變、光譜匹配、校正都達到了LMK 成像亮度計的水準,顯示器對準也很理想,只討論算法。

首先,成像式亮度計當然可以隨意取點,完成9點,135點,數千直至n個點。但是這樣處理,除了效率提高和點式亮度計的做法并無大不同。

為了顯示成像亮度的最大特點,有一種均勻分割的方法,也就是將顯示器按照所需測試點的大小無縫分割成小方塊,每個小方塊內所有像素平均作為該小方塊的亮度值:

 


如果亮度的最大或最小點正好處于分割線上呢?而且這種狀況好像才應該是普遍情形。比如下面這種情況,亮度最大點正好在相鄰四個小方塊的中間,那么這個點將不可避免被漏掉,因為周圍四個小方塊會將這個點分成四份,與各自方塊中的像素亮度平均。
這樣看起來沒有盲點了,但是好像哪里不對勁…

 

所以可以看到,這種分割方法,每個小方塊的位置是固定的,只有有 “戶口”的點才被統計計算,出現在分割線上的點將因為沒有“戶口”而被劃到別的方塊中,從而成為漏網之點。

另外,這種無縫分割法,只適用于規則的長方形區域,對于有弧形邊緣、異形屏,則無法進行計算。

 

終極方案:成像亮度計+ Area Scan 算法

說了這么多,這也不行,那也不行,那該怎么辦呢?辦法還是有的,現在我們介紹一種叫做Area Scan的算法。

 

這個算法其實已經有十多年的歷史了,他就是由德國 TechnoTeam公司提出的,首先用于汽車內飾中的背光字符顯示,經歷了德國汽車工業十多年的苛刻考驗。這種字符是由許多細小的筆畫組成,這個可是比現在的全面屏、異形屏復雜多了。

 

對于這樣一種復雜結構的發光體,TechnoTeam有一種算法“Symbol Object”,首先是一種自適應算法,根據亮度分布特點、邊緣特征,找到發光區域邊緣,然后在該發光區域內執行Area Scan 尋找亮度最大和最小點。這種算法可以這樣理解:

1, 以一定的Area,也就是測試點的大小,相當于一個虛擬的亮度計,在發光區域內進行掃描,掃描的步進是以單個相機的像素進行。通常一個area 里面是包含了相當數量的像素。

2, 發光區內的每一個相機的像素都被作為中心點,與周圍的像素形成一個虛擬亮度計的測試點。

3, 可以設定虛擬點亮度計到邊緣的距離,在該距離范圍內,不進行掃描,排除邊緣的影響。因此對于弧形邊緣、鈍角區域,都是毫無壓力。

 

還有同學表示有點暈,好,我們看一個靜態圖示吧(動圖制作中):

我們要在“T”型的屏幕里,進行均勻性評價,取樣點的直徑是 3 個像素,

 

逐個像素進行虛擬掃描,可以看到每個像素都曾經成為一個Area的中心,不同于無縫分割,虛擬點之間有重疊,可避免盲點。

整個形狀區域內無盲點掃描

 

成功找到最亮和最暗點!

 

穿孔屏均勻性測試案例

由 Area Scan 方法找到最亮和最暗點并予以標記,右圖為Labsoft 軟件對發光區域的智能識別,以藍色覆蓋,可見邊緣判斷十分準確.

 

 

總結一下:

在全面屏、異形屏時代,密集取點或無縫分割進行均勻性評價,都存在原理上的缺陷,不能正確反應屏幕真實均勻性。主要是漏點和無法處理非規則形狀。而LMK成像亮度計結合Area Scan算法可以輕松應對各種異形屏幕均勻性測試的需求。



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