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Untersuchung zu Multi-Primary Displays für die Darstellung von Farben außerhalb von Rec.2020

  • Das menschliche Auge kann wesentlich mehr Farben wahrnehmen, als heutige Bildschirme (engl. Displays) darstellen können. Diese Masterarbeit untersucht, wie mit einem handelsüblichen Flüssigkristall Display (engl. Liquid Crystal Display (LCD)) mittels Modifikation der Hintergrundbeleuchtung stark gesättigte Farbtöne erzeugt werden. Standard-Farbräume sind als Referenz für die Farben definiert, die ein Display darstellen kann. Der in der Recommendation ITU-R BT.2020 (Rec.2020) definierte Farbraum deckt einen großen Bereich aller möglichen Farbtöne ab und wird Rec.2020 Gamut genannt. Aber auch hier gibt es Bereiche der menschlichen Farbwahrnehmung, die der Rec.2020 Gamut nicht beinhaltet. Mit dieser Masterarbeit wird gezeigt, dass ein handelsüblicher LCD mit speziell ausgewählten Leuchtdioden (engl. light-emitting diodes (LEDs)) Farbtöne außerhalb von Rec.2020 erzeugt und somit stärker gesättigte Farbtöne zu sehen sind. Die Idee besteht darin, die Flüssigkristallschicht mit den integrierten Farbfiltern zu verwenden und die Hintergrundbeleuchtung durch zwei Gruppen aus unterschiedlichen LEDs zu ersetzten. Zur Optimierung der Hintergrundbeleuchtung wird eine Simulation erarbeitet, die aus der spektralen Transmission der Farbfilter im LCD und den Spektren verschiedener LEDs ein Transmissionsspektrum berechnet. Aus dem Transmissionsspektrum wird mit Hilfe der Simulation der neue Farbraum des LCDs bestimmt, der durch die modifizierte Hintergrundbeleuchtung aus verschiedenen LEDs entsteht. Einzelne LEDs und bestimmte Kombinationen aus zwei LEDs erzeugen als Hintergrundbeleuchtung des LCDs die am stärksten gesättigten Farbtöne, die auch außerhalb des Standard-Farbraumes Rec.2020 liegen. Den größten Farbraum bei der Kombination verschiedener LEDs erzeugt das Tripel Rot, Grün und Blau. Die Spektren des Tripels überlagern sich minimal und in der Transmission mit den Farbfiltern sind die resultierenden Spektren immer noch schmalbandig und die Farbtöne stark gesättigt. Wird das Tripel um die Amber-LED ergänzt, ist der Farbraum etwas kleiner, deckt dafür mehr gesättigte Gelb-Farbtöne ab. Das ist besonders wichtig für die Darstellung von Hauttönen und Warmweißfarbtönen. Im zweiten Schritt der Simulation wird der Farbraum des LCDs berechnet, wenn zwei Kombinationen verschiedener LEDs als alternierende Hintergrundbeleuchtung eingesetzt werden. Die resultierenden Farbräume des Displays mit verschiedenen Paare aus LED-Kombinationen erreichen Flächengrößen von bis zu 110 % der Fläche des Rec.2020 Farbraumes. Mit einer alternierenden Hintergrundbeleuchtung aus zwei bestimmten LED-Kombinationen lassen sich stark gesättigte Farben außerhalb des Rec.2020 Farbraumes erzeugen und zusätzlich mehr Farben darstellen, als dieser Standard-Farbraum beinhaltet.

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frontdoor_oas
Metadaten
Author:Clemens Mackensen
URN:urn:nbn:de:bsz:900-opus4-66890
Referee:Jan Fröhlich, Andreas Koch
Advisor:Jan Fröhlich
Document Type:Master's Thesis
Language:German
Year of Completion:2021
Granting Institution:Hochschule der Medien
Date of final exam:0021/11/10
Release Date:2021/11/10
Tag:LCD; LED; Rec.2020; Wide Color Gamut
Licence (German):License LogoCreative Commons - CC BY-NC-ND - Namensnennung - Nicht kommerziell - Keine Bearbeitungen 4.0 International