随着显示技术的蓬勃发展和数字移动终端的迅速普及，不同类型数字移动终端屏幕特性显示性能的研究愈发重要。目前，主要的评价方法可以分为两大类^[1]，即物理参数的评测和图像质量的视觉感知评价。褚江等人^[2]针对手机屏幕显示研究了一种自适应的图像质量模型，进行了一系列的心理物理实验来评估图像质量。张茜等人^[3]对iPhone4S手机屏幕的显色特性进行了研究，以评测LCD显示器显色特性的方法为依据，定量描述了iPhone4S的显色特性。王志宏等人^[4]从软打样效果的显色特性取决于LCD显示器质量的角度对其对比度、清晰度等进行了相关的分析，得出了LCD屏幕软打样的预打样效果。

因此，以HUAWEI、iPad、iPhone为研究对象，对其屏幕的空间均匀性、时间稳定性、通道独立性、色域覆盖率、色品恒定性、对比度进行了测试，并根据标准要求对智能移动终端进行显色性能的评价。

1 实验设备与环境 1.1 实验设备

HUAWEI；iPad；iPhone；柯尼卡美能达CS-2000分光辐射亮度计；x-rite Macbeth Judge灯箱；测量软件：CS-S10w Professional color retriever；显色软件：RGB ColorPicker；数据处理软件：MATLAB2009、ORIGIN、EXCEL。

1.2 实验环境

根据IEC标准，所有数字移动终端屏幕的测试工作均在暗室环境中进行^[5-7]。

2 测试及结果 2.1 空间均匀性测试及结果

屏幕的空间均匀性是指屏幕颜色的色度信息随着空间平移的变化情况。实验选择屏幕的中心点与4个顶点5个位置为实验的测量点，在不同的亮度值下，测量屏幕显示红R(255，0，0)、绿G(0，255，0)、蓝B(0，0，255)、青C(0，255，255)、品M(255，0，255)、黄Y(255，255，0) 色块。以屏幕中心点为参考，计算四个顶点与中心点位置的色差均值，如图 1所示。

图 1中横坐标1、2、3、4、5分别代表HUAWEI(13.8、25.7、52.3、72.5、100)、iPad(13.8、25.7、38.7、60.8、100)、iPhone(13.8、38.7、67.5、81.3、100) 屏幕的亮度。从图 1可知，HUAWEI、iPhone四个顶点与中心点的色差均值都小于3，说明屏幕的空间均匀性良好；而iPad四个顶点与中心点的色差均值有一个大于3，其余均小于3，说明iPad屏幕的空间均匀性相对于HUAWEI、iPhone较差，总体上说iPad设备屏幕的空间均匀性较好。HUAWEI、iPad、iPhone色差均值在67.5、13.8、52.3时最小，则以下实验选择的亮度为67.5、13.8、52.3。

2.2 时间稳定性测试及结果

屏幕的时间稳定性是指屏幕颜色的色度信息从开机时刻起随着时间的变化情况。随着时间的变化，如果屏幕颜色的色度信息变化值越小，则说明屏幕的时间稳定性越好；反之，则说明屏幕的时间稳定性越差。将HUAWEI、iPad、iPhone屏幕的亮度调整到最佳亮度值，显示白W(255，255，255) 色块，每隔1 min进行中心点亮度信息的测量，然后分别计算与第一次的测量值间的色差值，以此色差值来判断屏幕的时间均匀性，测试结果如图 2所示。

从图 2可知，从测量开始后每个时间的测量值与第一次的测量值间的色差值在0.2以下，均在标准观察者的人眼视觉可以分辨出来的范围之内，即满足人眼视觉的需求。在屏幕上稳定之后，其色差值逐渐降低，说明屏幕的时间稳定性非常好，达到了国内通信行业与屏幕软打样的国际标准。另外，从整体上分析数据可以看出，HUAWEI、iPad、iPhone相比较而言，HUAWEI屏幕的时间稳定性最好，iPhone屏幕的时间稳定性次之，iPad屏幕的时间稳定性较差。HUAWEI与iPad屏幕的全部色差值中，HUAWEI屏幕的色差值有些大于iPhone屏幕的色差值，但HUAWEI屏幕大部分的色差值均小于iPhone屏幕的色差值。所以总的来说，HUAWEI屏幕的时间稳定性好于iPhone屏幕的时间稳定性。

2.3 通道独立性测试级结果

通道独立性是指各通道间串扰影响的评估，即单个颜色通道的输出与其他颜色通道输入信号的相关程度。由理论知识可知，色度信息的三刺激值XYZ值具有可加性的特性。屏幕的色度信息通道独立性就是以此理论为基础，也符合三刺激值XYZ值的可加性，即RGB单个通道必须是互不干扰的。实际中，屏幕的RGB三个通道并不是独立的，彼此之间存在着相互干扰，在此之上，黑点的存在使得红绿蓝三原色在合成颜色时，并不符合叠加的原理^[8-9]。

将HUAWEI、iPad、iPhone屏幕的亮度调整到最佳亮度值，对三个基原色通道R(g=b=0)、G(r=b=0)、B(r=g=0) 和灰色通道Gray(r=g=b)的RGB值以16为间隔在0~255之间取值进行色度信息的测量，RGB值取值点为0、16、32、48、64、80、96、112、128、144、160、176、192、208、224、240、255。计算各组通道色度信息的测量值与对应单个通道色度信息的测量值相加后的计算值(预测值)之间的色差值，即通道相加性色差值。如果此色差值越小，则说明屏幕的通道独立性越好；反之，则说明屏幕的通道独立性越差，测试结果如图 3所示。

从图 3可知，通道相加性色差值的走势基本上随着RGB驱动值的增大先下降后上升，说明在RGB驱动值较低或较高的状态下，其通道相加性色差值相对于RGB驱动值中间值的状态下的通道相加性色差值较大，而随着RGB驱动值的增大，屏幕亮度值Y值也随之增大，因此在使用移动终端屏幕或者使用屏幕进行屏幕软打样是尽量避免在亮度较低或较高的状态下使用。

2.4 色域覆盖率测试及结果

色域覆盖率是指RGB三原色在CIE 1976 Luv均匀颜色空间中，屏幕在色度坐标(u，v)中能够形成的的面积(S_rgb)与CIE 1976 Luv均匀颜色空间中光谱数值从380~780 nm的面积(值为0.075 572) 的比值。用Cp表示^[10]，其计算公式如下：

$ {C_p} = \frac{{{S_{rgb}}}}{{0.075572}} \times 100\%, $

(1)

$ {S_{rgb}} = 12[({u_r}-{u_b})({v_g}-{v_b})-({u_g} - {u_b})({v_r} - {v_b})], $

(2)

$ u = 4X/\left( {X + 15Y + 3Z} \right), $

(3)

$ v = 9Y/\left( {X + 15Y + 3Z} \right), $

(4)

其中：(u_r，v_r)(u_g，v_g)(u_b，v_b)分别代表红R(255，0，0)、绿G(0，255，0)、蓝B(0，0，255) 的色品坐标值。XYZ代表红、绿、蓝的三刺激值。

屏幕的色域覆盖率直接的表示了屏幕色域的大小，如果屏幕色域覆盖率越大，则说明屏幕的色域越大^[11-13]。国内通信行业要求屏幕的色域覆盖率在45%以上。

2.4.1 不同亮度下色域覆盖率测试及结果

调整HUAWEI、iPad、iPhone屏幕的亮度值，在不同的亮度值下，显示红R(255，0，0)、绿G(0，255，0)、蓝B(0，0，255) 色块，进行中心点亮度信息的测量，测试结果如表 1所示。

从表 1可知，随着亮度值的增大，HUAWEI屏幕的色域覆盖率逐渐下降，且保持在81.6%左右；iPad与iPhone屏幕的色域覆盖率逐渐上升，且iPad屏幕的色域覆盖率保持在85.0%左右，iPhone屏幕的色域覆盖率保持在91.3%左右。因此，HUAWEI、iPad、iPhone屏幕的色域覆盖率均达到了国内通信行业在45%以上的标准。

2.4.2 最佳亮度下色域覆盖率测试及结果

将HUAWEI、iPad、iPhone屏幕的亮度调整到最佳亮度值，显示红R(255，0，0)、绿G(0，255，0)、蓝B(0，0，255) 色块，进行中心点亮度信息的测量，测试结果如图 4所示。

从图 4可知，iPhone屏幕的色域覆盖率最大，iPad屏幕的色域覆盖率次之，HUAWEI屏幕的色域覆盖率最小，即iPhone屏幕的色域最大，iPad屏幕的色域次之，HUAWEI屏幕的色域最小，且HUAWEI、iPad、iPhone屏幕的色域覆盖率均达到了国内通信行业的标准。

2.5 色品恒定性测试及结果

屏幕的色品恒定性是指主色、二次色或者三次色在不同的RGB驱动值下，屏幕在显示一次色、二次色或者三次色时，对应的色品坐标所发生的变化情况。屏幕的色品恒定性越好，说明该屏幕显示颜色时越好^[14-17]。将HUAWEI、iPad、iPhone屏幕的亮度调整到最佳亮度值，对三个基原色通道R(g=b=0)、G(r=b=0)、B(r=g=0) 和灰色通道Gray(r=g=b)的RGB值以16为间隔在0~255之间取值进行中心点的色度信息的测量，RGB值取值点为0、16、32、48、64、80、96、112、128、144、160、176、192、208、224、240、255。记录三刺激值XYZ，并利用公式3、4计算出色品坐标值uv。测试结果绘制成色品坐标图，如图 5所示。

由图 5可知，HUAWEI、iPad、iPhone在不同色相系的色品坐标值是比较离散的。相对而言，HUAWEI的色品坐标值点的离散程度较小，iPad的色品坐标值点的离散程度与HUAWEI的色品坐标值点的离散程度相近，HUAWEI与iPad有更多的色品坐标值点在色品坐标图上实现了重合，而iPhone的色品坐标值点的离散程度较大，但其色品坐标值的离散点均分布在该点所属色相系色品坐标值范围之内。

2.6 对比度测试

对比度是指显示器最大亮度与最小亮度之比，对比度的测试方法是：将HUAWEI、iPad、iPhone屏幕的亮度调整到最佳亮度值，显示白W(255，255，255) 和黑K(0，0，0) 色块，进行各点亮度信息的测量，计算平均值得到屏幕的最大亮度值与最小亮度值，对比度就是最大亮度值与最小亮度值之比。测试结果如图 6所示。

从图 6可知，HUAWEI的对比度最高(1074.8)，iPhone的对比度次之(839.3)，iPad的对比度最低(243.4)。HUAWEI、iPad、iPhone测试的对比度均达到了国内通信行业与屏幕软打样国际标准。

3 总结

以HUAWEI、iPad、iPhone为研究对象，测试了其屏幕的空间均匀性、对比度、时间稳定性、通道独立性、色域覆盖率、色品恒定性，其屏幕各项指标均达到了要求，具有良好的呈色性能。得到以下结论：HUAWEI、iPhone的空间均匀性良好，iPad的空间均匀性较差；HUAWEI屏幕的时间稳定性好于iPhone与iPad；RGB驱动值中间值的通道相加性色差值小于较低或较高的值；HUAWEI、iPad、iphone屏幕的色域覆盖率均达到了国内通信行业的标准；HUAWEI与iPhone的色品恒定性良好，iPad较差。