科比門徒之哥 2009-12-30

視角

觀察物體時，從物體兩端（上、下或左、右）引出的光線在人眼光心處所成的夾角。物體的尺寸越小，離觀察者越遠，則視角越小。正常眼能區分物體上的兩個點的最小視角約為1分。

［編輯本段］概述

視線與顯示器等的垂直方向所成的角度，螢幕在所有方向上的反射是不同的，在水平方向離螢幕中心越遠，亮度越低；當亮度降到50%時的觀看角度，定義為視角。

在視角之內觀看影象，亮度令人滿意；在視角之外觀看影象，亮度顯得不夠。一般來說螢幕的增益越大，視角越小（金屬幕）；增益越小，視角越大（白塑幕，由於照顧學生，教育幕多采用白塑幕）比較流行採用玻璃珠幕。

由物體兩端射出的兩條光線在眼球內交叉而成的角。物體越小，距離越遠，視角越小。

攝影機鏡頭所能攝取的場面上距離最大的兩點與鏡頭連線的夾角。視角的大小與焦距的大小成反比。

相機的視角

鏡頭中心點到成像平面對角線兩端所形成的夾角就是鏡頭視角，對於相同的成像面積，鏡頭焦距越短，其視角就越大。對於鏡頭來說，視角主要是指它可以實現的視角範圍，當焦距變短時視角就變大了，可以拍出更寬的範圍，但這樣會影響較遠拍攝物件的清晰度。當焦距變長時，視角就變小了，可以使較遠的物體變得清晰，但是能夠拍攝的寬度範圍就變窄了。

電視的視角

也叫可視角度，所謂可視角度是指站在位於螢幕邊某個角度時仍可清晰看見螢幕影像所構成的最大角度。可視角度都是左右水平對稱的，但在上下垂直方向上可就不一定了，而且常常是上下可視角度要小於左右可視角度。等離子可視角度大多都為左右160度，視野開闊，能提供格外亮麗、均勻平滑的畫面和前所未有更大觀賞角度。普通電視機在大於160度的地方觀看時畫面已嚴重失真，液晶更是望塵莫及。

顯示器的可視角度

它是指使用者可以從不同的方向清晰地觀察螢幕上所有內容的角度。由於提供LCD顯示器顯示的光源經摺射和反射後輸出時已有一定的方向性，在超出這一範圍觀看就會產生色彩失真現象，CRT顯示器不會有這個問題。

目前市場上出售的LCD顯示器的可視角度都是左右對稱的，但上下就不一定對稱了，常常是上下角度小於左右角度。當我們說可視角是左右80度時，表示站在始於螢幕法線（就是顯示器正中間的假想線）80度的位置時仍可清晰看見螢幕影象。視角越大，觀看的角度越好，LCD顯示器也就更具有適用性。

由於每個人的視力不同，因此我們以對比度為準，在最大可視角度時所量到的對比度越大就越好。目前市場上大多數產品的可視角度在120度以上，部分產品達到了140度以上。

［編輯本段］視角變化之應用篇

1。 自動視角和使用者視角

洛奇中提供了多種視角，為了更加合理地使用，備有自動視角和使用者視角。

透過上面的螢幕照片可以發現即使是在同一個場所，也可以獲得完全不同的感覺。

2。 自動視角和使用者視角之間的切換方法

可以按鍵盤上的Z鍵。

3。 自動視角的優點

使用多種視角進行遊戲，有可能會成為洛奇裡迷路的孩子哦。而且，在根據影子判斷時間的洛奇裡，如果不能準確判斷影子的話，很可能會在重要的約會時遲到。為了防止這些情況，設計了自動視角。

利用自動視角，可以很容易的找回迷失的方向。

（1） 在洛奇的田野中尋找方向

如上面的螢幕照片所示，自動視角迷你地圖中的箭頭指向北方，明確這一點在看地圖時十分有用。

（2） 在洛奇遊戲中看時間

洛奇的時間是根據影子來判斷的，影子的作用就和日冕儀的作用相同。

只有視角朝向正北方向時，才可以估測出比較準確的時間。

洛奇裡打工是根據影子判斷時間進行的，所以打工的話得好好注意影子和時間哦！

（3） 確定洛奇遊戲時間（自動視角）

■ 影子向西：早上6點（阿維卡消失）

■影子向北：正午12點

■ 影子向東：下午6點（阿維卡升起）

4。 使用者視角優點

（1） 可以固定所希望的視角

在觀賞壯麗風景時或者是在戰鬥中，如果選用自動視角的話，由於視角不斷移動，會很不方便。使用者視角可以固定所希望的視角進行遊戲。

在樹叢茂密或者地形複雜的地方時，像上面的螢幕照片一樣，有可能出現叢書上落下怪物的情況。

如果改用使用者視角，可以繞開地形障礙物發現躲藏著的怪物。

上面的螢幕照片中可以看到樹後面的熊。

（2） 確保廣闊的視野

使用從上往下看的視角，只能看到一定的空間範圍。

特別是在地下城的房間裡判斷怪物時，使用者視角要比自動視角有用得多。

（3） 在地下城根據複雜地圖找路

迷你地圖中紅色箭頭指示的是現在視角的方向。小的白色圓圈是角色視角的方向。

但是試著變換視角，你會發現門啊路啊就在你的眼前。

（4） 在野外行進時的視角轉換

在杜加德走廊，敦巴倫等往南方逃跑的情況下，自動視角無法看見自己的角色。

比如進入杜加德走廊的入口。如果用自動視角的話無法判斷逃往哪裡。

改變視角就可以很容易的發現通往杜加德走廊。

與此相似，在進入村莊的建築時，視角變換十分有用。

［編輯本段］隨視角變化的液晶顯示色彩管理

依視角改變而產生的色偏現象，是液晶顯示技術的主要缺點之一。隨著視角增大，不僅色彩產生偏移，亮度和對比也會下降，影像質量因而更加劣化。本文將介紹色偏特性的量測與視角變化的人因考慮，並提出新的解決方法。利用同時調節背光和液晶面板穿透度 的方式，來降低色偏的現象，除了可降低亮度與色彩飽和度隨視角增大的損失，也可降低背光的功率消耗而延長電池的使用時間。

液晶面板是目前顯示器之主流，不論是應用在數字相機、行動電話、個人數字助理、電玩等等可攜式電器的小尺寸面板，甚至是大尺寸的液晶電視，寬廣的視角都是一項重要的訴求。一般而言，液晶電視確實需要廣視角技術以滿足多人同時分享高質量畫面，但另一方面，小尺寸面板如掌上型計算機，更需要廣視角技術以適應使用者不斷變化的視角。這些可置於手上的小尺寸顯示器雖然可以隨意調整位置而找到最佳的視角，但事實上有更重要的因素會決定掌上型顯示器的方位。以數字相機的顯示器螢幕為例，數字相機之所以能取代傳統底片相機的主要原因之一，就是可以當場檢視剛拍下來或即將拍出來的結果。螢幕中呈現的影像，可以協助攝影者決定快門的時機、構圖的方法、曝光的調整，在拍下影像之後，一旦效果不如預期，可馬上決定是否重拍以得到更好的影像、或是刪除影像檔案以節省記憶體空間、最後更可決定放大沖印的大小與數量、或透過網路傳送給親朋好友分享。由此可知，在影像擷取到再生的過程中，液晶顯示器的影像質量確實扮演了關鍵的角色。在實際的拍攝過程中，相機的方位通常是由被攝物決定，而非拍攝者的視角所決定。比方說，在拍攝孩童時採用低角度，在近拍花朵時使用俯角度，在搶拍被影迷包圍的明星時則會把相機高舉過頭。在不同的情況下，將液晶顯示器調整到正視角並不容易也不實際，而偏視角所帶來的色偏，就導致了拍攝者對影像的誤判。為彌補液晶顯示器的這項缺點，專業的數字相機會提供亮度分佈圖（histogram），讓拍攝者準確地檢視影像質量。

過去幾年中，廣視角一直是液晶顯示業界研發的重點，如各種不同Vertical Alignment （VA）技術的變型（文獻2）。VA技術雖然改善了可接受視角的廣度，然而代價是利用穿透率較低的濾光片來維持色彩飽和度，導致了消耗更高的功率與能源，並不是可攜式螢幕的理想解決方案。

這些方法著眼於增加更多的可接受視角，因為面板在設計製造後便無法更動，亦無法針對使用者的人數與方位作動態調整。

另一種方法是讓液晶顯示器隨著使用者的方位，自動校正輝度與色彩。這種方法需要一個攝影機去捕捉使用者的臉部影像，來計算使用者的視角。這種獨立外掛式方法的優點是與面板設計無關，可應用在任何不同技術的面板上，甚至可以針對每個單獨的面板作不同的校正，以補償製程中所產生的差異。

以外掛感應器提供的資訊來調節顯示器的影像並非嶄新的概念，在現今的電視產品中，已有多種低價款式利用感應器偵測環境光的強度，再依其調節背光的強度，而達到舒適與省電的效果。在可見的未來，此類可適應不同觀賞環境的技術勢必會擴充套件到其它方面的應用。以行動電話和掌上型計算機來說，目前的中價位機種已提供相機功能，甚至前後各有CCD攝影鏡頭。若能利用這些相機補捉使用者的行為，就能更有效率地管理系統運作，當使用者離開時，系統可以把不需要用到的模組如顯示器、鍵盤和滑鼠關閉以節省能源。近年來此類利用人機介面與互動的研究來改善產品設計的趨勢，已日漸受到重視。

液晶面板的視角特性

一般的產業運用上，液晶顯示器的可接受視角（VA）是以輝度對比（luminance contrast ratio）來定義。

輝度對比定義成最大與最小輝度的比值（Lmax/Lmin）。這種方式只能表示可接受視角的廣度，忽略了色偏現象，因此無法表達可接受視角內色彩質量劣化的趨勢。例如，圖二中是相同的顯示器（Acer AL1913）從三個不同角度觀看所呈現的結果。雖然三張影像都符合以上CR≥10的可接受視角的定義，然而實務上，大部份的使用者無法接受後二者的影像質量。視角（θ）與方位角（Φ）的定義在圖一中。

圖一：視角與方位角的定義。

圖二：液晶顯示器的觀察角度從0偕未W至30骨M60幹氶A輝度與對比逐漸降低且色彩產生偏移。

取樣量測值，如果用一般的輝度計來量測，將會是一項艱鉅的任務。藉由錐光偏振測試儀（ConoScope，autronic-MELCHERS GmbH）的協助，半球內所有視角的亮度與色度值能在一分鐘內被取得。因此我們可以對各種不同畫面進行量測，而精確掌握該液晶顯示器的視角特性。

在白畫面時（中圖），最大輝度發生在0馬醜A並隨著視角增加而降低；然而在黑畫面時，最小輝度發生在0馬醜A並隨著視角增加而增加。在對比圖上，如果我們畫一條CR=10的橫線，則橫線以上的區域定義了可接受的視角，即45陛A60財 。

圖中呈現出在黑白之間4個不同灰階下，輝度與視角變化的關係。觀察右行橫切面曲線變化的趨勢。原本在白畫面中的鐘型常態分配曲線，會隨灰階降低而變形。從等高線圖中我們可以觀察到，當灰階降低時，最大輝度發生的視角會向右上偏移。圖五中液晶面板功率消耗的測量結果。圖六中背光的亮度對功率消耗的測量結果。

視角變化的人因研究

為了瞭解一般人使用顯示器時視角變化的現象，我們進行了二項實驗來探討視角變化的程度。這二項實驗分別針對固定式顯示器的應用與可攜式顯示器的應用。實驗目的在於說明，即使是固定式顯示器，使用者都難以保持固定的視角，更遑論可攜式顯示器。

固定式應用

在這個實驗中，我們記錄使用者在操作桌上型計算機時，眼睛移動的軌跡，進而計算視角的變化行為。

首先，我們在使用者和一個19“液晶顯示器間，以45馬予騆m一塊半反射半穿透的鏡子。在同樣的光學距離擺設一臺攝影機，來記錄使用者眼睛的位置。為了定位眼睛位置，我們在使用者後方安置了一個格狀的背景當作參考座標。接下來請使用者操作一個計算機遊戲，同時進行拍攝。所記錄的眼睛軌跡如圖八。視角變化與時間的關係顯示在圖九。

結果顯示，視角的變異性近似於一個常態分佈）。在此可得出三個結論，一是使用者視角很難維持在0馬醜A二是視角在0馬豐炙k相當高，亦即愈大的視角出現的機率愈小、三是視角變化的方向並沒有一定的趨勢，雖然左右變化的機率會略高於上下變化。

可攜式應用

利用個人數字助理（HP iPaq 6530）作為實驗平臺，我們製作了一個簡單的裝置，來記錄使用可攜式系統時的視角變化情形。首先，在PDA上方架設一臺網路攝影機，拍攝使用者的眼睛位置。在網路攝影機鏡頭前端，我們套上一個透明半球，上面畫著半徑不等的同心圓環，作為計算視角的參考座標。計算視角的原理類似一個三維的量角器。實驗結束後，分析所拍攝的影片並記錄眼睛的位置，以計算視角的變化。

在實驗中，我們請使用者以PDA進行二項功能操作，第一項操作是電話撥號。一開始使用者以右手持筆點選電話的應用程式進行撥號的動作。使用者眼球移動的軌跡在圖十一。首先，當使用者撥號時，視角會集中在附近。電話撥通後，使用者拿起個人數字助理移動至耳旁，這個動作會讓視角產生劇烈的變化。

第二項操作則是使用PDA拍照。使用者先以右手持筆點選照相模式，此時視角集中在（0陛A0？。接下來將PDA順時針旋轉90陛A看著顯示的影像來調整拍攝的角度（-15陛A-12？。按下快門之後，使用者將PDA舉至眼前來檢視拍攝的結果（-5陛A-3？。

實驗結果顯示，想要將手中的PDA維持在固定的視角下，幾乎是不可能的。

自動背光調節之文獻回顧

液晶顯示螢幕包括二個主要部分： 液晶面板與背光模組。液晶面板上的每個子畫素可以視為一個壓控的光閥。開啟的光閥代表一個明亮的子畫素，關閉的光閥代表一個黑暗的子畫素。換句話說，在穿透式液晶顯示器中，我們藉由阻擋背光來達到所需要的亮度。因此，我們不僅浪費了這些被阻檔的光，同時也浪費了產生這些光所需要的能量。

自動背光調節是現今降低穿透式顯示器功率消耗最有效的方法。簡單來說，自動背光調節的概念，就是調暗背光來降低功率消耗，同時調高面板穿透率來維持亮度（文獻6、7、8）。

為補償調暗背光所造成的影像失真，面板穿透率需要適當的調節。文獻6提出了還原原始輝度的作法。

其中bw是背光強度，α是背光調節比例（如80%表示背光調暗二成）。依照此式，當背光調暗到80%，面板透射率必須乘以1/0。8。但是，當t/α大於1時，原始的亮度已達到飽和無法恢復，而導致影像失真。此演算法雖可還原暗部的輝度，但亮部容易因飽和而失真。

由於以上還原輝度的作法在很多影像中常不可行，我們必須尋找其它的途徑。其中一種方法便是還原原始的對比。文獻8提出以增加對比的方式來補償亮度的損失。

其中bw是背光強度，α是背光調節比例，c是我們所定義的對比，L是原始輝度，L*是調節後的輝度，gl和gu是我們要找的最佳解。我們的目標是當顯示器被從任一個角度觀看時，都能夠儲存一樣的亮度。當觀察視角度偏離0馬亢氶A亮度可能會增加也可能會減低。如果亮度增加時，我們便可以調暗背光以節省功率消耗。如果亮度減低時，我們就必須調亮背光以恢復原來的亮度。整個問題可視為一個最佳化的問題來求解。我們的目標函式是，在指定的視角與滿足FC條件下，使功率消耗P最小的bL ，gl和gu。

討論

我們以Visual Basic開發了一個軟體工具，來模擬液晶顯示器在不同視角下的視覺效果。我們只要輸入指定的影像和指定的視角（θ，Φ），螢幕就會呈現出預測的視覺效果。本程式以先前錐光偏振測試儀的量測結果，配合查表和插值法，來預測亮度衰減和顏色偏移量，實時將被模擬的指定影像呈現在顯示器上。此處，我們需要一個CRT或其它不受視角影響的螢幕，來呈現模擬的結果。表示模擬的視覺效果。

由錐光偏振測試儀量測結果加上等式1、2，我們可以預測功率消耗。當視角從0剪雂？0陘？5幹氶A影像最大輝度從250。6cd/m2分別減少到194。83 cd/m2 及127。03 cd/m2。在沒有運用背光調節時，若要保持原始的輝度，背光強度需要增加到128%和197%。由此可見，自動背光調節能夠有效的降低功率消耗。

結語

我們提議偵測使用者的視角，並利用文中所提出的調節背光和液晶面板穿透的演算法，來保持不同視角方向下的影像質量並結省功率消耗。我們亦開發了軟體為模擬因視角變化的輝度與色彩偏移。未來我們將研究將相似的方法，應用於其它顯示器相關的問題上。

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