디스플레이 시각화 능력을 향상시키는 스파클 측정 방법 ②
Radiant Vision Systems
디스플레이 색상
복사형 이미징 색채계(Radiant imaging colorimeters)는 삼각 필터 시스템(tristimulus filter system)을 활용하며, 개별 CIE 일치 컬러 필터는 카메라 CCD가 수신하는 적색, 녹색, 청색광의 양을 조정한다. 색채계는 이 기술을 써서 CIE 색상표의 개별 곡선과 매우 잘 일치한다. 향상된 색상 보정(Enhanced Color Calibration, ECC) 작업과 결합된 ProMetric 이미징 색채계는 여러 색상과 환경에 대한 인간의 눈의 빛 감도를 정확하게 시뮬레이션할 수 있다. CIE 곡선을 참고하면, 인간의 눈이 녹색 빛의 파장에 가장 민감하고 복사형의 삼자극 필터 광학은 주로 녹색 빛을 받는 것을 알 수 있다.
테스트 중에 녹색 테스트 이미지를 쓰면 사람이 관찰하거나 방사형 시스템에서 측정했을 때 디스플레이 이상 징후의 외관을 개선해 스파클에 대해 측정되는 픽셀 수준의 휘도 변화와 같은 미묘함을 검출할 수 있다. 이러한 이유로 AG 디스플레이 평가 테스트에 대해 정의된 방법은 밝은 녹색 테스트 이미지를 써서 표시된다. 단색 모드에서도 녹색 이미지를 쓰면 디스플레이에서 미세 구조 표면 변형의 가시성이 향상돼 카메라 측정의 정밀도와 사람 대 카메라 상관관계가 증가한다. 테스트 중 주위의 빛을 제거해야 하며, 실험실이나 어두운 방에서 수행해야 한다는 점을 신경 써야 한다.
소프트웨어 테스트
정의된 측정 방법을 쓴 이미지 분석 기능은 Radiant의 TrueTest Software의 Random Mura 알고리즘을 이용해 수행된다. 이 알고리즘은 사용자 정의 측정 영역 내의 모든 ROI 수에 대해 CCD 픽셀 사이의 변동을 평가하기 위해 휘도를 써서 모집단의 표준 편차를 계산한다(여기서 설명하는 방법은 500×500 픽셀 서브 프레임 내에서 같은 ROI 9개를 쓴다). 최종 결과는 각 ROI에 대한 표준 편차(σ) 값과 모든 ROI에 대한 평균 표준 편차가 된다. 평균 표준 편차 메트릭은 여기서 설명된 방법에 대한 통과/실패 매개변수를 결정하는 데 쓰이는 값이다.
선택적으로, 디스플레이에 대한 더욱 세부적인 내용이 품질관리 운영의 허용 오차로 요구되는 경우, 개별 ROI의 표준 편차를 써서 통과/실패할 수 있다.
기준선 픽셀 변동 비율
설명된 것과 같이, 정의된 방법은 평균 레벨 픽셀 변동을 계산하기 위해 시스템 전체에서 5% 미만으로 변하는 기준 스파클 값을 달성한다. 이 정밀도를 통해 OEM은 공급업체의 OQC(Outgoing Quality Control)에 대한 허용 오차로 픽셀 레벨의 변동 비율 값을 설정할 수 있으며, 예상 편차는 ±5%다.
허용 공차 정의
스파클 측정값을 허용 오차 또는 허용할 수 있는 디스플레이 품질의 한계 값으로 정의하려면 벤치마크 테스트를 위해 각 공급업체의 디스플레이를 써서 각각의 OEM에서 초기 연구를 수행하는 것이 좋다. 인간 관측자(10명 이상)는 최악의 품질에서 최상의 품질로 상대적인 품질을 결정하기 위해 디스플레이 범위(각 공급업체에서 3개 이상)를 평가해야 한다. 인간 관측 연구가 완료되면 ProMetric 이미징 솔루션과 TrueTest 소프트웨어를 써서 동일한 디스플레이를 측정해 사람 관찰자가 제공한 등급에 따라 허용 오차 또는 마진 내에 있는 상관 스파클 측정값을 결정해야 한다.
OEM과 그 공급업체는 이 데이터를 써서 공급된 디스플레이에 대한 허용 오차 또는 허용 마진으로 표준 스파클 측정값을 설정할 수 있으며, 이는 디스플레이 품질에 대한 인간의 실제 인식에 기초한다. 디스플레이는 공급업체와 OEM 설비 전체에서 반복할 수 있는 결과를 갖고 위에서 설명한 방법을 써서 이 값까지 측정할 수 있으며, 공급된 모든 AG 디스플레이에 대해 표준 품질 측정 프로세스를 쓸 수 있다.
해결책 영향
스파클 측정을 위한 시스템과 방법을 표준화하면 인간의 품질 인식과 일치하는, 정량화할 수 있는 데이터를 바탕으로 디스플레이를 반복해서 자동 평가할 수 있다. OEM에 대한 영향은 디스플레이 제조업체가 공급하는 디스플레이에 대한 수치 허용 오차(예: 1.5% 미만의 측정된 픽셀 수준 편차)를 설정하여 공급업체, 제품, 또는 테스트의 시간과 위치에 관계없이 모든 디스플레이에서 일관된 품질 수준을 보장할 수 있는 능력이다.
이 주제에 대한 비슷한 기사는 사람의 시각적 인식과 비교하여 스파클을 정량화하기 위한 고려 사항을 설명한다. 그러나 측정 시스템의 매개변수는 정의되지 않으며 모든 사용자와 조건에서 반복할 수 있는 결과를 얻을 수 있도록 하는 표준 방법, 장비, 설정도 정의되지 않는다.
또한, 경쟁 측정 시스템은 여러 고객 사이트에서 벤치마크 테스트를 수행하는 동안 시스템별 결과에서 편차를 보여 왔으며, 이는 복사 측정 시스템 전체에서 5% 최대 편차를 초과해 시스템 반복성과 정밀도를 제한한다.
사례 연구: 주요 자동차 OEM에서 인체 인식과 관련해서 측정된 스파클 상관관계
이 글에서 정의된 측정 방법은 주요 자동차 OEM 고객의 제조 설비 중 하나에서 Radiant Vision Systems과 Konica Minolta Sensing이 수행한 연구에서 도출된 것이다. OEM의 자동차 디스플레이 공급업체 중 10개를 이 시설에 초대했으며, Radiant Vision Systems 색채계 이미징 솔루션으로 AG 디스플레이의 표준 품질 관리 방법을 정의했다.
참석자들은 각 공급업체의 디스플레이를 시각적으로 평가하고, 스파클 심각도와 디스플레이 품질에 대한 전체 영향 면에서 디스플레이를 1~10위까지 순위를 매겨야 했다. 사람들의 평가에 따라 TrueTest 소프트웨어를 쓴 Radiant의 ProMetric I Imaging Colorimeter는 어두운 실험실에서 똑같은 디스플레이를 평가해 여기에 설명된 방법에 따라 각 디스플레이의 중심에 있는 서브 프레임 내에서 측정한 픽셀 수준 편차의 백분율을 계산했다.
결과를 검토해 디스플레이에서 디스플레이까지의 상대적 차이를 파악한 다음 사람의 순위와 비교했다. 이 연구는 Radiant ProMetric 자동 측정 시스템이 제공한 정량적 측정(낮은 픽셀 수준에서 높은 픽셀 수준의 변동 비율)과 인간 관찰자의 디스플레이 순위 사이의 1:1 상관관계를 보여줬다.
이 연구는 자동차 OEM 고객과 Konica Minolta Sensing의 기술자가 여러 차례 수행돼 Radiant 시스템에서 측정한 정량적 픽셀 수준 휘도 변화에 대해 감지된 스파클의 영향을 받는 디스플레이 품질에 대한, 사람 평가의 반복할 수 있는 상관관계를 보여줬다.
연구의 성공을 바탕으로, 자동차 OEM 고객은 모든 공급업체가 OQC용 Radiant Sparkle 측정 해결책을 써서 제공된 디스플레이의 스파클 레벨이 OEM의 정의된 허용 오차 범위 내에 있음을 보장해야 한다는 지침을 디스플레이 공급업체에 내렸다.
결론
디스플레이가 장치 작동에 더욱 필수이기 때문에 모든 주변 조명 조건에서 디스플레이 정보를 시각화할 수 있는 능력이 그 어느 때보다 중요하다. 차량, 조종실, 기타 HMI 설계에 디스플레이를 통합하는 것이 표준이 되어, 시야를 흐리게 하는 반사를 없애기 위해 디스플레이 화면에 AG 코팅이 필요해졌다.
CCD 기반 측광 이미징 솔루션을 쓴 디스플레이 테스트는 정의된 허용 오차, 브랜드 표준에 대한 디스플레이의 빛과 색상의 정확성을 보장하고 사람의 눈으로 인식되는 품질을 보장하기 위해 널리 쓰인다.
그러나 AG 디스플레이의 스파클의 효과를 정량화할 수 있는 반복 가능한 측정 방법이 없는 것은 디스플레이 제조 또는 공급업체 자격에서 표준 품질 관리 프로세스를 정의하는 데 장애가 됐다. 대체 스파클 측정 방법은 모든 테스트 사례에서 결과를 복제할 수 없었지만, 주요 자동차 OEM 설비에서 Radiant ProMetric 이미징 시스템, TrueTest 소프트웨어와 정밀하게 정의된 설정 기준을 채택한 방법이 인체의 품질 결정과 직접적인 상관관계를 가지고 반복성을 위해 입증됐다.
이 글에서 Radiant가 정의한 스파클 측정 방법은 ±5% 오차 범위 안에서 테스트 시간이나 위치에 관계없이 신뢰할 수 있는 데이터를 보장하는 장비, 설정 매개변수, 소프트웨어 설정을 지정한다.
이 방법을 쓰면 OEM과 디스플레이 제조업체는 측정된 스파클에 대한 정확한 허용 오차를 정의해 표준 IQC/OQC 프로세스를 수립할 수 있으며, 디스플레이 제조업체는 고객의 품질 기대를 충족하기 위해 설계에서 생산까지 스파클 값을 엄격하게 제어할 수 있다.
자료 제공: Radiant Vision Systems(www.RadiantVS.com)
