《Journal of the Society for Information Display》：Image Vividness Changes due to White-Boosting on WOLED Display
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摘要译文：White-Boosting是一种用于具有RGBW子像素布局的白色有机发光二极管（WOLED）面板的显示技术，旨在提高峰值亮度。本研究通过采用配对比较法的心理物理学测试，探讨了White-Boosting如何影响图像生动度的感知。参与者观看内容相同但
摘要译文：White-Boosting是一种用于具有RGBW子像素布局的白色有机发光二极管（WOLED）面板的显示技术，旨在提高峰值亮度。本研究通过采用配对比较法的心理物理学测试，探讨了White-Boosting如何影响图像生动度的感知。参与者观看内容相同但在不同显示条件下模拟的图像对，并指出哪一幅显得更生动。在涉及15–20名参与者和10幅图像刺激的三项实验中，系统变化了峰值亮度、色度色域面积和White-Boosting比率。研究结果揭示了一个明确的趋势：较高的White-Boosting水平一致地增强了感知生动度。此外，在CIELAB颜色空间中采用单一参考白条件导出的色域体积（CGV）——称为感知色域体积（pCGV）——对跨显示设置的平均生动度评分表现出强大的预测能力。这些结果凸显了White-Boosting在增强WOLED显示器视觉冲击力方面的潜力，并表明pCGV可作为一种实用的客观指标来预测主观生动度。
论文解读文章：
**研究背景与问题**
白色有机发光二极管（WOLED）显示器通过有机材料发出白光，再经红、绿、蓝彩色滤光片产生全色域颜色。为进一步提升功率效率，RGBW子像素结构中加入了无滤波的白色信道，该白色信道可通过White-Boosting功能提高峰值亮度。作者前期研究已表明，White-Boosting可增强图像感知生动度，但该功能对低饱和颜色的亮度提升作用显著高于高饱和颜色，且其对整体图像质量的影响尚未在系统性实验中得到充分验证。此外，显示器的色域面积、峰值亮度与White-Boosting水平三者如何共同影响人的生动度感知，仍缺乏定量研究。因此，本研究旨在通过更广泛的心理物理学实验，详细考察White-Boosting对图像生动度的影响，并探索能够预测主观生动度的客观指标。
**研究内容与主要结论**
研究人员使用一台55英寸LG OLED C1（WOLED）电视作为实验显示器，将其设置为“标准”图像模式并关闭所有自动或AI图像处理功能。通过控制“峰值亮度”选项（High、Medium、Low、Off四个水平）来调节White-Boosting的激活程度。利用Konica Minolta CS-2000分光辐射亮度计，在四种White-Boosting设置下测量了98个测量点（包括基色、二次色、灰色的九级灰阶以及41个随机颜色）的色度特性。测量结果显示，White-Boosting主要影响白色的亮度，对基色的影响很小。进一步分析发现，相较于White-Boosting Off条件，亮度增量与输入RGB信号在HSV颜色空间中的饱和度（S）存在一致的函数关系。研究人员建立了显示特性化模型，用于从数字输入信号预测显示颜色的三刺激值，模型平均CIELAB色差ΔE*ab在1.55至1.79之间，精度较高。基于该模型，模拟了不同的White-Boosting比率和色度色域组合。
心理物理学实验采用配对比较法与两择一强迫选择（2-AFC）程序，在暗室中并排呈现同一内容但不同显示条件的图像对，参与者选择更生动的一幅。实验共分三组：Exp_1和Exp_2固定DCI-P3色域，仅改变White-Boosting比率（1.00、1.51、2.03），分别设置White-Boosting Off亮度为449.41 cd/m2和223.97 cd/m2；Exp_3同时变化色域（DCI-P3、Mid、sRGB）和White-Boosting比率（1.00、1.29、1.63、2.02）。每组实验使用10幅自然图像，Exp_1和Exp_2各有20名参与者（男女各11和9名），Exp_3有15名参与者（11男4女），均为UNIST在校学生，年龄在25岁左右，对实验不知情。数据分析遵循Thurstone Case V比较判断定律，将计算得到的z分数作为不同条件下的感知分数，并以White-Boosting Off条件进行零化处理，误差棒采用Montag方法计算。
**研究结果**
**整体趋势**：所有实验中，生动度均随White-Boosting比率的增加而提高。在Exp_3中，色度色域面积越大且White-Boosting比率越高，生动度提升越显著。与Exp_1相比，Exp_2（White-Boosting Off亮度较低）中相同White-Boosting比率对应的z分数差异更大，表明在较低亮度条件下，White-Boosting对生动度的增强作用更强。
**图像特性差异**：Swan、Avenue、Cat等图像因包含大面积低饱和区域，在White-Boosting作用下明显变亮，生动度变化最为显著；而Pill、Decoration等较鲜艳图像，在仅变化White-Boosting比率时仍能感知生动度差异，但当色度色域面积和White-Boosting比率同时变化时，色域面积变化对生动度的影响占主导，亮度变化引起的生动度改变几乎不可察觉。
**预测模型**：结果表明参与者在评价生动度时同时考虑了色彩丰富度的整体提升和亮度的增加，因此感知生动度很可能随显示器色域体积（CGV）的增大而提高。IEC 62977-2-1标准中的CGV以各显示设置峰值白作为参考白，而实验中观察者在较短时间内观看不同峰值亮度的图像，无法完成对每个亮度的完全适应，因此需要采用同一参考白。研究人员将White-Boosting Off条件的峰值白作为所有条件下的参考白计算CIELAB CGV，命名为感知色域体积（pCGV）。pCGV与生动度评分之间呈现强相关，Exp_1、Exp_2和Exp_3的决定系数R2分别为1.0、1.0和0.97。由此可知，增大White-Boosting水平可增强显示器的生动度，且相对于Off条件，特定White-Boosting水平下的生动度变化可通过pCGV比率近似预测。
**讨论与结论**
已有研究（如Baek等、Jiang等、Xie等）采用不同心理物理学方法探讨感知CGV，均表明当比较峰值亮度不同的显示器时，以各显示器峰值白为参考白的CIELAB CGV并非最合适的计算方法。本研究的发现与之一致，并进一步证明，在单一参考白条件下计算CIELAB中L*值超过100的扩展CGV可以有效预测感知生动度。研究还指出，常规颜色模型（如CIELAB、CIECAM16）主要针对单个显示器内低于参考白的颜色设计，而在同时比较不同亮度水平的显示器时，参考白的定义需要慎重选择。Jiang等尝试在HDR图像中定义恒定漫射白，An等证明超过参考白的亮部颜色亮度仍可用CIELAB明度尺度（L*）预测，本研究中的pCGV方法为这些探索提供了新的实证支持。
**研究结论**：通过配对比较法心理物理学实验，研究人员发现WOLED电视的White-Boosting功能随其水平提高一致地增强感知图像生动度；在CIELAB颜色空间中以单一参考白计算的CGV能够有效预测跨显示设置的平均感知生动度。这一发现意味着WOLED电视的White-Boosting功能不仅提升能效和峰值亮度，还能在一般观看者中产生可感知的生动度改善，同时验证了基于CIELAB的色域分析方法可适用于具有扩展亮度范围的显示器感知色彩再现建模。不过，由于实验条件有限且仅采用2-AFC程序，结果的一般性和稳健性仍需在更广泛的实验条件和不同心理物理学方法下进一步验证；此外，单一参考白方法可能也适用于峰值白连续变化的HDR内容以及具有White-Boosting功能的电视图像，未来需研究这些多样观看条件下CGV计算的最适参考白。
