淺談一種MINI LED 背光電視畫(huà)質(zhì)優(yōu)化方法
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余明火 （深圳創(chuàng )維-RGB電子有限公司研發(fā)總部，廣東?深圳?518108）
摘? 要：本文對多區域控光普通LED背光電視和MINI LED背光電視的模組主要結構進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，對多 區域控光MINI LED背光電視機在亮暗變化明顯的運動(dòng)畫(huà)面出現的邊緣暗影問(wèn)題進(jìn)行了論述，并重點(diǎn)分析了多 區域控光MINI LED背光電視特殊圖像暗影問(wèn)題解決的方法。
0 引言
多區域動(dòng)態(tài)調光[1]為電視機畫(huà)質(zhì)提升的方式之一， 目前主要的是普通LED背光多區域動(dòng)態(tài)調光，隨著(zhù)顯示 技術(shù)及生產(chǎn)工藝的進(jìn)步，更高精度的MINI LED也應用 在電視背光上[2]。MINI LED背光的出現使得電視畫(huà)面 整體的效果明顯改善，但由于其工藝精細，在傳統LED 背光模組上使用的LENS沒(méi)有跟上MINI LED小型化的步 伐，另外MINI LED由于其精細化控光，在理論上也不 需要LEDS。但由于沒(méi)有LENS，MINI LED燈光路主要受燈自身光路影響。 當顯示圖像為亮暗明顯的畫(huà)面并且亮 目標向周邊黑區域運動(dòng)時(shí)，會(huì )出現運 動(dòng)邊緣有黑影的現象，從而影響電視 畫(huà)質(zhì)的品質(zhì)，需要一種既能保證發(fā)揮 MINI LED背光優(yōu)勢，又能保證畫(huà)面 品質(zhì)的解決方法。
1 MINI LED背光下的暗影問(wèn)題
如圖1，為普通LED背光模組多區域動(dòng)態(tài)調光結構原理圖[3]，以玻璃膜片在正上方的模組結構，從上往 下，依次為膜片組件5、擴散板4、支撐柱3、光學(xué)透鏡 2、燈板1；其中燈板上燈珠數量、間距等根據畫(huà)質(zhì)及 亮度要求定。燈板上燈點(diǎn)亮后，光經(jīng)過(guò)透鏡投射到擴 散板上，實(shí)現LED光能均勻發(fā)散，光到擴散板上形成明 暗均勻的光能分布；出現明暗變化比較明顯的區域時(shí)， 采用現有背光與圖像顯示同步控制的方式滿(mǎn)足了畫(huà)質(zhì)的 需求。
如圖1，為MINI LED模組動(dòng)態(tài)調光結構原理圖，同 理以玻璃膜片在正上方的模組結構，從上往下，依次為膜片組件5、擴散板4、支撐柱3、燈板1；其中燈板上燈 珠數量、間距等根據畫(huà)質(zhì)及亮度要求定。在MINI LED 的精細度和燈數量大，光學(xué)透明無(wú)法設計在MINI LED 燈珠的上面。燈板上燈點(diǎn)亮后，投射到擴散板上，實(shí)現 每個(gè)LED燈相對均勻，但燈與燈的交界處，由于沒(méi)有透 明對光路的改變，在相鄰幀亮暗變化明顯的區域，則會(huì ) 出現明暗分布不均勻的情況，同樣的光到擴散板上形成 明暗不均均；MINI LED技術(shù)的使用雖然實(shí)現了亮度和 對比度的提升，但對某些特定的畫(huà)質(zhì)產(chǎn)生不良影響。
如圖3，為一種特殊畫(huà)面的示意圖，中間的 高亮白色圓圈沿著(zhù)箭頭運動(dòng)，顯示屏的刷新率為 60HZ，當白色圓圈在運動(dòng)的過(guò)程中，在白色向黑色 區域運動(dòng)的邊界出現暗影。
2 MINI LED背光電視系統
針對MINI LED模組某些畫(huà)面邊界暗影，亮暗不均 勻的問(wèn)題，需要有畫(huà)質(zhì)優(yōu)化。如圖3，為MINI LED背 光電視系統的主要框圖[4]，主要由供電系統，音視頻 信號輸入端口，圖像核心分析模塊，存儲器，SPI通信 接口，圖像顯示處理模塊，背光控制單元電路，MINI LED驅動(dòng)電路，顯示屏等組成。其中顯示屏包括用MINI LED燈組組裝成的模組，以及匹配的T-CON板。
系統中，音視頻信號輸入端口主要提供系統的音視 頻輸入的接口，圖像核心分析模塊對圖像進(jìn)行分析，獲 取各幀圖像的各像素區域的亮度信息，顏色信息等對背 光，以及圖像顯示優(yōu)化提供參考數據。并根據幀之間的 關(guān)系，使用算法對上下幀圖像顯示效果過(guò)渡進(jìn)行優(yōu)化， 如對背光控制時(shí)，則將各像素區域的亮度信息灰度值按 照算法通過(guò)SPI接口通信的方式將數據傳輸給背光控制 單元電路；如對圖像顯示進(jìn)行優(yōu)化提升時(shí)，將亮度， 色度等值傳輸給圖像顯示處理模 塊，圖像顯示處理模塊對圖像進(jìn) 行提升后傳輸給T-CON板，從而 處理為驅動(dòng)屏圖像顯示的信號， 最終畫(huà)面顯示在屏幕上。
MINI LED模組某些畫(huà)面邊界 的亮暗不均勻的問(wèn)題主要思路如 下[5]：圖像核心分析模塊對圖像進(jìn)行分析，如動(dòng)態(tài)畫(huà)面中，兩幀圖像顯示有出現類(lèi)似亮暗 變化明顯的場(chǎng)景時(shí)，則先偵測圖像出現位置，然后根據 位置，以及兩者亮暗變化的的程度，在圖像顯示刷新率 不變的情況下，提高背光控制的刷新率為圖像顯示的2 倍，同時(shí)在下幀圖像進(jìn)行預點(diǎn)亮，由于人眼感官變化頻 率的限制，人眼無(wú)法感知此種變化，從而使得圖像過(guò)渡 更均勻。
例如：顯示屏的刷新率為60 Hz,則背光控制MINI LED燈珠的頻率至少120 Hz，比如在8進(jìn)制下，能表示 的亮度灰度最大為256。本發(fā)明中，同一區域兩幀之間 變化值大于L時(shí)，則認為亮暗變化明顯，如L=200，為方便理解，結合圖四，如當前圖像為黑場(chǎng)中有個(gè)運動(dòng) 的亮場(chǎng)區域，白色區域為1、2、3、4，剛好，占4個(gè) MINI LED背光控制區域，白色區域下幀將會(huì )運動(dòng)到3、 4、5、6區域，占3、4、5、6四個(gè)MINI LED背光控制 區域，根據上面描述，假設周邊黑色區域Lmin=0，亮 場(chǎng)區域灰度值為L(cháng)max=250，則Lmax-Lmin=250>L。 在現有情況下，由于燈珠無(wú)透明對光路的改變，3和 5、4和6之間會(huì )出現邊緣暗影。本發(fā)明情況下，先根 據MINI LED燈珠所控區域的數量，將每個(gè)控光區域 以及像素建立起對應關(guān)系，按照正面顯示方向看，橫 縱坐標表示（M,N），假設1080P的電視，分辨率為 1 920×1 080，能達到像素控光級別，則左上角坐標為 （1,1），依次為（1,2），（1,3）.....（2,1）,（2,2）, （2,3）......,(1920,1080)。
在兩幀區域灰度差閾值大于200的情況下，顯示1， 2，3，4兩場(chǎng)區域圖像時(shí)，背光控制1，2，3，4區域最 亮，在即將顯示亮場(chǎng)移動(dòng)到3,4,5,6區域時(shí)，快速的先將 5,6暗場(chǎng)區域按照（Lmax+Lmin）/2的灰度值進(jìn)行預點(diǎn) 亮，當需顯示3,4,5,6區域時(shí)，再按照正常值進(jìn)行點(diǎn)亮 MINI LED燈珠。
以上為其中的一種算法，基于上述內容也可以使用 另一種方式：當TCON顯示圖示中，1、2、3、4兩場(chǎng)區 域圖像時(shí)，背光控制1、2、3、4區域最亮，在即將顯示 亮場(chǎng)移動(dòng)到3、4、5、6區域時(shí)，快速的先將3、4區域背 光關(guān)閉，然后再打開(kāi)3、4區域，同時(shí)關(guān)閉1、2。由于是 快速對過(guò)渡區域進(jìn)行插黑，使得最終人眼感知到運動(dòng)過(guò) 渡均勻的亮暗運動(dòng)畫(huà)面，明顯提升效果。
3 小結
當模組為MINI LED背光燈珠時(shí)，由于受光路的影 響，存在特定畫(huà)面的畫(huà)面暗影問(wèn)題，針對此問(wèn)題可根據
運動(dòng)畫(huà)面中，運動(dòng)軌跡所經(jīng)過(guò)路線(xiàn)，出現前后幀明暗變 化明顯時(shí)，對邊緣區域下一暗場(chǎng)以更高的刷新率進(jìn)行預 點(diǎn)亮，或將亮畫(huà)面邊緣插黑，以解決MINI LED背光模 組電視由于運動(dòng)畫(huà)面的圖像過(guò)去暗影問(wèn)題，提升了畫(huà)面 顯示的效果。
參考文獻：
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[4] 王芳芳.數字電視技術(shù)運行原理及應用探究[J].衛星電視與寬帶 多媒體,2019(02):32-35.
[5] 洪文生,余明火. 一種MINI LED 背光電視畫(huà)面調節方法和裝置:中國,201910719839.3[P].2019-8-6.
本文來(lái)源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2020年第03期第59頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。
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