淺談一種MINI LED 背光電視畫質(zhì)優(yōu)化方法

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(duì)多區(qū)域控光普通LED背光電視和MINI LED背光電視的模組主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，對(duì)多 區(qū)域控光MINI LED背光電視機(jī)在亮暗變化明顯的運(yùn)動(dòng)畫面出現(xiàn)的邊緣暗影問題進(jìn)行了論述，并重點(diǎn)分析了多 區(qū)域控光MINI LED背光電視特殊圖像暗影問題解決的方法。 

關(guān)鍵詞：MINI LED；暗影；多區(qū)域背光控制

0  引言 

多區(qū)域動(dòng)態(tài)調(diào)光^[1]為電視機(jī)畫質(zhì)提升的方式之一， 目前主要的是普通LED背光多區(qū)域動(dòng)態(tài)調(diào)光，隨著顯示 技術(shù)及生產(chǎn)工藝的進(jìn)步，更高精度的MINI LED也應(yīng)用 在電視背光上^[2]。MINI LED背光的出現(xiàn)使得電視畫面 整體的效果明顯改善，但由于其工藝精細(xì)，在傳統(tǒng)LED 背光模組上使用的LENS沒有跟上MINI LED小型化的步 伐，另外MINI LED由于其精細(xì)化控光，在理論上也不 需要LEDS。但由于沒有LENS，MINI LED燈光路主要受燈自身光路影響。 當(dāng)顯示圖像為亮暗明顯的畫面并且亮 目標(biāo)向周邊黑區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)運(yùn) 動(dòng)邊緣有黑影的現(xiàn)象，從而影響電視 畫質(zhì)的品質(zhì)，需要一種既能保證發(fā)揮 MINI LED背光優(yōu)勢(shì)，又能保證畫面 品質(zhì)的解決方法。

1  MINI LED背光下的暗影問題 

如圖1，為普通LED背光模組多區(qū)域動(dòng)態(tài)調(diào)光結(jié)構(gòu)原理圖^[3]，以玻璃膜片在正上方的模組結(jié)構(gòu)，從上往 下，依次為膜片組件5、擴(kuò)散板4、支撐柱3、光學(xué)透鏡 2、燈板1；其中燈板上燈珠數(shù)量、間距等根據(jù)畫質(zhì)及 亮度要求定。燈板上燈點(diǎn)亮后，光經(jīng)過透鏡投射到擴(kuò) 散板上，實(shí)現(xiàn)LED光能均勻發(fā)散，光到擴(kuò)散板上形成明 暗均勻的光能分布；出現(xiàn)明暗變化比較明顯的區(qū)域時(shí)， 采用現(xiàn)有背光與圖像顯示同步控制的方式滿足了畫質(zhì)的 需求。

如圖1，為MINI LED模組動(dòng)態(tài)調(diào)光結(jié)構(gòu)原理圖，同 理以玻璃膜片在正上方的模組結(jié)構(gòu)，從上往下，依次為膜片組件5、擴(kuò)散板4、支撐柱3、燈板1；其中燈板上燈 珠數(shù)量、間距等根據(jù)畫質(zhì)及亮度要求定。在MINI LED 的精細(xì)度和燈數(shù)量大，光學(xué)透明無法設(shè)計(jì)在MINI LED 燈珠的上面。燈板上燈點(diǎn)亮后，投射到擴(kuò)散板上，實(shí)現(xiàn) 每個(gè)LED燈相對(duì)均勻，但燈與燈的交界處，由于沒有透 明對(duì)光路的改變，在相鄰幀亮暗變化明顯的區(qū)域，則會(huì) 出現(xiàn)明暗分布不均勻的情況，同樣的光到擴(kuò)散板上形成 明暗不均均；MINI LED技術(shù)的使用雖然實(shí)現(xiàn)了亮度和 對(duì)比度的提升，但對(duì)某些特定的畫質(zhì)產(chǎn)生不良影響。

如圖3，為一種特殊畫面的示意圖，中間的 高亮白色圓圈沿著箭頭運(yùn)動(dòng)，顯示屏的刷新率為 60HZ，當(dāng)白色圓圈在運(yùn)動(dòng)的過程中，在白色向黑色 區(qū)域運(yùn)動(dòng)的邊界出現(xiàn)暗影。

2  MINI LED背光電視系統(tǒng) 

針對(duì)MINI LED模組某些畫面邊界暗影，亮暗不均 勻的問題，需要有畫質(zhì)優(yōu)化。如圖3，為MINI LED背 光電視系統(tǒng)的主要框圖^[4]，主要由供電系統(tǒng)，音視頻 信號(hào)輸入端口，圖像核心分析模塊，存儲(chǔ)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(qū)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(tǒng)中，音視頻信號(hào)輸入端口主要提供系統(tǒng)的音視 頻輸入的接口，圖像核心分析模塊對(duì)圖像進(jìn)行分析，獲 取各幀圖像的各像素區(qū)域的亮度信息，顏色信息等對(duì)背 光，以及圖像顯示優(yōu)化提供參考數(shù)據(jù)。并根據(jù)幀之間的 關(guān)系，使用算法對(duì)上下幀圖像顯示效果過渡進(jìn)行優(yōu)化， 如對(duì)背光控制時(shí)，則將各像素區(qū)域的亮度信息灰度值按 照算法通過SPI接口通信的方式將數(shù)據(jù)傳輸給背光控制 單元電路；如對(duì)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(duì)圖像進(jìn) 行提升后傳輸給T-CON板，從而 處理為驅(qū)動(dòng)屏圖像顯示的信號(hào)， 最終畫面顯示在屏幕上。

MINI LED模組某些畫面邊界 的亮暗不均勻的問題主要思路如 下^[5]：圖像核心分析模塊對(duì)圖像進(jìn)行分析，如動(dòng)態(tài)畫面中，兩幀圖像顯示有出現(xiàn)類似亮暗 變化明顯的場(chǎng)景時(shí)，則先偵測(cè)圖像出現(xiàn)位置，然后根據(jù) 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(yù)點(diǎn)亮，由于人眼感官變化頻 率的限制，人眼無法感知此種變化，從而使得圖像過渡 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(qū)域兩幀之間 變化值大于L時(shí)，則認(rèn)為亮暗變化明顯，如L=200，為方便理解，結(jié)合圖四，如當(dāng)前圖像為黑場(chǎng)中有個(gè)運(yùn)動(dòng) 的亮場(chǎng)區(qū)域，白色區(qū)域?yàn)?、2、3、4，剛好，占4個(gè) MINI LED背光控制區(qū)域，白色區(qū)域下幀將會(huì)運(yùn)動(dòng)到3、 4、5、6區(qū)域，占3、4、5、6四個(gè)MINI LED背光控制 區(qū)域，根據(jù)上面描述，假設(shè)周邊黑色區(qū)域Lmin=0，亮 場(chǎng)區(qū)域灰度值為Lmax=250，則Lmax-Lmin=250>L。 在現(xiàn)有情況下，由于燈珠無透明對(duì)光路的改變，3和 5、4和6之間會(huì)出現(xiàn)邊緣暗影。本發(fā)明情況下，先根 據(jù)MINI LED燈珠所控區(qū)域的數(shù)量，將每個(gè)控光區(qū)域 以及像素建立起對(duì)應(yīng)關(guān)系，按照正面顯示方向看，橫 縱坐標(biāo)表示（M,N），假設(shè)1080P的電視，分辨率為 1 920×1 080，能達(dá)到像素控光級(jí)別，則左上角坐標(biāo)為 （1,1），依次為（1,2），（1,3）.....（2,1）,（2,2）, （2,3）......,(1920,1080)。

在兩幀區(qū)域灰度差閾值大于200的情況下，顯示1， 2，3，4兩場(chǎng)區(qū)域圖像時(shí)，背光控制1，2，3，4區(qū)域最 亮，在即將顯示亮場(chǎng)移動(dòng)到3,4,5,6區(qū)域時(shí)，快速的先將 5,6暗場(chǎng)區(qū)域按照（Lmax+Lmin）/2的灰度值進(jìn)行預(yù)點(diǎn) 亮，當(dāng)需顯示3,4,5,6區(qū)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(nèi)容也可以使用 另一種方式：當(dāng)TCON顯示圖示中，1、2、3、4兩場(chǎng)區(qū) 域圖像時(shí)，背光控制1、2、3、4區(qū)域最亮，在即將顯示 亮場(chǎng)移動(dòng)到3、4、5、6區(qū)域時(shí)，快速的先將3、4區(qū)域背 光關(guān)閉，然后再打開3、4區(qū)域，同時(shí)關(guān)閉1、2。由于是 快速對(duì)過渡區(qū)域進(jìn)行插黑，使得最終人眼感知到運(yùn)動(dòng)過 渡均勻的亮暗運(yùn)動(dòng)畫面，明顯提升效果。

3  小結(jié) 

當(dāng)模組為MINI LED背光燈珠時(shí)，由于受光路的影 響，存在特定畫面的畫面暗影問題，針對(duì)此問題可根據(jù)
運(yùn)動(dòng)畫面中，運(yùn)動(dòng)軌跡所經(jīng)過路線，出現(xiàn)前后幀明暗變 化明顯時(shí)，對(duì)邊緣區(qū)域下一暗場(chǎng)以更高的刷新率進(jìn)行預(yù) 點(diǎn)亮，或?qū)⒘廉嬅孢吘壊搴冢越鉀QMINI LED背光模 組電視由于運(yùn)動(dòng)畫面的圖像過去暗影問題，提升了畫面 顯示的效果。

參考文獻(xiàn)： 

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本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2020年第03期第59頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。