视频场景下的液晶低功耗设计

庄衍竖

视频场景下的液晶低功耗设计

庄衍竖

庄衍竖 邝沛江

华南理工大学

庄衍竖（1990-）男，硕士研究生，研究方向为图像处理；邝沛江（1991-）男，硕士，研究方向为图像处理。

移动终端设备的能耗一直是人们关注的问题，特别是大屏幕智能手机的能耗。目前，大部分都是采用降低背光、提高图像像素保持图像质量的方法来降低功耗。显然这个过程会增加CPU处理器的能耗，而同时人们大部分时间都是使用大屏智能终端设备玩游戏或者看视频。为此，本文提出一种在视频模式下的低功耗技术。

引言

随着大屏智能手机等移动终端设备的发展，其能耗也越来越大。移动电源的出现虽然能缓解大屏手机等移动设备的续航问题，但是降低其功耗才是根本的解决办法。目前已经有一部分算法［1-2］是通过降低背光，提高图像像素来降低移动设备的功耗。但是这一部分算法需要对每一帧图像进行处理，这无疑增加CPU的负担，过于复杂的处理算法还可能会影响到设备系统的运行流畅性，特别是在运行游戏应用或者视频应用的场景下。因此，在视频或者游戏场景下，CPU的计算量就变得不可忽略了。在这些场景下，相邻数帧的图像变化是不大的，为此，可以以上一帧所计算出来的参数值用于下一帧图像帧，这样就能在保证降低屏幕功耗的同时降低计算量。

基本原理

低功耗设计原理

移动终端设备的显示子系统发光原理主要是背光源产生一定亮度的光强，然后通过像素点控制液晶的透过率，使得每个像素点上产生特定亮度的亮度，用L表示用户实际看到的光强，背光源的光强为B，某个像素点的值为x，透过率是与像素点值成正比的，记为f（x），那么显示系统的发光强度公式可表示为：

低功耗的设计主要是通过降低背光a倍，那么就该增加每个像素点为原来的a倍，即用公式表达为：

系数a主要是由每一副图像内容来动态确定，原则主要是要保证图像质量在人眼可接受的范围内。

视频场景下低功耗

在视频场景下，每25帧的图像变化是不大的，为了节省计算量，该25帧可以采用相同的系数a，这样在保证降低显示系统功耗的同时有效地降低了CPU的计算量。流程图如图1所示。

图1 流程框图

根据以上的流程框图，在每25帧图像数据中仅仅计算了一次的背光降低系数a，计算量得到了极大的缩减，同时，由于是处于视频场景下，25帧的图像内容是相差不大的，因此采用同一个背光降低系数不仅高效而且也是有效的。

工作流程

整个算法的工作流程如下：

读取第一帧的图像数据，并设置计数器count值为1；

根据图像内容计算出背光降低系数a，并调节背光和图像内容；

当count值不大于25时，采用原来的系数a调整接下来的图像和背光；

当count大于25时，重新根据图像内容计算背光降低系数a，并重置计数器count的值；

重复B～D的操作。

结语

本文在已有低功耗算法的基础上，针对特定的视频场景，提出了一种在视频场景下的低功耗技术，在保证降低整机功耗的同时，基本不增加CPU的处理负担，在视频场景下保证了系统的流畅性和低功耗。

致谢

感谢广东省高新区发展引导专项——攻关及产业化类，移动互联网绿色通信终端的关键技术研究与应用（2012B010900061）、粤港招标关键领域突破项目：基于Andriod智能融合终端的关键技术研发与应用（2011A091200004）和广州市科技攻关专项：基于视觉感知的路况检测嵌入式软件技术的研发（2013J4300062）的支持。

广东省高新区发展引导专项——攻关及产业化类，移动互联网绿色通信终端的关键技术研究与应用（2012B010900061），粤港招标关键领域突破项目：基于Andriod智能融合终端的关键技术研发与应用（2011A091200004），广州市科技攻关专项：基于视觉感知的路况检测嵌入式软件技术的研发（2013J4300062）

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.02.035