基于图像场景和环境光的动态背光方法在液晶电视机上的应用

孙邦禹

（创维集团研究院，广东 深圳 518108）

基于图像场景和环境光的动态背光方法在液晶电视机上的应用

孙邦禹

（创维集团研究院，广东 深圳 518108）

液晶电视本身并不能发光，需要依靠背光源才能显示画面。动态背光技术可以在一定程度上节约能耗以及保护视觉。本文设计了一种利用图像场景以及环境光来动态控制背光亮度的方法，并在MSD3463芯片上应用，取得良好效果。

动态背光；图像场景；环境光；电视；节能

1 引言

电视的发展经历了从传统的CRT电视到现在市场上主流的液晶电视。而液晶电视的功耗主要集中在背光上。一般的液晶电视，背光基本上是全开的，而且随着液晶电视的尺寸越来越大，功耗也会越来越大。动态背光技术可以动态调节背光亮度，让液晶电视的功耗降低20%～40%。这样，可以满足节能的要求。

另外，由于背光全开，长时间观看电视，容易让眼睛产生疲劳，采用动态背光技术，可以在一定程度上起到保护视觉的作用。

2 动态背光方法介绍

基于图像场景的动态背光方法，一般分为全局的动态背光控制、一维分区的动态背光控制、二维分区的动态背光控制等，其方法是通过计算图像的实时亮度，进而动态控制背光大小。

基于外界环境光的动态背光方法，其原理是在电视主板上连接一个感光片，将外界环境光的亮度，计算成电压值，传输给芯片，芯片通过得到的电压值实时控制背光大小。外界环境光越亮，背光值也就越高。反之，外界环境光越暗，背光值也就越低。

但是在实际应用过程中，上述两种动态背光方法，由于控制背光调节的速度不适宜，经常会出现图像背光变化不自然，长时间观看容易让用户产生视觉疲劳。并且，在动态背光功能起作用的情况下，用户会感觉背光仍然偏高或者偏低。针对上述情况，经过大量的模拟实验，以及不同人员反馈结果，本文选取了大多数人认可的动态背光调节速度，并将动态背光控制过程中，最大背光值开放出来让用户调节，用户可以选择适宜自己的最大背光值。

3 基于图像场景以及环境光的动态背光方法

3.1 基于图像场景的动态背光方法

此种方法是通过计算APL（Average Picture Level，图像的平均亮度），来动态控制PWM占空比，进而控制背光亮度。

图像的平均亮度通过计算图像中所有像素的平均亮度来获得：

其中f为图像的平均亮度，fi为每个像素的亮度，N为图像的总像素。

此时，背光在OSD（on-screen display）上的显示范围为[0, 100],PWM占空比对应[20%,MAX],MAX为用户自行设定的最大背光占空比。此时步进为0.05s,即占空比每步进1%，时间为0.05s。实时检测图像场景的亮度，进而实时动态控制背光。

基于图像场景的动态背光方法流程图如下：

图1 基于图像场景的动态背光方法流程图

以最大背光MAX为100%占空比为例，实际测试结果如下：

图2 图像场景亮度与PWM占空比映射图

3.2 基于外界环境光的动态背光方法

基于外界环境观的亮度来动态控制背光，是通过增加传感器感知外界环境光，转化成电压，进而根据电压大小来动态控制背光。

如图3，PIN7为感光片位置，通过0欧的电阻，直接串联到MSD3463GU芯片PIN106上，读取该脚的电压，最小为0V，最大为3.3V，对应PWM的占空比分别为20%和100%。在外界环境光变化的情况下，MSD3463GU芯片PIN106会检测到不同的电压值，对应数据范围为[0,255],从而线性映射在PWM占空比范围[20%,100%],进而动态控制背光亮度。

在基于外界环境光动态背光方法的过程中，由于正常情况下，环境光不会有非常剧烈的变化，步进一般会比基于图像的要小，这里设置PWM步进1%，时间为0.2s。此时背光的最大亮度，也可以由用户自行设定。

图3 感光片与芯片硬件连接图

3.3 基于图像场景与外界环境光共同作用的动态背光方法

如上3.1,3.2所述基于图像场景以及环境光的两种动态背光方法，两种动态背光方法都会设置开关，可以独立使用，也可以联合使用。当两种动态背光方法共同起作用时，计算出来的实时背光值如下：

其中，f1为基于图像场景的动态背光方法得到的背光占空比，范围取值[20%,MAX]；f2为基于外界环境光方法得到的背光占空比，范围取值[50%,MAX]。

4 总结

本文介绍了基于图像场景动态背光方法以及基于外界环境光的动态背光方法，经过多次的模拟实验，选取了适用于绝大多数用户的动态背光调节速度，同时，将最大背光的占空比开放给用户自行设置，此类设计方法在MSD3463GU芯片上得以应用，解决了用户在实际过程中，动态背光不自然，以及动态背光亮度偏高或者偏低的问题。客户对此类设计方法效果反馈非常好。

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Dynamic Backlight Control Method of LED Television Based on Picture Level and Ambient Light

Sun Bangyu
（Skyworth Group R&DAcademy,Shenzhen 518108,Guangdong）

LED television can not give out light,but only display picture by backlight.Dynamic backlight method can save energy and protect our eyes to some extent.This paper designs a dynamic backlight control method of LED television based on picture level and ambient light,and applies this method to MSD3463 chip-set.From the information of our customers,the result is good.

dynamic backlight;picture level;ambient light;television;save energy

TN873.93

A

1008-6609(2016)07-0087-03

孙邦禹，男，湖北荆州人，硕士，工程师，研究方向：软件开发。