視頻場景下的液晶低功耗設計

莊衍豎

視頻場景下的液晶低功耗設計

莊衍豎

莊衍豎 鄺沛江

華南理工大學

莊衍豎（1990-）男，碩士研究生，研究方向為圖像處理；鄺沛江（1991-）男，碩士，研究方向為圖像處理。

移動終端設備的能耗一直是人們關注的問題，特別是大屏幕智能手機的能耗。目前，大部分都是采用降低背光、提高圖像像素保持圖像質量的方法來降低功耗。顯然這個過程會增加CPU處理器的能耗，而同時人們大部分時間都是使用大屏智能終端設備玩游戲或者看視頻。為此，本文提出一種在視頻模式下的低功耗技術。

引言

隨著大屏智能手機等移動終端設備的發展，其能耗也越來越大。移動電源的出現雖然能緩解大屏手機等移動設備的續航問題，但是降低其功耗才是根本的解決辦法。目前已經有一部分算法［1-2］是通過降低背光，提高圖像像素來降低移動設備的功耗。但是這一部分算法需要對每一幀圖像進行處理，這無疑增加CPU的負擔，過于復雜的處理算法還可能會影響到設備系統的運行流暢性，特別是在運行游戲應用或者視頻應用的場景下。因此，在視頻或者游戲場景下，CPU的計算量就變得不可忽略了。在這些場景下，相鄰數幀的圖像變化是不大的，為此，可以以上一幀所計算出來的參數值用于下一幀圖像幀，這樣就能在保證降低屏幕功耗的同時降低計算量。

基本原理

低功耗設計原理

移動終端設備的顯示子系統發光原理主要是背光源產生一定亮度的光強，然后通過像素點控制液晶的透過率，使得每個像素點上產生特定亮度的亮度，用L表示用戶實際看到的光強，背光源的光強為B，某個像素點的值為x，透過率是與像素點值成正比的，記為f（x），那么顯示系統的發光強度公式可表示為：

低功耗的設計主要是通過降低背光a倍，那么就該增加每個像素點為原來的a倍，即用公式表達為：

系數a主要是由每一副圖像內容來動態確定，原則主要是要保證圖像質量在人眼可接受的范圍內。

視頻場景下低功耗

在視頻場景下，每25幀的圖像變化是不大的，為了節省計算量，該25幀可以采用相同的系數a，這樣在保證降低顯示系統功耗的同時有效地降低了CPU的計算量。流程圖如圖1所示。

圖1 流程框圖

根據以上的流程框圖，在每25幀圖像數據中僅僅計算了一次的背光降低系數a，計算量得到了極大的縮減，同時，由于是處于視頻場景下，25幀的圖像內容是相差不大的，因此采用同一個背光降低系數不僅高效而且也是有效的。

工作流程

整個算法的工作流程如下：

讀取第一幀的圖像數據，并設置計數器count值為1；

根據圖像內容計算出背光降低系數a，并調節背光和圖像內容；

當count值不大于25時，采用原來的系數a調整接下來的圖像和背光；

當count大于25時，重新根據圖像內容計算背光降低系數a，并重置計數器count的值；

重復B～D的操作。

結語

本文在已有低功耗算法的基礎上，針對特定的視頻場景，提出了一種在視頻場景下的低功耗技術，在保證降低整機功耗的同時，基本不增加CPU的處理負擔，在視頻場景下保證了系統的流暢性和低功耗。

致謝

感謝廣東省高新區發展引導專項——攻關及產業化類，移動互聯網綠色通信終端的關鍵技術研究與應用（2012B010900061）、粵港招標關鍵領域突破項目：基于Andriod智能融合終端的關鍵技術研發與應用（2011A091200004）和廣州市科技攻關專項：基于視覺感知的路況檢測嵌入式軟件技術的研發（2013J4300062）的支持。

廣東省高新區發展引導專項——攻關及產業化類，移動互聯網綠色通信終端的關鍵技術研究與應用（2012B010900061），粵港招標關鍵領域突破項目：基于Andriod智能融合終端的關鍵技術研發與應用（2011A091200004），廣州市科技攻關專項：基于視覺感知的路況檢測嵌入式軟件技術的研發（2013J4300062）

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.02.035