淺談一種MINI LED背光電視畫質(zhì)優(yōu)化方法

余明火

摘要：本文對多區(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)行了簡單的介紹，對多區(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)域動態(tài)調(diào)光為電視機(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。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，MINILED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)動時，會出現(xiàn)運(yùn)動邊緣有黑影的現(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，又能保證畫面品質(zhì)的解決方法。

1MINI LIED背光下的暗影問題如圖1，為普通LED背光模組多區(qū)域動態(tài)調(diào)光結(jié)構(gòu)原理圖，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，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LED燈相對均勻，但燈與燈的交界處，由于沒有透明對光路的改變，在相鄰幀亮暗變化明顯的區(qū)域，則會出現(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)了亮度和對比度的提升，但對某些特定的畫質(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，顯示屏的刷新率為60HZ，當(dāng)白色圓圈在運(yùn)動的過程中，在白色向黑色區(qū)域運(yùn)動的邊界出現(xiàn)暗影。

2MINI LED背光電視系統(tǒng)

針對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，主要由供電系統(tǒng)，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，MINILED驅(qū)動電路，顯示屏等組成。其中顯示屏包括用MINILED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，使用算法對上下幀圖像顯示效果過渡進(jìn)行優(yōu)化，如對背光控制時，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;如對圖像顯示進(jìn)行優(yōu)化提升時，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(qū)動屏圖像顯示的信號，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：圖像核心分析模塊對圖像進(jìn)行分析，如動態(tài)畫面中，兩幀圖像顯示有出現(xiàn)類似亮暗變化明顯的場景時，則先偵測圖像出現(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60Hz，則背光控制MINILED燈珠的頻率至少120Hz，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，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)前圖像為黑場中有個運(yùn)動的亮場區(qū)域，白色區(qū)域?yàn)?、2、3、4，剛好，占4個M1NI LED背光控制區(qū)域，白色區(qū)域下幀將會運(yùn)動到3、4、5、6區(qū)域，占3、4、5、6四個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，由于燈珠無透明對光路的改變，3和5、4和6之間會出現(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，將每個控光區(qū)域以及像素建立起對應(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1920×1080，能達(dá)到像素控光級別，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1，2，3，4兩場區(qū)域圖像時，背光控制1，2，3，4區(qū)域最亮，在即將顯示亮場移動到3，4，5，6區(qū)域時，快速的先將5，6暗場區(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，再按照正常值進(jìn)行點(diǎn)亮M1NILED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、4兩場區(qū)域圖像時，背光控制1、2、3、4區(qū)域最亮，在即將顯示亮場移動到3、4、5、6區(qū)域時，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，同時關(guān)閉1、2。由于是快速對過渡區(qū)域進(jìn)行插黑，使得最終人眼感知到運(yùn)動過渡均勻的亮暗運(yùn)動畫面，明顯提升效果。

3小結(jié)

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