点阵背光源驱动方法、装置和系统的制作方法_2

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即中央处理器 CPU 的电视视频图像处理 MEMC (Mot1n Estimate and Mot1n Compensat1n,运动估计和运动补偿)模块动态获取电视信号源输入的每帧电视画面的电视信号。
[0086]然后,电视视频图像处理MEMC模块根据LED点阵光源的数量将帧缓存中的电视画面分割成与LED点阵光源中的LED灯数量相等、一一对应的画面区块。
[0087]然后,根据输入的电视信号中的亮度信号,获取每一个画面区块的亮度值。统计每一个画面区块的亮度,并制作亮度直方图,再根据此亮度直方图算出所述每一个画面区块的平均亮度,并将得到的平均亮度作为各画面区块对应的LED灯的亮度值。然后,根据各LED灯的亮度值计算得到控制各LED灯的PWM(Pulse-Width Modulat1n,脉冲宽度调制)数据。
[0088]然后,电视视频图像处理MEMC模块将得到的PWM数据输出到LED点阵光源的驱动板,用于控制对应的LED灯的发光亮度。
[0089]当所有LED灯的PWM数据计算完毕,立即启动数据发送模块,作为上位机,先将要发送的数据编码打包,然后通过SPI (Serial Peripheral Interface,串行外设接口)总线将数据发送到LED点阵光源的驱动板。
[0090]由此,LED点阵光源的驱动板得到控制各LED灯的PWM数据。
[0091]PWM数据的数值越大,也就表示此PWM数据对应的画面越明亮;PWM数据的数值越小,也就表示此PWM数据对应的画面越暗。
[0092]本实施例中,得到的PWM数据为占空比。在本实施例中定义LED灯供电电路的导通时间,占导通时间和关断时间之和的比值,称为占空比,例如80 %、60 %等。可以根据每个LED灯的占空比,独立控制每个LED灯的供电电路导通时间,进行局部背光调节。
[0093]步骤S20、根据所述PWM数据,制作统计直方图,并根据所述统计直方图计算得到控制所述各LED灯的电流参数。
[0094]LED点阵光源的驱动板通过LED灯驱动控制管理模块进行管理。其中,LED灯驱动控制管理模块包括SPI接收数据缓存器、SPI总线数据接收单元、PWM数据转换计算处理单元、中央CPU处理单元、SPI发送数据缓存器和SPI总线数据发送单元。
[0095]LED点阵光源驱动板上的中央CPU处理单元控制SPI总线数据接收单元接收到上位机发来的数据后,经过数据解析得到按顺位排序的每个LED灯的PWM数据。然后,将得到的PWM数据存入SPI接收数据缓存器。
[0096]在获取点阵背光电源中各LED灯的PWM数据后,LED灯驱动控制管理模块根据得到的PWM数据,制作统计直方图,并计算控制点阵背光源中每个LED灯的电流参数。
[0097]具体的,LED灯驱动控制管理模块的中央CPU处理单元将PWM数据输入给PWM数据转换计算处理单元,PWM数据转换计算处理单元根据得到的PWM数据,转换计算出每个LED灯的驱动电流参数。
[0098]作为一种实施方式,首先,PWM数据转换计算处理单元根据预先配置的点阵背光源总功率,和额定电源电压、PWM数据,计算得到点阵背光源中LED灯的平均电流值,将平均电流值作为各LED灯的初始电流值。
[0099]然后,PWM数据转换计算处理单元根据得到的PWM数据,制作统计直方图。
[0100]获取PWM数据中的最大值和最小值,计算得到PWM数据的区间值;然后,根据预设的组距和PWM数据的区间值得到PWM数据的组数,完成对PWM数据的分组;或者根据预设的组数和PWM数据的区间值得到PWM数据的组距,完成对PWM数据分组;然后,以PWM数据的数值,也即占空比作为横坐标,以PWM数据的出现次数,也即LED灯的数量作为纵坐标,制作得到统计直方图。
[0101]统计直方图中包括各PWM数据组的柱状图,每个柱状图包含当前PWM数据组内,PWM数据的出现次数和对应的PWM数值。
[0102]统计直方图中包括各PWM数据组的柱状图,每个柱状图表示当前PWM数据组内,PWM数据的数值范围和出现次数。
[0103]然后,在统计直方图中,根据平均电流值制作电流直线。各PWM数据对应电流直线中的电流参数。
[0104]然后,根据预设的规则,在电流直线中选取统计直方图的中心平衡点。
[0105]然后,以此中心平衡点作为中心,逆时针单步旋转电流直线,使PWM数值较大的LED灯获得更大的电流值,PWM数值较小的LED灯获得更小的电流值,以增强画面中明亮部分和灰暗部分的对比度。
[0106]在电流直线旋转过程中,PWM数据转换计算处理单元根据每次单步旋转后的电流直线,计算得到各PWM数据对应的电流参数,从而得到各LED灯的电流参数。然后,根据获得的各LED灯的电流参数,计算控制点阵背光源中所有的LED灯时消耗的功率。
[0107]在消耗的功率满足预先配置的点阵背光源总功率时,停止旋转电流直线,并以此时电流直线对应的各电流参数,作为控制点阵背光源中每个LED灯的电流参数。
[0108]需要说明的是,旋转电流直线时,每旋转一次的步长为预设的阈值,可根据实际需要灵活设置。例如,若需要加快电流直线的旋转速度,使计算得到的消耗功率快速达到预先配置的点阵背光源总功率,则可以将旋转步长的阈值设置的较大;若不要求控制电流直线的旋转速度,为了进行精准调控,可以将旋转步长的阈值设置的较小。
[0109]由此,PWM数据转换计算处理单元得到控制点阵背光源中每个LED灯的电流参数。在本实施例中,得到的电流参数即为电流值。
[0110]然后,PWM数据转换计算处理单元将每个LED灯的电流参数存入SPI发送数据缓存器。中央CPU处理单元控制SPI总线数据发送单元将存储的PWM数据和电流参数发送给各LED灯的驱动电路模块。
[0111]本实施例通过获取每帧显示画面的PWM数据,将所有的PWM数据送入PWM数据转换计算处理单元,PWM数据转换计算处理单元根据本发明提供的点阵背光源驱动方法,根据PWM数据计算得到对应每个LED灯的有效控制电流数据。然后,中央CPU处理单元将PWM数据转换模块输出的LED灯电流数据通过SPI总线,刷新到对应的每个LED灯的电流控制电路,用以控制每个LED灯的电流值大小。中央CPU处理单元将PWM数据通过SPI总线刷新到对应的每个LED灯的PWM开关电路,将此PWM数据按照LED灯的地址映射关系表准确写入每个LED灯的驱动PWM寄存器,用以调节每个LED灯的电路开关时间,这样让每个LED灯的PWM脉宽占空比和导通电流均可自由设定。
[0112]步骤S30、根据所述PWM数据和所述电流参数独立控制所述各LED灯,驱动所述点阵背光源。
[0113]LED灯的驱动电路模块接收点阵背光源中每个LED灯的PWM数据和电流参数,独立控制各LED灯,驱动点阵背光源。
[0114]具体的,作为一种实施方式,点阵背光源中的每个LED灯均配置有独立的PWM开关电路和电流控制电路,参照图2,可以通过驱动IC (integrated circuit,集成电路)的内部设计改进实现,或在驱动1C的外部电路设计实现。
[0115]LED灯的驱动电路模块根据获取的各LED灯的PWM数据,通过各LED灯的PWM开关电路,分别对各LED灯进行PWM控制,控制各LED灯的脉宽占空比。
[0116]同时,LED灯的驱动电路模块根据获取的各LED灯的电流参数,通过各LED灯的电流控制电路,分别对各LED灯进行电流控制。
[0117]由此,LED灯的驱动电路模块实现对点阵背光源的驱动,显示当前的电视画面。
[0118]在本实施例中,通过实时获取电视的每一帧画面,并实时进行动态的数据分析和计算,从而保证电视画面的连续性和高画质。
[0119]在本实施例中,首先,根据输入的电视信号,计算得到控制点阵背光源中每个发光二极管LED灯的脉冲宽度调制PWM数据;然后,根据PWM数据,制作统计直方图,并根据统计直方图计算得到控制各LED灯的电流参数;然后根据各LED灯的PWM数据和电流参数,独立控制每个LED灯,驱动点阵背光源。本实施例通过根据获取的PWM数据制作统计直方图,从而调整各PWM数据对应的LED灯的电流参数,实现了对点阵背光源中所有LED灯的电流都按需分配,在保证功耗的条件下,使电视画面整体达到最佳显示效果,避免了功率损耗和能源浪费。
[0120]进一步的,参照图3,本发明点阵背光源驱动方法第二实施例提供一种点阵背光源驱动方法,基于上述图1所示的实施例,所述PWM数据为对应所述点阵背光源中的各LED灯的各PWM数据,所述步骤S20包括:
[0121]步骤S21、根据所述PWM数据和预先配置的点阵背光源总功率、额定电压,计算点阵背光源中每个LED灯的平均电流。
[0122]在获取点阵背光电源中各LED灯的PWM数据后,LED灯驱动控制管理模块的中央CPU处理单元将PWM数据输入给PWM数据转换计算处理单元,PWM数据转换计算处理单元根据得到的PWM数据,转换计算出每个LED灯的驱动电流参数。
[0123]作为一种实施方式,PWM数据转换计算处理单元根据预先配置的点阵背光源总功率,和额定电源电压、PWM数据,计算得到点阵背光源中LED灯的平均电流值,将平均电流值作为各LED灯的初始电流值。
[0124]具体计算过程如下:
[0125]首先,根据PWM数据计算PWM数据的平均值。
[0126]取当前点阵背光源中共有η个LED灯,各LED灯的PWM数值为PWM1、PWM2、PWM3……PWMn,PWM 数据的平均值为 PWMavg,则根据公式 PWMavg= (PWM1+PWM2+PWM3+…+PWMn) /η 计算得到 PWMavgo
[0127]然后,根据预先配置的点阵背光源总功率,和额定电源电压、PWM数据的平均值,计算当前点阵背光源最大允许的平均电流值。
[0128]取总功率为P,额定电源电压为V,PWM数据的平均值为PWMavg,平均电流值为Iavg,则根据公式Iavg= P/(VXPWMavg)计算得到Iavg。
[0129]由此,得到点阵背光源中LED灯的平均电流值。
[0130]步骤S22、根据对应所述点阵背光源中的各LED灯的各PWM数据,制作统计直方图。
[0131]PWM数据转换计算处理单元根据得到的PWM数据,制作统计直方图。
[0132]首先,获取PWM数据中的最大值PWMmax和最小值PWMmin,计算得到PWM数据的区间值。可根据公式PWMmax — PWMmin得到区间值。
[0133]然后,根据预设的组距和PWM数据的区间值得到PWM数据的组数,完成对PWM数据的分组;或者根据预设的组数和PWM数据的区间值得到PWM数据的组距,完成对PWM数据的分组。
[0134]然后,以PWM数据的数值,也即占空比作为横坐标,以PWM数据的出现次数,也即LED灯的数量作为纵坐标,制作得到统计直方图。
[0135]统计直方图中包括各PWM数据组的柱状图,每个柱状图表示当前PWM数据组内,PWM数据的数值范围和出现次数。
[0136]步骤S23、根据所述平均电流,在所述统计直方图中制作电流直线,所述统计直方图中各PWM数据对应所述电流直线上的电流参数。
[0137]在得到统计直方图后,在统计直方图中,根据平均电流值制作电流直线。各PWM数据对应电流直线中的电流参数。
[0138]具体的,作为一种实施方式,在统计直方图中,根据表示PWM数值的横坐标,以PWM数值对应的电流值为虚拟纵坐标,得到虚拟坐标轴。
[0139]然后,以平均电流值为纵坐标值,PWM数据中的最大值PWMmax和最小值PWMmin分别为横坐标,得到点A和点B,连接点A和点B,得到电流直线AB。
[0140]此时,平均电流值为各PWM数据所对应的初始电流值,也即各LED灯的初始电流值。
[0141]作为另一种实施方式,电流直线也可根据实际需要,设置为曲线,例如2.2Gamma (伽马)曲线,实现更好的画面表现效果。
[0142]本实施例所指的电流直线,可根据实际需要灵活设置。
[0143]步骤S24、逆时针单步旋转所述电流直线,并根据旋转后的电流直线,计算得到控制所述各LED灯的电流参数。
[0144]在获取电流直线后,旋转电流直线,并根据旋转后的电流直线,计算得到控制点阵背光源中每个LED灯的电流参数。
[0145]具体的,作为一种实施方式,首先,按预设的规则,在电流直线上获取统计直方图的中心平衡点。
[0146]然后,以此中心平衡点作为中心,逆时针单步旋转电流直线,使PWM数值较大的LED灯获得更大的电流值,PWM数值较小的LED灯获得更小的电流值,以增强画面中明亮部分和灰暗部分的对比度。需要说明的是,电流直线每一次进行旋转的旋转步长为预设的阈值。
[0147]在电流直线旋转过程中,PWM数据转换计算处理单元根据每次单步旋转后的电流直线,计算得到各PWM数据对应的电流参数,从而得到各LED灯的电流参数。
[0148]然后,根据获得的各LED灯的电流参数,计算驱动点阵背光源中所有的LED灯时消耗的功率。
[0149]在消耗的功率满足预先配置的点阵背光源总功率时,停止旋转电流直线,并以此时电流直线对应的各电流参数,作为对应的PWM数据的电流参数,也即控制点阵背光源中每个LED灯的电流参数。
[0150]由此,PWM数据转换计算处理单元得到控制点阵背光源中每个LED灯的电流参数。在本实施例中,得到的电流参数即为电流值,点阵背光源驱动装置将每个LED灯的电流值写入到与其对应的电流控制寄存器中。
[0151]然后,PWM数据转换计算处理单元将每个LED灯的电流参数存入SPI发送数据缓存器。中央CPU处理单元控制SPI总线数据发送单元将存储的PWM数据和电流参数发送给各LED灯的驱动电路模块。
[0152]在本实施例中,首选,PWM数据转换计算处理单元根据PWM数据和预先配置的点阵背光源总功率、额定电压,计算点阵背光源中每个LED灯的平均电流;然后,根据对应各LED灯的各PWM数据,制作统计直方图;然后,根据平均电流,在统计直方图中制作电流直线,各PWM数据对应电流直线上的电流参数;然后,逆时针单步旋转电流直线,并根据旋转后的电流直线,计算得到控制点阵背光源中每个LED灯的电流参数。本实施例通过点阵背光源中各LED灯的平均电流,确定各LED的初始电流;然后,通过电流直线将各LED灯对应的电流参数函数化,便于调控;逆时针旋转电流直线时,使PWM数值较大的LED灯获得更大的电流值,更为明亮,PWM数值较小的LED灯获得更小的电流值,亮
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