LED動(dòng)態(tài)背光控制技術(shù)以其節(jié)約能耗、提高對(duì)比度等顯著特點(diǎn)逐漸成為液晶電視領(lǐng)域研究與應(yīng)用的主流,尤其是采用白光LED的分區(qū)動(dòng)態(tài)背光控制技術(shù)以其較簡單的背光控制電路結(jié)構(gòu)和較高的性能受到越來越廣泛的關(guān)注,成為當(dāng)今研究的重點(diǎn)。

本文首先介紹并分析了當(dāng)前國內(nèi)外液晶顯示領(lǐng)域LED動(dòng)態(tài)背光控制主要技術(shù)方案的原理、控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)等,并在此基礎(chǔ)上,確定了本文研究工作重點(diǎn)——白光LED的2D動(dòng)態(tài)背光控制技術(shù)。本文重點(diǎn)研究了背光控制技術(shù)中動(dòng)態(tài)背光主亮度提取算法和背光圖像模擬的硬件實(shí)現(xiàn)算法,并對(duì)動(dòng)態(tài)背光控制系統(tǒng)的整體架構(gòu)進(jìn)行了功能劃分、設(shè)計(jì)及仿真驗(yàn)證。動(dòng)態(tài)背光主亮度提取環(huán)節(jié)是整個(gè)動(dòng)態(tài)背光控制系統(tǒng)的核心,關(guān)系到液晶電視顯示畫面質(zhì)量的優(yōu)劣。

本文介紹了用于動(dòng)態(tài)背光主亮度提取算法的平均值算法、均方值算法、暗景圖像背光增強(qiáng)算法和IMF算法。對(duì)上述幾種算法進(jìn)行了分析,提出了一種基于圖像CDF(Cumulative Distribution Function,積累分布函數(shù))閾值的動(dòng)態(tài)背光主亮度提取算法。通過實(shí)驗(yàn)之后的主觀和客觀分析與比較,圖像CDF閾值算法較其他幾種算法顯示了良好的穩(wěn)定性。背光圖像模擬環(huán)節(jié)則是動(dòng)態(tài)背光控制系統(tǒng)中最為復(fù)雜的部分。如何通過設(shè)計(jì)的硬件電路實(shí)時(shí)計(jì)算得到當(dāng)前模擬的背光圖像關(guān)系到液晶電視2D動(dòng)態(tài)背光控制技術(shù)的可行性,在背光控制電路的設(shè)計(jì)中也最為關(guān)鍵。

本文通過實(shí)驗(yàn)分析,提出了一種基于圖像縮小—卷積—放大的背光圖像模擬的硬件實(shí)現(xiàn)算法,該算法能夠確保背光圖像的實(shí)時(shí)模擬,且在硬件設(shè)計(jì)上可顯著地降低硬件資源開銷。根據(jù)背光控制原理,本文設(shè)計(jì)了背光控制系統(tǒng)的整體架構(gòu),對(duì)各模塊的功能進(jìn)行了定義,并用Verilog HDL語言完成各模塊的RTL級(jí)硬件描述,完成基于Quartus II、ModelSim和MATLAB三方軟件的聯(lián)合仿真和驗(yàn)證。

其中,重點(diǎn)講述了基于CDF閾值的主亮度提取模塊和基于縮放—卷積的背光圖像模擬模塊兩個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。同時(shí)比較詳細(xì)地介紹了二維卷積器、二次線性縮放電路、圖像數(shù)據(jù)存取控制器、DDR SDRAM控制器、圖像補(bǔ)償電路、LVDS接口等電路和模塊的設(shè)計(jì)結(jié)果和功能驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的各模塊電路功能正確,滿足設(shè)計(jì)要求。

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