CN102353527A - 笔记本电脑显示屏亮度响应特性测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种笔记本电脑显示屏亮度响应特性的测量方法，该方法用于笔记本电脑显示屏亮度响应特性的测量系统，该系统包括上位机笔记本电脑、下位机光电放大与数据采集器，上位机笔记本电脑在其显示屏上生成测试图形，下位机光电放大与数据采集器转换、放大、采集和传输笔记本电脑显示屏上的光信号，该光信号的数字量经通用串行总线接口传输至上位机笔记本电脑，并在上位机笔记本电脑中处理和计算；其特征在于：该测量方法是包括上位机控制方法和下位机运行方法。本发明以系统校正测量流程确保测量精度，并通过模糊边缘时间测量流程、运动图像响应时间测量流程验证笔记本电脑显示屏的动态图像质量。

Description

笔记本电脑显示屏亮度响应特性测量方法

技术领域

本发明是一种笔记本电脑显示屏亮度响应特性测量方法，属显示测量技术领域。

背景技术

基于液晶显示的保持型模式和人眼观察的追踪特性，目前动态图像质量的测量方法有：(1)直接测量法，(2)间接测量法。

直接测量法包括高速相机法和追踪相机法，尽管它们能有效地模拟人眼平滑追踪动态图像，但构建这样的测量装置往往因为机电匹配的高精度、设备配置的高价格以及统调过程的高难度而难以实现。

间接测量法是以测量得到的瞬态亮度响应特性为依据，计算动态图像质量参数。实现该测量方法无需复杂的光学辅助设备和高精度的机电匹配，在测量信噪比、数学模拟精度、测量自动化、评估综合性等方面能满足全面验证动态图像质量的要求。

笔记本电脑是主机和显示屏的一体机，在它的显示屏上显示测试图形只能依靠主机自身的软件生成，不能应用数字视频DVI接口或视频图形阵列VGA接口驱动显示屏，因此测试图形的生成与测量控制信号的匹配必须满足测量精度的要求。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种笔记本电脑显示屏亮度响应特性的测量方法。该方法以系统校正测量流程确保测量精度，并通过模糊边缘时间测量流程、运动图像响应时间测量流程验证笔记本电脑显示屏的动态图像质量。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提出一种笔记本电脑显示屏亮度响应特性的测量方法，该方法用于笔记本电脑显示屏亮度响应特性的测量系统，该系统包括上位机笔记本电脑、下位机光电放大与数据采集器，上位机笔记本电脑在其显示屏上生成测试图形，下位机光电放大与数据采集器转换、放大、采集和传输笔记本电脑显示屏上的光信号，该光信号的数字量经通用串行总线接口传输至上位机笔记本电脑，并在上位机笔记本电脑中处理和计算；该测量方法是包括上位机控制方法和下位机运行方法；上位机控制方法和下位机运行方法通过通用串行总线接口传输测量控制数据和瞬态响应特性数据；上位机控制方法执行校正测量、手动测量、自动测量，下位机运行方法执行时钟生成、指令接收、数据触发、缓存写入、数据上传、扫描控制。

优选的，上位机控制方法完成测量过程的校正测量、手动测量、自动测量，其控制步骤执行如下：

校正测量：

100).暗电流测量：

a).完全遮蔽光电放大与数据采集器的光强输入信号；

b).初始化后调用串口的写类函数，发送指令数组[255 3 232 1]，下位机进入采集光电放大信号的循环；

c).延时2秒后再调用串口serial的写类函数fwrite，发送指令数组[255 3 232 2]，下位机进入上传数据循环；

d).调用串口的读类函数接收数据，接收数据个数为N＝f_s×t，即数据个数N为采样率f_s与采样时间t的乘积；

e).默认设置采样率f_s为10kHz、采样时间t为2秒，接收数据宽度为16位，取获得的20000个接收数据平均值，即为系统的初始偏移电压值Vol；

101).显示延迟测量：

a).默认设置灰度的三级跳变分别为第一级跳变、第二级跳变、第三级跳变为0、255、0，第一级跳变、第二级跳变、第三级跳变的持续时间T1、T2、T3为6帧、6帧、6帧，采样率f_s为10kHz；

b).运算生成默认设置灰度的第一级跳变的矩形测试图形在屏上显示，同时重复步骤100)的第b)步骤；

c).上位机开始计时，等待第一级跳变的持续时间t₁＝6帧×(1/f)结束，f为刷新率，第一级跳变的持续时间结束后，运算生成第二级跳变的矩形测试图形在屏上显示；

d).第二级跳变的持续时间t₂＝6帧×(1/f)结束后，运算生成第三级跳变的矩形测试图形在屏上显示；

e).第三级跳变的持续时间t₃＝6帧×(1/f)结束后，调用串口的写类函数，发送[255 3232 2]，下位机进入上传数据循环；

f).重复步骤100)中的第d)步骤；

g).上位机应用10点连续上升比较法在液晶响应曲线中寻找第一级跳变和第二级跳变的跳变起始时间t₁’，计算和显示延迟时间t_d＝t₁’-t₁；t₁是第一级跳变level1的持续时间；

102).伽马曲线测量：

a).选择颜色白、红、绿或蓝，每种颜色的灰度从0到255逐级递增显示矩形测试图形；

b).默认逐级灰度持续6帧，逐级灰度持续时间t_p＝6帧×1/f，f为刷新率；

c).上位机初始化获取测试颜色，运算生成并显示白、红、绿或蓝的全黑测试图形；

d).重复步骤100)中的第b)步骤；

e).上位机开始计时，每隔t_p增加一级灰度刷新显示，逐级灰度持续时间t_p；

f).当灰度达到127后调用串口的写类函数，发送[255 3 232 2]，下位机进入上传数据循环，上位机重复步骤100)中的第d)步骤，接收前128级灰度数据；

g).接收完成后上位机从128级灰度开始重复步骤102)中的第d)、e)、f)步骤；

h).完成256级灰度的数据测量后将两段数据合并为完整的灰度～电压的伽马曲线，并将灰度～电压的伽马曲线归一化处理；

i).按式L_out＝(L_W-L_B)×(G_in/G_W)^γ+L_B，归一化计算灰度～亮度的伽马曲线，其中L_out为输出亮度、L_W为最大亮度、L_B为最小亮度、G_in为输入灰度、G_W为最大灰度、γ屏的伽马Gamma值；

j).根据步骤102)中的第h)、i)步骤得出亮度～电压的归一化线性关系；

103).满量程测量：

a).满量程增益调整分32档，默认初始化设置16档控制光电放大的初始增益；

b).默认设置灰度为255、刷新率fs为10kHz、采样时间t为2秒，运算生成矩形测试图形在屏上显示；

c).重复步骤100)中的第b)、c)、d)步骤，取测得的20000个接收数据平均值是Vs；

d).如初始状态V_s＞4.5V，发送指令数组[255 3 232 3]，调用串口的写类函数，下位机扫描控制减小增益，直到V_s≤4.5V为止，满量程调整结束；

e).如初始状态V_s＜4.5V，发送指令数组[255 3 232 4]，调用串口的写类函数，下位机扫描控制增大增益，一旦V_s＞4.5V，重复步骤103)中的第d)步骤；

手动测量：

200).测量设置：

a).选择刷新率f_s是10kHz至100kHZ，间隔是10kHz；

b).灰度模式下的设置均为可调灰度测试图形，即红色、绿色、黑色可选、第一级跳变、第二级跳变、第三级跳变的持续时间T1、T2、T3为自行设置帧数；

201).测量启动：

a).重复步骤101)中的第b)、c)、d)、e)、f)步骤；

b).只执行一次测量过程，将测得液晶响应曲线中每一个电压值减去系统的初始偏移电压值Vol、时间坐标减去延迟时间t_d；

c).显示和保存液晶响应曲线；

202).参数计算：

a).根据第一级跳变、第二级跳变的持续时间帧数确定液晶响应曲线的最大和最小平均值，取第一级跳变的中间2帧的平均值为液晶响应曲线的最小值，取第二级跳变的最后2帧的平均值为液晶响应曲线的最大值；

b).定义液晶响应曲线上升沿的10％～90％时间为液晶响应上升时间，定义液晶响应曲线下降沿的90％～10％时间为液晶响应下降时间；

c).根据在瞬态响应曲线Y₀(t)上一帧时间宽度的移动窗口积分结果，计算得出运动图像响应曲线，其中τ＝-x_piT_f/v，X_pi是屏坐标、T_f是帧周期、v是方块图形运动速度、t是采样时间；

d).重复步骤202)中的第a)步骤取得运动图像响应曲线的平均最小值和最大值；

e).定义运动图像响应曲线上升沿的10％～90％时间为模糊边缘上升时间，定义运动图像响应曲线MPRC下降沿的90％～10％时间为模糊边缘下降时间；

自动测量：

300).测量设置：

a).重复步骤200)中的第a)步骤，默认设置第一级跳变、第二级跳变、第三级跳变的持续时间T1、T2、T3为5帧、8帧、5帧；

b).默认设置灰度数N_g＝16，在缺省灰度设定表格中自动生成16级灰度，在0～255级灰度区域中分为N_g级，相邻两个等级间隔相同，即0、16、32、48、64、80、96、112、128、144、160、176、192、208、224、255；

301).测量启动：

a).自动顺序选择灰度设定表格中的两个灰度；

b).重复步骤201)中的第a)、b)步骤；

c).保存所有测得的瞬态响应曲线

M＝N_g(N_g+1)为组合总数、设置灰度数N_g＝16、t是采样时间；

d).取已测得的第一级跳变、第二级跳变、第三级跳变为0、255、0的液晶响应曲线，重复步骤第101)中的第g)步骤，所有测量组的瞬态响应曲线以此跳变基点对齐显示；

302).参数计算：

a).重复步骤202)中的第c)步骤；

b).根据模糊边缘时间BET和延伸模糊边缘时间EBET之间的关系式EBET＝BET/(0.9-0.1)，运动图像响应时间按照不同灰度组合下的延伸模糊边缘时间EBET平均值计算，i，j＝1，2，3….N。

优选的，下位机运行方法完成测量过程中的时钟生成、指令接收、数据触发、缓存写入、数据上传、扫描控制，其运行步骤执行如下：

400).时钟生成：

a).时钟锁相模块将输入时钟锁相为全局时钟；

b).根据分频系数，时钟分频模块将全局时钟分频为数据采集时钟；

401).指令接收：

a).读数据模块接收下传的指令数组；

b).读数据模以字节顺序将4个字节指令数组缓存于临时变量数组，其中高8位是运行启动识别符255，中间16位是数据采集时钟分频系数，低8位是指令字1、2、3或4；

402).数据触发：

a).查询指令字节值，赋指令字节值到两个临时变量，即第一临时变量tempa和第二临时变量tempb；

b).将最新的指令字节赋给第一临时变量tempa，如tempa＝tempb，维持各使能信号不变，保持原运行功能，如tempa≠tempb，各使能信号发生变化，运行新功能；

c).当第一临时变量tempa＝0，空闲待机状态，等待下一次测量开始；

d).当第一临时变量tempa＝1，开始采集数据，并存储于缓存器RAM中；

e).当第一临时变量tempa＝2，停止采集数据，读出缓存器RAM数据上传；

f).当第一临时变量tempa＝3，增益调整模块Amp开始进行减少增益调整；

g).当第一临时变量tempa＝4，增益调整模块Amp开始进行增加增益调整；

403).缓存写入：

a).当第一临时变量tempa＝1，打开缓存写模块，启动缓存器写开始使能；

b).当缓存器写开始使能＝1、数据采集时钟是上升沿时，采样点数计数器加1；

c).当满足采样点数计数器＞3、数据采集时钟＝1、缓存器写开始使能＝1的采集条件时，进入采集光电放大信号的循环；

d).采集数据是12位，缓存器RAM的存取数据是16位，采集数据高四位补零后成为16位缓存数据；

e).当采集数据个数为N＝f_s×t、N＝f_s×T或N＝f_s×t_p时，数据采集结束，其中N为采样个数，f_s为采样率，t、t_p、T为校正测量、手动和自动测量时的采样时间；

404).数据上传：

a).当第一临时变量tempa＝2，打开缓存读模块和送数据模块，缓存器读开始使能＝1和串行总线上传使能usbsenden＝1，进入采集数据上传循环；

b).当字节计数器datacounter[23:0]中的datacounter[1:0]＝[00]，数据上传寄存器dataout[15:0]得到第8位是标记位的低7位上传数据，当字节计数器datacounter[23:0]中的datacounter[1:0]＝[01]，数据上传寄存器dataout[15:0]得到第8位是标记位且第7、6位补0的高5位上传数据，当字节计数器datacounter[1:0]＝[10]，数据上传寄存器dataout[15:0]得到下一个上传数据；

c).字节计数器datacounter[23:0]开始上传计数，数据上传寄存器dataout[15:0]中的数据开始上传，当上传数据为N＝f_s×t、N＝f_s×T或N＝f_s×t_p时，上传数据结束，其中N为采样个数，f_s为采样率，t、t_p、T为校正测量、手动和自动测量时的采样时间；

405).扫描控制：

a).根据步骤103)中的第a)、b)、c)步骤，初始化增益调整，采集光电放大信号电压初始值上传；

b).当第一临时变量tempa＝3时，增益调整模块Amp进入增益减小扫描控制，上调控制端

输出连续低电平信号，采集光电放大信号的转换电压当前值上传，当上位机满足满量程调整后，

变为高电平，增益减小调整结束；

c).当第一临时变量tempa＝4时，增益调整模块Amp进入增益增大扫描控制，下调控制端

输出连续低电平信号，采集光电放大信号的转换电压当前值上传，当增益减小调整结束，

变为高电平。

有益效果：本笔记本电脑显示屏亮度响应特性测量方法是一种验证笔记本电脑显示屏动态图像质量的方法。该方法的优点在于：

1.基于测量系统的校正从模糊边缘时间、运动图像响应时间等方面综合评价笔记本电脑显示屏的动态图像质量。

2.根据默认或输入的图形参数，软件运算和生成显示在屏上的测试图形，并通过USB产生数据触发信号控制整个测量过程，在省略硬件图像源和简化测量系统的情况下仍然能确保测量的精确性和可靠性。

3.测量系统的共模噪声很小，因此任何光电响应特性的测量只需执行一次，从而使得测量速度和测量效率大为提高。

4.该测量方法不仅适用于笔记本电脑显示屏的测量，也可推广应用于各种分辨率的液晶显示屏的测量，而且测量中不存在图像格式与被测屏显示分辨率的匹配问题。

附图说明

图1是本发明上位机(笔记本电脑)控制流程图；

图2是本发明下位机(光电放大与数据采集器)运行流程图。

图1下部上位机的USB接口与图2上部下位机的USB接口相接。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明进行说明。

本发明的笔记本电脑显示屏亮度响应特性测量方法分为上位机(笔记本电脑)的控制流程和下位机(光电放大与数据采集器)的运行流程。该测量方法由上位机的控制流程和下位机的运行流程相连组成，通用串行总线USB接口传输测量控制数据和瞬态响应特性数据。上位机控制测量模式选择、测试参数设置、测试图形生成、动态图像参数计算；下位机运行指令接收与判别、数据采集与控制、数据缓存与上传。

本发明实施方式是基于USB接口传输测量控制数据和瞬态响应特性数据的笔记本电脑显示屏的动态图像质量测量方法。上位机控制测量模式选择、测试参数设置、测试图形生成、动态图像参数计算；下位机运行指令接收与判别、数据采集与控制、数据缓存与上传。

上位机的控制流程包括校正测量、手动测量、自动测量，其步骤执行如下：

校正测量：

100).暗电流测量：a).完全遮蔽光电放大与数据采集器的光强输入信号；b).初始化后调用串口serial的写类函数fwrite，发送指令数组[255 3 232 1]，下位机进入采集光电放大信号的循环；c).延时2秒后再调用串口serial的写类函数fwrite，发送指令数组[255 3 2322]，下位机进入上传数据循环；d).调用串口serial的读类函数fread接收数据，接收数据个数为N＝f_s×t，即数据个数N为采样率f_s与采样时间t的乘积；e).默认设置采样率f_s为10kHZ、采样时间t为2秒，接收数据宽度为16位，取获得的20000个接收数据平均值，即为系统的初始偏移电压值Vol。

101).显示延迟测量：a).默认设置灰度的三级跳变分别为第一级跳变level1、第二级跳变level2、第三级跳变level3为0、255、0，第一级跳变level1、第二级跳变level2、第三级跳变level3的持续时间T1、T2、T3为6帧、6帧、6帧，采样率f_s为10kHZ；b).运算生成默认设置灰度的第一级跳变level1的矩形测试图形在屏上显示，同时重复步骤100)的第b)步骤；c).上位机开始计时，等待第一级跳变level1的持续时间t₁＝6帧×(1/f)结束，f为刷新率，第一级跳变level1的持续时间结束后，运算生成第二级跳变level2的矩形测试图形在屏上显示；d).第二级跳变level2的持续时间t₂＝6帧×(1/f)结束后，运算生成第三级跳变level3的矩形测试图形在屏上显示；e).第三级跳变level3的持续时间t₃＝6帧×(1/f)结束后，调用串口serial的写类函数fwrite，发送[255 3 232 2]，下位机进入上传数据循环；f).重复步骤100)中的第d)步骤；g).上位机应用10点连续上升比较法在液晶响应曲线中寻找第一级跳变level1和第二级跳变level2的跳变起始时间f₁’，计算和显示延迟时间t_d＝t₁’-t₁。

102).伽马曲线测量：a).选择颜色白、红、绿或蓝，每种颜色的灰度从0到255逐级递增显示矩形测试图形；b).默认逐级灰度持续6(帧)，逐级灰度持续时间t_p＝6帧×(1/f)，f为刷新率；c).上位机初始化获取测试颜色，运算生成并显示白、红、绿或蓝的全黑测试图形；d).重复步骤100)中的第b)步骤；e).上位机开始计时，每隔t_p增加一级灰度刷新显示，逐级灰度持续时间t_p；f).当灰度达到127后调用串口serial的写类函数fwrite，发送[255 3 2322]，下位机进入上传数据循环，上位机重复步骤100)中的第d)步骤，接收前128级灰度数据；g).接收完成后上位机从128级灰度开始重复步骤102)中的第d)、e)、f)步骤；h).完成256级灰度的数据测量后将两段数据合并为完整的灰度～电压的伽马曲线，并将灰度～电压的伽马曲线归一化处理；i).按式L_out＝(L_W-L_B)×(G_in/G_W)^γ+L_B，归一化计算灰度～亮度的伽马曲线，其中L_out为输出亮度、L_W为最大亮度、L_B为最小亮度、G_in为输入灰度、G_W为最大灰度、γ是屏的伽马Gamma值；j).根据步骤102)中的第h)、i)步骤得出亮度～电压的归一化线性关系。

103).满量程测量：a).满量程增益调整分32档，默认初始化设置16档控制光电放大的初始增益；b).默认设置灰度为255、刷新率f_s为10kHZ、采样时间t为2秒，运算生成矩形测试图形在屏上显示；c).重复步骤100)中的第b)、c)、d)步骤，取测得的20000个接收数据平均值是V_s；d).如初始状态V_s＞4.5V，发送指令数组[255 3 232 3]，调用串口serial的写类函数fwrite，下位机扫描控制减小增益，直到V_s≤4.5V为止，满量程调整结束；e).如初始状态V_s＜4.5V，发送指令数组[255 3 232 4]，调用串口serial的写类函数fwrite，下位机扫描控制增大增益，一旦V_s＞4.5V，重复步骤103)中的第d)步骤。

手动测量：

200).测量设置：a).选择刷新率f_s是10kHZ至100kH_Z，间隔是10kH_Z；b).灰度模式下的设置均为可调灰度测试图形，即红色、绿色、黑色可选、第一级跳变level1、第二级跳变level2、第三级跳变level3的持续时间T1、T2、T3为自行设置帧数。

201).测量启动：a).重复步骤101)中的第b)、c)、d)、e)、f)步骤；b).只执行一次测量过程，将测得液晶响应曲线中每一个电压值减去系统的初始偏移电压值Vol、时间坐标减去延迟时间t_d；c).显示和保存液晶响应曲线。

202).参数计算：a).根据第一级跳变level1、第二级跳变level2的持续时间帧数确定液晶响应曲线的最大和最小平均值，取第一级跳变level1的中间2帧的平均值为液晶响应曲线的最小值，取第二级跳变level2的最后2帧的平均值为液晶响应曲线的最大值；b).定义液晶响应曲线LCRT上升沿的10％～90％时间为液晶响应上升时间LCRT-rising time，定义液晶响应曲线LCRT下降沿的90％～10％时间为液晶响应下降时间LCRT-falling time；c).根据

在瞬态响应曲线Y₀(t)上一帧时间宽度的移动窗口积分结果，计算得出运动图像响应曲线MPRC，其中τ＝-x_piT_f/v，x_pi是屏坐标、T_f是帧周期、v是方块图形运动速度、t是采样时间；d).重复步骤202)中的第a)步骤取得运动图像响应曲线MPRC的平均最小值和最大值；e).定义运动图像响应曲线MPRC上升沿的10％～90％时间为模糊边缘上升时间BET-rising time，定义运动图像响应曲线MPRC下降沿的90％～10％时间为模糊边缘下降时间BET-falling time。

自动测量：

300).测量设置：a).重复步骤200)中的第a)步骤，默认设置第一级跳变level1、第二级跳变level2、第三级跳变level3的持续时间T1、T2、T3为5帧、8帧、5帧；b).默认设置灰度数N_g＝16，在缺省灰度设定表格中自动生成16级灰度，在0～255级灰度区域中分为N_g级，相邻两个等级间隔相同，即0、16、32、48、64、80、96、112、128、144、160、176、192、208、224、255。

301).测量启动：a).自动顺序选择灰度设定表格中的两个灰度；b).重复步骤201)中的第a)、b)步骤；c).保存所有测得的瞬态响应曲线

M＝N_g(N_g+1)为组合总数、设置灰度数N_g＝16、t是采样时间；d).取已测得的第一级跳变level1、第二级跳变level2、第三级跳变level3为0、255、0的液晶响应曲线，重复步骤第101)中的第g)步骤，所有测量组的瞬态响应曲线以此跳变基点对齐显示。

302).参数计算：a).重复步骤202)中的第c)步骤；b).根据模糊边缘时间BET和延伸模糊边缘时间EBET之间的关系式EBET＝BET/(0.9-0.1)，运动图像响应时间MPRT按照不同灰度组合下的延伸模糊边缘时间EBET平均值计算，

i，j＝1，2，3….N。

下位机的运行流程包括时钟生成、指令接收、数据触发、缓存写入、数据上传、扫描控制，其步骤执行如下：

400).时钟生成：a).时钟锁相模块Pll将输入时钟inclk锁相为全局时钟outclk；b).根据分频系数divdata，时钟分频模块Ddd将全局时钟outclk分频为数据采集时钟adclk。

401).指令接收：a).读数据模块USBread接收下传的指令数组；b).读数据模块USBread以字节顺序将4个字节指令数组缓存于临时变量数组readdataout，其中高8位是运行启动识别符255，中间16位是数据采集时钟分频系数divdata，低8位是指令字1、2、3或4。

402).数据触发：a).查询指令字节值，赋指令字节值到两个临时变量，即第一临时变量tempa和第二临时变量tempb；b).将最新的指令字节赋给第一临时变量tempa，如tempa＝tempb，维持各使能信号不变，保持原运行功能，如tempa≠tempb，各使能信号发生变化，运行新功能；c).当第一临时变量tempa＝0，空闲待机状态，等待下一次测量开始；d).当第一临时变量tempa＝1，开始采集数据，并存储于缓存器RAM中；e).当第一临时变量tempa＝2，停止采集数据，读出缓存器RAM据上传；f).当第一临时变量tempa＝3，增益调整模块Amp开始进行减少增益调整；g).当第一临时变量tempa＝4，增益调整模块Amp开始进行增加增益调整。

403).缓存写入：a).当第一临时变量tempa＝1，打开缓存写模块RAMWrite，启动缓存器RAM写开始使能STARTRAMW；b).当缓存器RAM写开始使能STARTRAMW＝1、数据采集时钟adclk是上升沿时，采样点数计数器DATACOUNTER加1；c).当满足采样点数计数器DATACOUNTER＞3、数据采集时钟adclk＝1、缓存器RAM写开始使能STARTRAMW＝1的采集条件时，进入采集光电放大信号的循环；d).采集数据是12位，缓存器RAM的存取数据是16位，采集数据高四位补零后成为16位缓存数据DATARAM；e).当采集数据个数为N＝f_s×t、N＝f_s×T或N＝f_s×t_p时，数据采集结束，其中N为采样个数，f_s为采样率，t、t_p、T为校正测量、手动和自动测量时的采样时间。

404).数据上传：a).当第一临时变量tempa＝2，打开缓存读模块RAMRead和送数据模块USBSend，缓存器RAM读开始使能STARTRAMR＝1和USB上传使能usbsenden＝1，进入采集数据上传循环；b).当字节计数器datacounter[23:0]中的datacounter[1:0]＝[00]，数据上传寄存器dataout[15:0]得到第8位是标记位的低7位上传数据，当字节计数器datacounter[23:0]中的datacounter[1:0]＝[01]，数据上传寄存器dataout[15:0]得到第8位是标记位且第7、6位补0的高5位上传数据，当字节计数器datacounter[1:0]＝[10]，数据上传寄存器dataout[15:0]得到下一个上传数据；c).字节计数器datacounter[23:0]开始上传计数，数据上传寄存器dataout[15:0]中的数据开始上传，当上传数据为N＝f_s×t、N＝f_s×T或N＝f_s×t_p时，上传数据结束，其中N为采样个数，f_s为采样率，t、t_p、T为校正测量、手动和自动测量时的采样时间。

405).扫描控制：a).根据步骤103)中的第a)、b)、c)步骤，初始化增益调整，采集光电放大信号电压初始值上传；b).当第一临时变量tempa＝3时，增益调整模块Amp进入增益减小扫描控制，上调控制端

输出连续低电平信号，采集光电放大信号的转换电压当前值上传，当上位机满足满量程调整后，

变为高电平，增益减小调整结束；c).当第一临时变量tempa＝4时，增益调整模块AMp进入增益增大扫描控制，下调控制端输出连续低电平信号，采集光电放大信号的转换电压当前值上传，当增益减小调整结束，

变为高电平。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (3)

1.一种笔记本电脑显示屏亮度响应特性的测量方法，该方法用于笔记本电脑显示屏亮度响应特性的测量系统，该系统包括上位机笔记本电脑、下位机光电放大与数据采集器，上位机笔记本电脑在其显示屏上生成测试图形，下位机光电放大与数据采集器转换、放大、采集和传输笔记本电脑显示屏上的光信号，该光信号的数字量经通用串行总线接口传输至上位机笔记本电脑，并在上位机笔记本电脑中处理和计算；其特征在于：该测量方法包括上位机控制方法和下位机运行方法；上位机控制方法和下位机运行方法通过通用串行总线接口传输测量控制数据和瞬态响应特性数据；上位机控制方法执行校正测量、手动测量、自动测量，下位机运行方法执行时钟生成、指令接收、数据触发、缓存写入、数据上传、扫描控制。

2.根据权利要求1所述的笔记本电脑显示屏亮度响应特性的测量方法，其特征在于：上位机控制方法完成测量过程的校正测量、手动测量、自动测量，其控制步骤执行如下：

校正测量：

100).暗电流测量：

a).完全遮蔽光电放大与数据采集器的光强输入信号；

b).初始化后调用串口的写类函数，发送指令数组[255 3 232 1]，下位机进入采集光电放大信号的循环；

c).延时2秒后再调用串口serial的写类函数fwrite，发送指令数组[2553 232 2]，下位机进入上传数据循环；

d).调用串口的读类函数接收数据，接收数据个数为N＝f_s×t，即数据个数N为采样率f_s与采样时间t的乘积；

e).默认设置采样率f_s为10kHZ、采样时间t为2秒，接收数据宽度为16位，取获得的20000个接收数据平均值，即为系统的初始偏移电压值Vol；

101).显示延迟测量：

a).默认设置灰度的三级跳变分别为第一级跳变、第二级跳变、第三级跳变为0、255、0，第一级跳变、第二级跳变、第三级跳变的持续时间T1、T2、T3为6帧、6帧、6帧，采样率f_s为10kHZ；

b).运算生成默认设置灰度的第一级跳变的矩形测试图形在屏上显示，同时重复步骤100)的第b)步骤；

c).上位机开始计时，等待第一级跳变的持续时间t₁＝6帧×(1/f)结束，f为刷新率，第一级跳变的持续时间结束后，运算生成第二级跳变的矩形测试图形在屏上显示；

d).第二级跳变的持续时间t₂＝6帧×(1/f)结束后，运算生成第三级跳变的矩形测试图形在屏上显示；

e).第三级跳变的持续时间t₃＝6帧×(1/f)结束后，调用串口的写类函数，发送[255 3 232 2]，下位机进入上传数据循环；

f).重复步骤100)中的第d)步骤；

g).上位机应用10点连续上升比较法在液晶响应曲线中寻找第一级跳变和第二级跳变的跳变起始时间t₁’，计算和显示延迟时间t_d＝t₁’-t₁；t₁是第一级跳变level1的持续时间；

102).伽马曲线测量：

a).选择颜色白、红、绿或蓝，每种颜色的灰度从0到255逐级递增显示矩形测试图形；

b).默认逐级灰度持续6帧，逐级灰度持续时间t_p＝6帧×1/f，f为刷新率；

c).上位机初始化获取测试颜色，运算生成并显示白、红、绿或蓝的全黑测试图形；

d).重复步骤100)中的第b)步骤；

e).上位机开始计时，每隔t_p增加一级灰度刷新显示，逐级灰度持续时间t_p；

f).当灰度达到127后调用串口的写类函数，发送[255 3 232 2]，下位机进入上传数据循环，上位机重复步骤100)中的第d)步骤，接收前128级灰度数据；

g).接收完成后上位机从128级灰度开始重复步骤102)中的第d)、e)、f)步骤；

h).完成256级灰度的数据测量后将两段数据合并为完整的灰度～电压的伽马曲线，并将灰度～电压的伽马曲线归一化处理；

i).按式L_out＝(L_W-L_B)×(G_in/G_W)^γ+L_B，归一化计算灰度～亮度的伽马曲线，其中L_out为输出亮度、L_W为最大亮度、L_B为最小亮度、G_in为输入灰度、G_W为最大灰度、γ是屏的伽马Gamma值；

j).根据步骤102)中的第h)、i)步骤得出亮度～电压的归一化线性关系；

103).满量程测量：

a).满量程增益调整分32档，默认初始化设置16档控制光电放大的初始增益；

b).默认设置灰度为255、刷新率f_s为10kHZ、采样时间t为2秒，运算生成矩形测试图形在屏上显示；

c).重复步骤100)中的第b)、c)、d)步骤，取测得的20000个接收数据平均值是V_s；

d).如初始状态V_s＞4.5V，发送指令数组[255 3 232 3]，调用串口的写类函数，下位机扫描控制减小增益，直到V_s≤4.5V为止，满量程调整结束；

e).如初始状态V_s＜4.5V，发送指令数组[255 3 232 4]，调用串口的写类函数，下位机扫描控制增大增益，一旦V_s＞4.5V，重复步骤103)中的第d)步骤；手动测量：

200).测量设置：

a).选择刷新率f_s是10kH_Z至100kH_Z，间隔是10kH_Z；

b).灰度模式下的设置均为可调灰度测试图形，即红色、绿色、黑色可选、第一级跳变、第二级跳变、第三级跳变的持续时间T1、T2、T3为自行设置帧数；

201.测量启动：

a).重复步骤101)中的第b)、c)、d)、e)、f)步骤；

b).只执行一次测量过程，将测得液晶响应曲线中每一个电压值减去系统的初始偏移电压值Vol、时间坐标减去延迟时间t_d；

c).显示和保存液晶响应曲线；

202).参数计算：

a).根据第一级跳变、第二级跳变的持续时间帧数确定液晶响应曲线的最大和最小平均值，取第一级跳变的中间2帧的平均值为液晶响应曲线的最小值，取第二级跳变的最后2帧的平均值为液晶响应曲线的最大值；

b).定义液晶响应曲线上升沿的10％～90％时间为液晶响应上升时间，定义液晶响应曲线下降沿的90％～10％时间为液晶响应下降时间；

c).根据

在瞬态响应曲线Y₀(t)上一帧时间宽度的移动窗口积分结果，计算得出运动图像响应曲线，其中τ＝-x_piT_f/v，x_pi是屏坐标、T_f是帧周期、v是方块图形运动速度、t是采样时间；

d).重复步骤202)中的第a)步骤取得运动图像响应曲线的平均最小值和最大值；

e).定义运动图像响应曲线上升沿的10％～90％时间为模糊边缘上升时间，定义运动图像响应曲线MPRC下降沿的90％～10％时间为模糊边缘下降时间；

自动测量：

300).测量设置：

a).重复步骤200)中的第a)步骤，默认设置第一级跳变、第二级跳变、第三级跳变的持续时间T1、T2、T3为5帧、8帧、5帧；

b).默认设置灰度数N_g＝16，在缺省灰度设定表格中自动生成16级灰度，在0～255级灰度区域中分为N_g级，相邻两个等级间隔相同，即0、16、32、48、64、80、96、112、128、144、160、176、192、208、224、255；

301).测量启动：

a).自动顺序选择灰度设定表格中的两个灰度；

b).重复步骤201)中的第a)、b)步骤；

c).保存所有测得的瞬态响应曲线

M＝N_g(N_g+1)为组合总数、设置灰度数N_g＝16、t是采样时间；

d).取已测得的第一级跳变、第二级跳变、第三级跳变为0、255、0的液晶响应曲线，重复步骤第101)中的第g)步骤，所有测量组的瞬态响应曲线以此跳变基点对齐显示；

302).参数计算：

a).重复步骤202)中的第c)步骤；

b).根据模糊边缘时间BET和延伸模糊边缘时间EBET之间的关系式EBET＝BET/(0.9-0.1)，运动图像响应时间按照不同灰度组合下的延伸模糊边缘时间EBET平均值计算，i，j＝1，2，3....N。

3.根据权利要求1所述的笔记本电脑显示屏亮度响应特性的测量方法，其特征在于：下位机运行方法完成测量过程中的时钟生成、指令接收、数据触发、缓存写入、数据上传、扫描控制，其运行步骤执行如下：

400).时钟生成：

a).时钟锁相模块将输入时钟锁相为全局时钟；

b).根据分频系数，时钟分频模块将全局时钟分频为数据采集时钟；

401).指令接收：

a).读数据模块接收下传的指令数组；

b).读数据模以字节顺序将4个字节指令数组缓存于临时变量数组，其中高8位是运行启动识别符255，中间16位是数据采集时钟分频系数，低8位是指令字1、2、3或4；

402).数据触发：

a).查询指令字节值，赋指令字节值到两个临时变量，即第一临时变量tempa和第二临时变量tempb；

b).将最新的指令字节赋给第一临时变量tempa，如tempa＝tempb，维持各使能信号不变，保持原运行功能，如tempa≠tempb，各使能信号发生变化，运行新功能；

c).当第一临时变量tempa＝0，空闲待机状态，等待下一次测量开始；

d)当第一临时变量tempa＝1，开始采集数据，并存储于缓存器RAM中；

e).当第一临时变量tempa＝2，停止采集数据，读出缓存器RAM据上传；

f).当第一临时变量tempa＝3，增益调整模块Amp开始进行减少增益调整；

g).当第一临时变量tempa＝4，增益调整模块Amp开始进行增加增益调整；

403).缓存写入：

a).当第一临时变量tempa＝1，打开缓存写模块，启动缓存器写开始使能；

b).当缓存器写开始使能＝1、数据采集时钟是上升沿时，采样点数计数器加1；

c).当满足采样点数计数器＞3、数据采集时钟＝1、缓存器写开始使能＝1的采集条件时，进入采集光电放大信号的循环；

d).采集数据是12位，缓存器RAM的存取数据是16位，采集数据高四位补零后成为16位缓存数据；

e).当采集数据个数为N＝f_s×t、N＝f_s×或N＝f_s×t_p时，数据采集结束，其中N为采样个数，f_s为采样率，t、t_p、t为校正测量、手动和自动测量时的采样时间；

404).数据上传：

a).当第一临时变量tempa＝2，打开缓存读模块和送数据模块，缓存器读开始使能＝1和串行总线上传使能usbsenden＝1，进入采集数据上传循环；

b).当字节计数器datacounter[23:0]中的datacounter[1:0]＝[00]，数据上传寄存器dataout[15:0]得到第8位是标记位的低7位上传数据，当字节计数器datacounter[23:0]中的datacounter[1:0]＝[01]，数据上传寄存器dataout[15:0]得到第8位是标记位且第7、6位补0的高5位上传数据，当字节计数器datacounter[1:0]＝[10]，数据上传寄存器dataout[15:0]得到下一个上传数据；

c).字节计数器datacounter[23:0]开始上传计数，数据上传寄存器dataout[15:0]中的数据开始上传，当上传数据为N＝f_s×t、N＝f_s×T或N＝f_s×t_p时，上传数据结束，其中N为采样个数，f_s为采样率，t、t_p、T为校正测量、手动和自动测量时的采样时间；

405).扫描控制：

a).根据步骤103)中的第a)、b)、c)步骤，初始化增益调整，采集光电放大信号电压初始值上传；

b).当第一临时变量tempa＝3时，增益调整模块Amp进入增益减小扫描控制，上调控制端

输出连续低电平信号，采集光电放大信号的转换电压当前值上传，当上位机满足满量程调整后，

变为高电平，增益减小调整结束；

c).当第一临时变量tempa＝4时，增益调整模块Amp进入增益增大扫描控制，下调控制端

输出连续低电平信号，采集光电放大信号的转换电压当前值上传，当增益减小调整结束，

变为高电平。

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