CN109741706B - 一种led显示伽马校正实现和低灰增强的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及LED照明及显示技术领域，具体涉及一种LED显示伽马校正实现和低灰增强的方法，通过分段拟合的方法将256级灰阶数据转换成伽马校正4096级灰阶数据或者伽马校正65536级灰阶数据，在低灰段保持伽马4096级灰阶有效输出脉宽不变，拓展输出周期，在高灰段保持伽马4096级灰阶输出，通过分段拟合的方式解决了实现伽马高灰阶数据转化成本高和实现复杂的问题，同时解决了伽马4096级灰阶转换低灰段灰阶丢失的现象，另外，通过对伽马4096级灰阶显示做特殊处理来实现伽马65536级灰阶的显示效果，解决拍摄出现条纹的问题。
Description
技术领域
本发明涉及LED照明及显示技术领域，尤其涉及一种LED显示伽马校正实现和低灰增强的方法。
背景技术
随着城市的不断发展，城市居民的生活水平不断提高，人们对于景观照明的需求也从基本的“亮起来”提高到“美起来”的程度，需求的改变促进了技术的升级，LED照明逐步从最初的常亮升级到256级灰阶显示，接着又在256级灰阶显示的基础上出现了伽马校正4096级灰阶显示或者伽马校正65536级灰阶显示的新技术。
显示灰阶的提升大大提高了LED景观照明的显示细腻度，但同时也带来了两个新的问题：1、实现伽马校正高灰阶应用增加了产品成本；2、显示灰阶的提高导致显示刷新率下降，人眼看起来显示正常的画面在相机等拍摄设备面前会产生条纹。
具体来讲，在景观照明领域，将256级灰阶显示转换成伽马校正4096级灰阶显示或者伽马校正65536级灰阶显示通常有两种做法。第一，通过伽马校正公式(y＝((n/255)a)*65535)来转换，其中y表示转换成伽马校正高灰阶之后的灰阶数据，其中n为256级灰阶显示的输入数据，a为校正的伽马值(一般取值2.2)，以转换伽马校正65536级灰阶显示为例，由上述公式可知，只要将256级灰阶显示数据输入上述公式就能得到伽马校正65536级灰阶显示数据，但此公式涉及到幂函数运算，在电路上实现复杂且运算时间长，很难达到实时解码显示的要求，因此很少被采用；第二，采用查找表的方式，首先通过计算将转换好的伽马校正65536级灰阶显示数据存入一个存储空间，然后通过查找地址的方式将256级灰阶显示数据与存储的伽马校正65536级灰阶显示数据一一对应，从而在短时间内实现数据转换，但储存空间的引入却导致了产品成本的提高。
因此，有必要进行开发研究，以提供一种解决上述目前现有技术存在缺陷的技术方案，解决现有实现伽马校正高灰阶应用产品成本增加及在拍摄设备面前会产生条纹的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED显示伽马校正实现和低灰增强的方法，通过分段拟合的方法将256级灰阶数据转换成伽马校正4096级灰阶数据或者伽马校正65536级灰阶数据，在低灰段保持伽马4096级灰阶有效输出脉宽不变，拓展输出周期，在高灰段保持伽马4096级灰阶输出，解决了现有伽马校正高灰阶应用产品成本增加及拍摄画面会产生条纹的缺陷。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种LED显示伽马校正实现和低灰增强的方法，通过分段拟合的方法将256级灰阶数据转换成伽马校正4096级灰阶数据或者伽马校正65536级灰阶数据。
进一步地，所述分段拟合的方法包括针对低灰段丢辉现象采用的y＝x拟合方式。
一种LED显示伽马校正实现和低灰增强的方法，在低灰段保持伽马4096级灰阶有效输出脉宽不变，拓展输出周期实现伽马65536级灰阶显示的效果，在高灰段保持伽马4096级灰阶输出的高刷新率来避免拍摄画面出现条纹。
进一步地，所述伽马4096级灰阶输出周期和伽马65536级灰阶输出周期在1级灰阶的有效脉宽值一致的前提下满足16倍的关系。
进一步地，所述伽马4096灰阶灰度值与伽马65536灰阶灰度值在高灰段保持16倍的关系。
进一步地，所述低灰段是指256级灰阶值大于或等于4096级灰阶值时对应的伽马4096级灰阶或者伽马65536级灰阶。
进一步地，所述高灰段是指256级灰阶值小于4096级灰阶值时对应的伽马4096级灰阶或者伽马65536级灰阶。
相较于现有技术，本发明LED显示伽马校正实现和低灰增强的方法通过分段拟合的方式解决了实现伽马高灰阶数据转化成本高和实现复杂的问题，同时解决了伽马4096级灰阶转换低灰段灰阶丢失的现象，另外，通过对伽马4096级灰阶显示做特殊处理来实现伽马65536级灰阶的显示效果，解决拍摄出现条纹的问题。
附图说明
图1为本发明方法的伽马校正曲线图。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
本发明一实施例在分析了背景技术所述的方法后提出了一种新的方法，在不引入存储空间增加成本的条件下实现伽马校正高灰阶显示数据转换输出，如图1伽马校正曲线图所示，x轴表示数据输入，y轴表示数据输出，y1曲线表示伽马校正曲线，y2～6表示根据伽马校正曲线分段拟合的直线，我们知道拟合的直线越多，分段越详细则拟合的曲线越真实，在本实施例中仅以拟合5段直线进行说明，但并不局限与此。在实际应用上，通过与实际伽马显示效果的对比可以获取一个合理的分段值，这样一个完整的幂指数函数就被分解成多个一次函数，而一次函数在电路上实现是非常简单的且运算快，从而实现在不引入存储空间增加成本的条件下实现了伽马校正高灰阶显示数据的转换输出。
具体地，如表1所示，通过伽马校正公式(y＝((n/255)a)*65535)列出256级灰阶值和伽马校正4096级灰阶值、伽马校正65536级灰阶值的对应关系，在本实施例中仅列出1～26级灰阶值的对应关系。
表1：1～26级灰阶值数据：
| 256级灰阶值 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 伽马校正4096级灰阶值 | 0.0 | 0.1 | 0.2 | 0.4 | 0.7 | 1.1 | 1.5 | 2 | 3 |
| 伽马校正65536级灰阶值 | 0.3 | 1.5 | 3.7 | 7 | 11 | 17 | 24 | 32 | 42 |
| 256级灰阶值 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| 伽马校正4096级灰阶值 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 11 | 12 |
| 伽马校正65536级灰阶值 | 53 | 65 | 79 | 94 | 111 | 129 | 148 | 169 | 192 |
| 256级灰阶值 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | |
| 伽马校正4096级灰阶值 | 14 | 15 | 17 | 19 | 21 | 23 | 25 | 27 | |
| 伽马校正65536级灰阶值 | 216 | 242 | 270 | 299 | 330 | 362 | 396 | 432 |
由于灰阶脉冲宽度调制(下文用PWM表示)输出无法表示小数，从表1中可以看出，在伽马校正4096级灰阶低灰段会出现丢灰现象，具体地，在256级灰阶值从1变化到5时，伽马校正4096级灰阶值在取整后只能表示出一种灰阶值，这就导致了在实际显示中5级灰阶只能表达出一种亮度，产生丢灰。
具体地，为了避免产生丢灰现象，结合图1所示的分段拟合方法，在低灰段选取一条合适的拟合曲线来避免产生丢灰现象，如表2所示。
表2:1～25级灰阶拟合直线y＝x后的灰阶值数据：
| 256级灰阶值 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 伽马校正4096级灰阶值 | 0.0 | 0.1 | 0.2 | 0.4 | 0.7 | 1.1 | 1.5 | 2 | 3 |
| 拟合伽马校正4096级灰阶值 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 256级灰阶值 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| 伽马校正4096级灰阶值 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 11 | 12 |
| 拟合伽马校正4096级灰阶值 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| 256级灰阶值 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | ||
| 伽马校正4096级灰阶值 | 14 | 15 | 17 | 19 | 21 | 23 | 25 | ||
| 拟合伽马校正4096级灰阶值 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 |
从表2中可以看出，拟合后的伽马校正4096级灰阶值和256级灰阶值一样，每一级灰阶均有独立的数据一一对应，从而避免在伽马校正4096级灰阶低灰段出现的丢灰现象。
在本发明另一实施例中，PWM输出以4KHz频率刷新，刷新周期为250μs，根据公式t＝n/N*T(n为当前输入灰阶值，N为灰度等级，256级则取值255,4096级则取值4095，T为刷新周期，t为当前输入灰阶值对应的有效脉宽值)列出表3。
表3：1～25级灰阶对应的有效脉宽值：
从表3中可以看出，在PWM输出以4KHz频率刷新下，256级灰阶的1级灰阶有效脉宽值为0.98μs，而拟合的伽马校正4096级灰阶有效脉宽值为61ns，若进一步将灰阶提高到65536级灰阶，则在PWM输出以4KHz频率刷新下1级灰阶的有效脉宽值为3.8ns，在实际中，受器件主频和驱动开关能力的限制，PWM的最小脉宽不能无限小，比如说，在主频频率为20MHz下，PWM输出的最小脉宽值为50ns，在65536级灰阶输出下刷新频率只能达到328Hz，这样就会出现拍摄条纹现象，在进行的拍摄测试中发现，在高灰阶段拍摄条纹明显，但显示处在低灰阶段时，拍摄条纹现象在很大程度上会得到降低，不易发觉，基于这一测试发现，将伽马校正4096级灰阶做特殊处理来实现伽马校正65536级灰阶输出的方法。
具体地，确定PWM输出的最小脉宽值为50ns，则拟合伽马4096级灰阶周期为205μs，伽马65536级灰阶周期为3277μs，所述拟合伽马4096级灰阶周期和伽马65536级灰阶周期之间满足16倍的关系。
具体地，在低灰段基于伽马4096级灰阶保持有效输出脉宽不变，拓展输出周期来实现伽马65536级灰阶显示的效果，在高灰段保持伽马4096级灰阶输出的高刷新率来避免拍摄画面出现条纹的现象，如表4所示。
表4：低灰段256级灰阶、拟合后的伽马4096级灰阶和伽马65536级灰阶：
| 256级灰阶值 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 拟合伽马4096级灰阶值 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 伽马65536级灰阶值 | 1 | 2 | 4 | 7 | 11 | 17 | 24 | 32 | 42 |
| 256级灰阶值 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| 拟合伽马4096级灰阶值 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| 伽马65536级灰阶值 | 53 | 65 | 79 | 94 | 111 | 129 | 148 | 169 | 192 |
| 256级灰阶值 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | ||
| 拟合伽马4096级灰阶值 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | ||
| 伽马65536级灰阶值 | 216 | 242 | 270 | 299 | 330 | 362 | 396 |
从表4中可以看出，当256级灰阶值为1时，拟合伽马4096级灰阶值和伽马65536级灰阶值经过取整后均为1，两者输出的有效脉宽值均为50ns；如果基于50ns的有效脉宽值不变，将拟合伽马4096级灰阶输出周期拓展至3277μs，则此时拟合伽马4096级灰阶的显示效果与伽马65536级灰阶的显示效果一致。
在本发明实施例中，当256级灰阶值为4时，拟合伽马4096级灰阶值为4，拟合伽马4096级灰阶输出的有效脉宽值为200ns，伽马65536级灰阶值为7，伽马65536级灰阶输出的有效脉宽值为350ns；如果基于200ns的有效脉宽值不变，将拟合伽马4096级灰阶输出周期拓展至伽马65536级灰阶输出周期的一半，则3277μs周期内拟合伽马4096级灰阶输出的有效脉宽值为400ns，而伽马65536级灰阶输出的有效脉宽值为350ns，即在有效脉宽值基本一致的条件下将刷新率提高了一倍。
在本发明实施例中，当256级灰阶值为8时，拟合伽马4096级灰阶值为8，拟合伽马4096级灰阶输出的有效脉宽值为400ns，伽马65536级灰阶值为32，伽马65536级灰阶输出的有效脉宽值为1600ns；如果基于400ns的有效脉宽值不变，将拟合伽马4096级灰阶输出周期拓展至伽马65536级灰阶输出周期的四分之一，则3277μs周期内拟合伽马4096级灰阶输出的有效脉宽值为1600ns，而伽马65536级灰阶输出的有效脉宽值为1600ns，即在有效脉宽值一致的条件下将刷新率提高了四倍。
如表4中对应值类推，当256级灰阶值达到25以后时，拟合伽马4096灰度值与伽马65536灰度值基本保持16倍的关系，而所述拟合伽马4096级灰阶周期和伽马65536级灰阶周期之间同样满足16倍的关系，此时在有效脉宽值一致的条件下，拟合伽马4096级灰阶显示效果与伽马65536级灰阶显示效果基本一致，因此只需保持拟合伽马4096级灰阶输出即可。
本发明实施例在低灰段保持拟合伽马4096级灰阶的有效脉宽值不变，拓展其输出周期来实现伽马65536级灰阶的低灰显示效果；在高灰段保持拟合伽马4096级灰阶的高刷新率输出，从而达到高灰阶显示效果且拍摄无条纹。
需要说明的是，本发明实施例中所述的高、低灰段是以256级灰阶值大于或等于4096级灰阶值的交叉点作为高、低灰段的分界点，具体来说，所述低灰段是指256级灰阶值大于或等于4096级灰阶值时对应的伽马4096级灰阶或者伽马65536级灰阶，所述高灰段是指256级灰阶值小于4096级灰阶值时对应的伽马4096级灰阶或者伽马65536级灰阶，但不限于以此作为划分高、低灰段的唯一依据，依据实际情况选择划分高、低灰段的分界点均属于本发明方法，另外本发明实施例是在GAMMA值为2.2时的对应数据，在GAMMA取值变化时，本发明实施例中的数据会有相应变化。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (1)
1.一种LED显示伽马校正实现和低灰增强的方法，其特征在于：通过分段拟合的方法将256级灰阶数据转换成伽马校正4096级灰阶数据或者伽马校正65536级灰阶数据，所述分段拟合采用y=x拟合方式；
低灰段基于所述伽马4096级灰阶有效输出脉宽保持不变，拓展输出周期来实现伽马65536级灰阶显示的效果；
在高灰段保持伽马4096级灰阶输出的高刷新率来避免拍摄画面出现条纹的现象；
当256级灰阶值达到25以后时，拟合伽马4096级灰阶周期和伽马65536级灰阶周期在有效脉宽值一致的前提下满足16倍的关系；
当256级灰阶值达到25以后时，拟合伽马4096灰阶灰度值与伽马65536灰度值保持16倍的关系。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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