CN114023276A - 液晶显示装置自适应柔和显示控制方法、控制系统、控制装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

液晶显示装置自适应柔和显示控制方法、控制系统、控制装置及计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了液晶显示装置自适应柔和显示控制方法、控制系统、控制装置及计算机可读存储介质，其中显示控制方法首先确定在当前环境光照强度下需要输出给人眼的光照强度值；接着，确定当前环境光照强度下要显示的内容的颜色深度，计算出对应的调节系数；然后根据PWM值与发光单元的光照强度值的关系，结合上述两步骤得到的数据计算出应输出给发光单元的PWM值并通过PWM控制电路输出所述PWM值。本方案除了考虑环境亮度，还将要显示内容的颜色深度作为关键考量参数，在计算PWM值时，根据要显示内容的颜色深度计算出的对应的调节系数并带入到常规的PWM值计算公式中，从而可以有效地使得最终计算出的PWM值能够使不同内容下的显示亮度能够令人眼更舒适，更友好。

Description

液晶显示装置自适应柔和显示控制方法、控制系统、控制装置 及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及显示控制领域，尤其是液晶显示装置自适应柔和显示控制方法、控制系统、控制装置及计算机可读存储介质。
背景技术
液晶液晶显示装置是一种借助于薄膜晶体管驱动的有源矩阵液晶液晶显示装置，它主要是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。其工作原理是，在电场的作用下，利用液晶分子的排列方向发生变化，使外光源透光率改变（调制），完成电——光变换，再利用R、G、B三基色信号的不同激励，通过红、绿、蓝三基色滤光膜，完成时域和空间域的彩色重显。
现有的液晶液晶显示装置在进行显示时，通常会通过光照传感器采集相应的环境光照强度，进而调整液晶液晶显示装置的显示亮度，这种调节虽然能够一定程度上适应人眼对不同环境下显示亮度的需求，但是由于液晶显示装置要显示的内容的颜色深度是时刻变化的，不同颜色深度下，需要透过液晶的光量显然是不同的，而现有的显示控制方法没有考虑到这一点。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种液晶显示装置自适应柔和显示控制方法、控制系统、控制装置及计算机可读存储介质。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
液晶显示装置自适应柔和显示控制方法，通过调节PWM值控制液晶显示装置的发光单元的亮度，包括如下步骤：
S1,接收光照传感器的信号，确定在当前环境光照强度下需要输出给人眼的光照强度值；
S2,接收液晶显示装置控制信号确定当前环境光照强度下要显示的内容的颜色深度，计算出对应的调节系数；
S3，根据PWM值与发光单元的光照强度值的关系，结合所述S1中确定的需要输出给人眼的光照强度值及所述S2中得到的调节系数，计算出应输出给发光单元的PWM值；
S4，控制发光单元的PWM控制电路输出S3中得出的所述PWM值。
优选的，所述的液晶显示装置自适应柔和显示控制方法的所述S1中，不同环境光照强度与其对应的需要输出给人眼的光照强度值存储在一个数组中，在接收到光照传感器的信号时，通过查询数组确定需要输出给人眼的光照强度值。
优选的，所述的液晶显示装置自适应柔和显示控制方法的所述S2包括如下步骤：
S21,获取显示内容数据，计算当前要显示的内容的全部像素的RGB值总和；
S22,将所述的RGB值之和进行归一化处理，得到归一化值；
S23,用1减去S22得到归一化值得到所述调节系数。
优选的，所述的液晶显示装置自适应柔和显示控制方法中，在归一化处理时，将所述RGB值之和映射到(0.1～1.0)窗口。
优选的，所述的液晶显示装置自适应柔和显示控制方法中，在归一化处理时，将所述RGB值之和映射到(0.5～1.0)窗口。
优选的，所述的液晶显示装置自适应柔和显示控制方法中，所述S3中，发光单元的光照强度值与PWM值满足如下关系式：
Lx=β×P／255×Lmax；
其中，Lx为考虑补偿系数后的发光单元输出的光照强度值；β为补偿系数， P为应输出给发光单元的PWM值；Lmax为发光单元的最大光照强度值。
优选的，所述的液晶显示装置自适应柔和显示控制方法中，所述S3中，应输出给发光单元的PWM值P根据如下公式计算：
αP×P=255×Lu/[Lmax×(1-C)]
其中，αP是由数组α[255]中查询确定的补偿系数β，所述数组α[255]中存储有与未考虑补偿系数β前的PWM值对应的补偿系数β；所述补偿系数是根据人眼实际感官亮度与PWM值对应的关系及发光单元的亮度与PWM值对应的关系来确定；P为应输出给发光单元的PWM值；Lu为当前检测到的环境光照强度下需要输出给人眼的光照强度值；Lmax为发光单元的最大光照强度值；C为归一化值；
实际计算时，先根据上述公式求出αP×P的值，然后通过循环查询数组α[255]获得αP值后运算得出P值。
液晶显示装置显示控制系统，包括
光照强度值确定单元,用于接收光照传感器的信号，确定在当前环境光照强度下需要输出给人眼的光照强度值；
调节系数计算单元,用于接收液晶显示装置控制信号确定当前环境光照强度下要显示的内容的颜色深度，计算出对应的调节系数；
PWM值计算单元，根据PWM值与发光单元的光照强度值的关系，结合所述光照强度值确定单元中确定的需要输出给人眼的光照强度值及所述调节系数计算单元得到的调节系数，计算出应输出给发光单元的PWM值；
执行单元，用于控制发光单元的PWM控制电路输出PWM值计算单元得出的所述PWM值。
控制装置，包括
存储器，用于存储可执行指令；
处理器；所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述任一项的液晶显示装置自适应柔和显示控制方法的步骤。
计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项的液晶显示装置自适应柔和显示控制方法的步骤。
本发明技术方案的优点主要体现在：
本方案在控制液晶显示装置的显示亮度时，除了考虑环境亮度，同时，将要显示内容的颜色深度作为关键考量参数，在计算PWM值时，根据要显示内容的颜色深度计算出的对应的调节系数并带入到常规的PWM值计算公式中，从而可以有效地使得最终计算出的PWM值能够使不同内容下的显示亮度能够令人眼更舒适，更友好。
本方案的在对颜色深度进行考虑时，采用直接计算RGB值之和的方式，计算仅为简单的求和，易于实现且效率、准确性高，同时在进行归一化处理时，通过对窗口的选择，能够有效地避免关闭液晶显示装置的问题，同时在(0.5~1.0)的窗口范围内，可以使补偿更缓和，避免变换程度过大，造成较大的补偿差异。
说明书附图
图1是本发明中根据韦伯定律绘制的人眼实际感官亮度与PWM值的关系曲线及发光单元的亮度与PWM值的关系曲线。
具体实施方式
本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
需要说明的是，本发明公开的说明书和权利要求书的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便本发明公开的实施例能够以除实施例描述以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何 变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
下面结合附图对本发明揭示的液晶显示装置自适应柔和显示控制方法进行阐述，所述的显示控制方法可以用于各种液晶液晶显示装置的显示控制，其通过调节液晶控制电路输出的PWM值（占空比值）来控制发光单元（LED背光灯）的亮度，具体包括如下步骤：
S1,接收光照传感器的信号，确定在当前环境光照强度下需要输出给人眼的光照强度值；此处，通过光照传感器检测环境光照强度的过程为现有技术，此处不作赘述。在执行S1步骤时，我们将不同环境光照强度与其对应的需要输出给人眼的光照强度值存储在一个数组Lu[255]中。在通过外部光照传感器采集到当前的环境光照强度后，通过查询数组Lu[255]可以确定在当前环境光照强度下需要输出给人眼的光照强度值为Lu[Lw×255]。
S2,接收显示内容的数据，确定当前环境光照强度下要显示的内容的颜色深度，计算出对应的调节系数。之所以要根据液晶显示装置对需要输送到人员的光照强度值进行调节，这是由于：发光单元发出的光透过液晶的量与液晶显示的内容的颜色深度有关，颜色越深，透过的光越小，反之越大。例如显示黑色内容时比显示白色内容时，发光单元发出的光能透过液晶的光照强度值有几十倍的差别，这就导致即使在相同背光的条件下不同的显示界面给人的感官就有很大的差别。
由于液晶显示控制电路输出到液晶显示装置的每个像素由三个颜色分量RGB组成,一个分量由一个BYTE（8bit）数据构成，每一个像素点的颜色深度我们可以简化成三个颜色分量的RGB值之和S=R+G+B; 实际计算时，通过颜色深度计算单元实时读取显存中的数据，并对显存中所有数据进行求和，即得到当前显示内容的全部像素的RGB值总和Sm（总颜色深度值），这个值非常大，不能通过常规的程序计算出来，否则会溢出，因此，需要进行归一化处理，RGB值总和在归一化处理后得到的归一化值C。
窗口大小决定了调节地可行性及变化程度，发明人经过大量的研究发现，当将归一化值C映射到窗口(0～0.1)时,将有可能会关闭背光，这与实际显示需要不符合，因此较优的是使窗口为(0.1～1)，更优的是将该值C映射到窗口(0.5～1.0)的区间。由于RGB值总和Sm越大，透过的光越大（液晶每个像素点的RGB值全为255时是白色），因此实际补偿时的调节系数为(1-C)。
S3，根据PWM值与发光单元的光照强度值的关系，结合所述S1中确定的需要输出给人眼的光照强度值及所述S2中得到的调节系数，计算出应输出给发光单元的PWM值。
根据公知技术可知：LED的光照强度值与PWM值的关系式为：
Lx=P/255xLmax;其中Lx为液晶显示装置的发光单元输出的光照强度值，P为PWM控制电路当前输出的PWM值；Lmax为发光单元的最大光照强度值。由上可以看出：发光单元的实际光照强度值与PWM值成线性比例关系。
根据韦伯定律，人眼对光线强度的刺激感受是非线性的，可以知道人眼实际感官亮度与PWM值并不是成线性比例关系。因此需要在计算出常规的PWM值的基础上增加一个补偿系数β，从而最终发光单元输出的光照强度值与PWM值的关系式为：Lx=β×P／255×Lmax。
附图1示出了根据韦伯定律确定的人眼实际感官亮度与占空比的曲线（此处曲线的确定过程为现有技术，不是本方案的创新，在此不作赘述）及发光单元的亮度与占空比的曲线。从附图1上，我们可以看出：当PWM值使发光单元的亮度为20%的时候，人眼实际感官亮度已经接近50%，此时补偿系数β=20%/50%=0.2/0.5=0.4。如果PWM的控制数据按照8位宽度计算的话，当PWM控制寄存器为255/2=128时，PWM为50%的输出，此时，存储补偿系数的数组α[255]中的α[128]=0.4。对于所述数组α[255]中的其它值，我们同样可以根据上述两条曲线，通过计算机分别算出这255个常数，从而最后得到一个存储有补偿系数β与PWM值对应的数组α[255]，并将该数组α[255]存储到程序中以备后续计算使用。
因此控制软件表达式为：Lx=αP×P／255×Lmax。
由于根据当前环境光照强度确定的要输出到人眼的光照强度值Lu[Lw×255]即为液晶显示装置的发光单元输出的光照强度值Lx，考虑调节系数后可以得到关系式：Lu[Lw×255]=αP×P／255×Lmax×(1-C)。
最终，应输出给发光单元的PWM值P根据关系式：αP×P=Lu[Lw×255]×255／[Lmax×(1-C)]计算。
实际运算时，可以先根据Lu[Lw×255]×255／[Lmax×(1-C)]计算出未考虑补偿系数β时的PWM值，然后，通过软件循环数组α[255]并获得与未考虑补偿系数β时的PWM值对应的αP（补偿系数β）后运算得出P值, 软件循环计算得出P值的过程为已知技术，在此不作赘述,因此通过最多255次的查询计算既可得出未知数P值，本步骤中。
S4，控制发光单元的PWM控制电路输出S3中得出的所述PWM值。
实施例2
本实施例揭示了液晶显示装置显示控制系统，包括
光照强度值确定单元,用于接收光照传感器的信号，确定在当前环境光照强度下需要输出给人眼的光照强度值；
调节系数计算单元,用于接收液晶显示装置控制信号确定当前环境光照强度下要显示的内容的颜色深度，计算出对应的调节系数；
PWM值计算单元，根据PWM值与发光单元的光照强度值的关系，结合所述光照强度值确定单元中确定的需要输出给人眼的光照强度值及所述调节系数计算单元得到的调节系数，计算出应输出给发光单元的PWM值；
执行单元，用于控制发光单元的PWM控制电路输出PWM值计算单元得出的所述PWM值。
实施例3
控制装置，包括
存储器，用于存储可执行指令；
处理器；所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述实施例1的液晶显示装置自适应柔和显示控制方法的步骤。
实施例4
计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例1的液晶显示装置自适应柔和显示控制方法的步骤。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.液晶显示装置自适应柔和显示控制方法，通过调节PWM值控制液晶显示装置的发光单元的亮度，其特征在于：包括如下步骤：
S1,接收光照传感器的信号，确定在当前环境光照强度下需要输出给人眼的光照强度值；
S2,接收液晶显示装置控制信号确定当前环境光照强度下要显示的内容的颜色深度，计算出对应的调节系数；
S3，根据PWM值与发光单元的光照强度值的关系，结合所述S1中确定的需要输出给人眼的光照强度值及所述S2中得到的调节系数，计算出应输出给发光单元的PWM值；
S4，控制发光单元的PWM控制电路输出S3中得出的所述PWM值。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置自适应柔和显示控制方法，其特征在于：所述S1中，不同环境光照强度与其对应的需要输出给人眼的光照强度值存储在一个数组中，在接收到光照传感器的信号时，通过查询数组确定需要输出给人眼的光照强度值。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置自适应柔和显示控制方法，其特征在于：所述S2包括如下步骤：
S21,获取显示内容数据，计算当前要显示的内容的全部像素的RGB值总和；
S22,将所述的RGB值之和进行归一化处理，得到归一化值；
S23,用1减去S22得到归一化值得到所述调节系数。
4.根据权利要求3所述的液晶显示装置自适应柔和显示控制方法，其特征在于：在归一化处理时，将所述RGB值之和映射到(0.1～1.0)窗口。
5.根据权利要求3所述的液晶显示装置自适应柔和显示控制方法，其特征在于：在归一化处理时，将所述RGB值之和映射到(0.5～1.0)窗口。
6.根据权利要求3所述的液晶显示装置自适应柔和显示控制方法，其特征在于：所述S3中，发光单元的光照强度值与PWM值满足如下关系式：
Lx=β×P／255×Lmax；
其中，Lx为考虑补偿系数后的发光单元输出的光照强度值；β为补偿系数，P为应输出给发光单元的PWM值；Lmax为发光单元的最大光照强度值。
7.根据权利要求3所述的液晶显示装置自适应柔和显示控制方法，其特征在于：所述S3中，应输出给发光单元的PWM值P根据如下公式计算：
αP×P=255×Lu/[Lmax×(1-C)]
其中，αP是由数组α[255]中查询确定的补偿系数β，所述数组α[255]中存储有与未考虑补偿系数β前的PWM值对应的补偿系数β；所述补偿系数是根据人眼实际感官亮度与PWM值对应的关系及发光单元的亮度与PWM值对应的关系来确定；P为应输出给发光单元的PWM值；Lu为当前检测到的环境光照强度下需要输出给人眼的光照强度值；Lmax为发光单元的最大光照强度值；C为归一化值；
实际计算时，先根据上述公式求出αP×P的值，然后通过循环查询数组α[255]获得αP值后运算得出P值。
8.液晶显示装置显示控制系统，其特征在于：包括
光照强度值确定单元,用于接收光照传感器的信号，确定在当前环境光照强度下需要输出给人眼的光照强度值；
调节系数计算单元,用于接收液晶显示装置控制信号确定当前环境光照强度下要显示的内容的颜色深度，计算出对应的调节系数；
PWM值计算单元，根据PWM值与发光单元的光照强度值的关系，结合所述光照强度值确定单元中确定的需要输出给人眼的光照强度值及所述调节系数计算单元得到的调节系数，计算出应输出给发光单元的PWM值；
执行单元，用于控制发光单元的PWM控制电路输出PWM值计算单元得出的所述PWM值。
9.控制装置，其特征在于：包括
存储器，用于存储可执行指令；
处理器；所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求1～7任一项所述的液晶显示装置自适应柔和显示控制方法的步骤。
10.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7任一项所述的液晶显示装置自适应柔和显示控制方法的步骤。
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