CN114828337B - 户外led染色灯控制方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本申请提出了户外LED染色灯控制方法及其应用，包括以下步骤：获取HSV数值，该HSV数值至少包括色调、饱和度及亮度；将HSV颜色空间经过混色处理得到RGBW的混光输出比例；基于亮度高低判断是否需要颜色校正；若是，则对颜色进行低灰阶校正补偿处理再通过PWM信号驱动调光芯片转换为电流驱动LED发光；若否，则通过PWM信号驱动调光芯片转换为电流驱动LED发光；PWM信号控制调光芯片，通过PWM信号驱动调光芯片转换为电流驱动LED发光。本申请具有为户外景区游客或者文旅表演的高清高速拍摄提供高质量灯光以及为灯光设计师提供便捷的人性化调光模式的效果。

Description

户外LED染色灯控制方法及其应用
技术领域
本申请涉及灯光控制技术领域，特别是涉及户外LED染色灯控制方法及其应用。
背景技术
随着高清高速拍摄技术的发展，户外LED灯具的刷新率普遍滞后。这导致在高清高速拍摄时，画面会出现滚动的干扰黑条纹，严重影响画面质量。而且，目前户外染色灯具普遍采用RGB颜色空间进行混色。这对设计师来说，不是人性化的混色模式。因为人的习惯对于光的定义是：色调、饱和度、亮度。
因此，亟待一种能够同时提供传统的RGB混色模式以外，还提供人性化的HSV混色的户外LED染色灯控制方法及其应用。
发明内容
本申请实施例提供了户外LED染色灯控制方法及其应用，针对目前技术在高清高速拍摄时，画面会出现滚动的干扰黑条纹，严重影响画面质量的问题。
本发明核心技术主要是满足高清高速拍摄的灯光主要解决LED驱动调光电路的PWM刷新率问题。提高整个LED驱动电路的响应速度，同时通过算法修正颜色差异。且将HSV颜色空间转换为RGB颜色空间，再去驱动不同的LED。
第一方面，本申请提供了户外LED染色灯控制方法，所述方法包括以下步骤：
获取HSV数值，该HSV数值至少包括色调、饱和度及亮度；
将HSV颜色空间经过混色处理得到RGBW的混光输出比例；
基于亮度高低判断是否需要颜色校正；
若是，则对颜色进行低灰阶校正补偿处理再通过PWM信号驱动调光芯片转换为电流驱动LED发光；
若否，则通过PWM信号驱动调光芯片转换为电流驱动LED发光。
进一步地，PWM信号驱动调光芯片为24K刷新率。
进一步地，将HSV颜色空间经过混色处理得到RGBW的混光输出比例的具体步骤为：
获取HSV颜色空间的坐标值；
基于该坐标值将色调分为六大区域，并对每个区域取细分值；
基于每个区域取细分值计算颜色比例；
基于饱和度和亮度的中间值和色调区域计算RGBW的混光输出比例。
进一步地，低灰阶校正补偿处理的具体步骤为：
在RGBW全亮时，调整至目标色温并采样色坐标；
逐渐调低亮度，并记录每级中RGBW修复到色坐标所需颜色补偿值，并计算电流补偿平均值；
基于颜色补偿值和电流补偿平均值计算电流补偿系数得到调光曲线，使调光曲线趋近于目标色温；
通过调光曲线校正RGBW四种颜色的输出值。
进一步地，通过PWM信号驱动调光芯片转换为电流驱动LED发光的具体步骤为：
将校正后的RGBW四种颜色的输出值转换为PWM调节占空比；
通过PWM信号驱动调光芯片输出相应的调光电流。
进一步地，通过DMX512控制器控制LED，HSV数值从DMX512控制器中获取。
第二方面，本申请提供了一种户外LED染色灯控制装置，包括：
主控芯片，用于获取HSV数值，该HSV数值至少包括色调、饱和度及亮度；将HSV颜色空间经过混色处理得到RGBW的混光输出比例；基于亮度高低判断是否需要颜色校正；若是，则对颜色进行低灰阶校正补偿处理再通过PWM信号驱动调光芯片转换为电流驱动LED发光；若否，则通过PWM信号驱动调光芯片转换为电流驱动LED发光；
PWM信号控制调光芯片，通过PWM信号驱动调光芯片转换为电流驱动LED发光；
调光电路，用于驱动LED灯。
第三方面，本申请提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为运行计算机程序以执行上述的户外LED染色灯控制方法。
第四方面，本申请提供了一种可读存储介质，可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码，过程包括根据上述的户外LED染色灯控制方法。
本发明的主要贡献和创新点如下：1、与现有技术相比，本申请首先采用HSV颜色空间转换成RGBW混光输出比例，符合灯光师的调光习惯，更加人性化，可加快工程精度，同时通过在低亮度下对颜色进行低灰阶校正补偿，使得各个亮度下输出的颜色保持一致性，最后通过24K高刷新率的PWM信号驱动调光芯片，让其转化相应的电流驱动LED发光；
2、与现有技术相比，本申请可以提高整个LED驱动电路的响应速度，同时通过算法修正颜色差异。
本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的户外LED染色灯控制方法的流程；
图2是根据本申请实施例的电子装置的硬件结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书一个或多个实施例相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书一个或多个实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。
需要说明的是：在其他实施例中并不一定按照本说明书示出和描述的顺序来执行相应方法的步骤。在一些其他实施例中，其方法所包括的步骤可以比本说明书所描述的更多或更少。此外，本说明书中所描述的单个步骤，在其他实施例中可能被分解为多个步骤进行描述；而本说明书中所描述的多个步骤，在其他实施例中也可能被合并为单个步骤进行描述。
目前技术存在刷新率普遍滞后，传统的LED调光频率大多数都在10KHz以内，比如1.2KHz、2.4KHz、4KHz等，这种频率下虽然人眼已经无法感受到闪烁的问题，当在专业摄像机拍摄时仍会出现上述问题，导致在高清高速拍摄时，画面会出现滚动的干扰黑条纹，严重影响画面质量等问题，且户外染色灯具普遍采用RGB颜色空间进行混色。这对设计师来说，不是人性化的混色模式。
基于此，本发明基于HSV混色，主要是通过软件算法来实现，将HSV颜色空间转变为RGB颜色空间，再去驱动不同的LED。提高整个LED驱动电路的响应速度，同时通过算法修正颜色差异。
实施例一
具体地，本申请实施例提供了户外LED染色灯控制方法，可以解决现有技术存在的问题，具体地，参考图1，所述方法包括以下步骤：
步骤一、获取HSV数值，该HSV数值至少包括色调、饱和度及亮度；
在此步骤中，先对灯具控制系统进行初始化，然后开始接收DMX512数据，通过通道数据来接收HSV的数值，包含了色调、饱和度和亮度；
步骤二、将HSV颜色空间经过混色算法处理得到RGBW的混光输出比例；
此步骤中，主要是获取HSV颜色空间的坐标值(h, s, v)。理论上h∈[0,360）是色相角，s,v∈[0,1]是饱和度和亮度，实际上通过DMX512接收到三者的值都是0-255，因此需要作转换，计算公式如下：
h=HDMX*360/255；
s=SDMX/255；
v=VDMX/255；
其中VDMX、SDMX和HDMX分别表示色调、饱和度及亮度的DMX通道数值；
然后，将色调分为六大区域hi(0,1,2,3,4,5)，再取小数点右边的值hf用于计算颜色比例：
hi=floor(h/60)，其中floor表示向下取整运算；
hf=h/60-hi；
计算饱和度和亮度相关中间值：
x=v(1-s)；
y=v(1-hf*s)；
z=v(1-(1-hf)*s)；
最后计算RGBW混色比例数值：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
步骤三、基于亮度高低判断是否需要颜色校正；
其中，PWM脉冲宽度调制通过调节占空比可以调节脉冲宽度（脉宽时间），而频率就是单位时间内脉冲信号的次数，频率越大脉冲宽度就越小，同时调光刷新率也越大，而在高刷新率调光模式下，受LED特性和硬件电路的影响，RGBW四种颜色在同样的调光曲线下，不同调光比例会出现不同程度的颜色偏移，特别在低亮度的时候非常明显，因此需要进行低灰阶颜色校正处理；
优选地，一般低于10%亮度的时候需要进行校正。
其中，低灰阶校正补偿处理的具体步骤为：
在RGBW全亮时，调整调光电路使其达到目标色温并采样色坐标(x,y)；
逐渐调低亮度，并记录每级（调光i值）中RGBW修复到色坐标(x,y)所需颜色补偿值(CRi,CGi,CBi,CWi)，并计算电流补偿平均值(IR,IG,IB,IW)；
基于颜色补偿值和电流补偿平均值实验计算电流补偿系数K得到调光曲线，使调光曲线趋近于目标色温；
通过调光曲线校正RGBW四种颜色的输出值R,G,B,W；
具体为以下公式：
R=Vi+CRi+KR*IR；
G=Vi+CGi+KG*IG；
B=Vi+CBi+KB*IB；
W=Vi+CWi+KW*IW；
步骤四、若是，则对颜色进行低灰阶校正补偿处理再通过24K刷新率的PWM信号驱动调光芯片转换为电流驱动LED发光；
若否，则通过24K刷新率的PWM信号驱动调光芯片转换为电流驱动LED发光。
其中，PWM信号驱动调光芯片计算RGBW的输出值后，转换为PWM调节占空比，再通过PWM信号控制调光芯片输出相应的调光电流，从而使LED发出灯光师想要的亮度。就是主控芯片MCU->发出PWM信号->调光芯片硬件电路->输出电流->LED亮的过程。
因为，高清高速拍摄时，画面会出现滚动的干扰黑条纹，严重影响画面质量，大于24KHz高刷新率下的灯光下拍摄不会出现黑色条纹或者闪烁的问题，让摄影成片质量更高，并满足专业摄像录像的需求.但频率越高，对电路的响应速度要求就越高，功耗也越大，也就是说24KHz是一个最好的折中方案。
实施例二
基于相同的构思，本申请还提出了一种户外LED染色灯控制装置，包括：
主控芯片，用于获取HSV数值，该HSV数值至少包括色调、饱和度及亮度；将HSV颜色空间经过混色处理得到RGBW的混光输出比例；基于亮度高低判断是否需要颜色校正；若是，则对颜色进行低灰阶校正补偿处理再通过PWM信号驱动调光芯片转换为电流驱动LED发光；若否，则通过PWM信号驱动调光芯片转换为电流驱动LED发光；
PWM信号控制调光芯片，通过PWM信号驱动调光芯片转换为电流驱动LED发光；
调光电路，用于驱动LED灯。
实施例三
本实施例还提供了一种电子装置，参考图2，包括存储器404和处理器402，该存储器404中存储有计算机程序，该处理器402被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
具体地，上述处理器402可以包括中央处理器（CPU），或者特定集成电路（ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称为ASIC），或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
其中，存储器404可以包括用于数据或指令的大容量存储器404。举例来说而非限制，存储器404可包括硬盘驱动器（HardDiskDrive，简称为HDD）、软盘驱动器、固态驱动器（SolidStateDrive，简称为SSD）、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线（UniversalSerialBus，简称为USB）驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器404可包括可移除或不可移除（或固定）的介质。在合适的情况下，存储器404可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器404是非易失性（Non-Volatile）存储器。在特定实施例中，存储器404包括只读存储器（Read-OnlyMemory，简称为ROM）和随机存取存储器（RandomAccessMemory，简称为RAM）。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM（ProgrammableRead-OnlyMemory，简称为PROM）、可擦除PROM（ErasableProgrammableRead-OnlyMemory，简称为EPROM）、电可擦除PROM（ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory，简称为EEPROM）、电可改写ROM（ElectricallyAlterableRead-OnlyMemory，简称为EAROM）或闪存（FLASH）或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，该RAM可以是静态随机存取存储器（StaticRandom-AccessMemory，简称为SRAM）或动态随机存取存储器（DynamicRandomAccessMemory，简称为DRAM），其中，DRAM可以是快速页模式动态随机存取存储器404（FastPageModeDynamicRandomAccessMemory，简称为FPMDRAM）、扩展数据输出动态随机存取存储器（ExtendedDateOutDynamicRandomAccessMemory，简称为EDODRAM）、同步动态随机存取内存（SynchronousDynamicRandom-AccessMemory，简称SDRAM）等。
存储器404可以用来存储或者缓存需要处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器402所执行的可能的计算机程序指令。
处理器402通过读取并执行存储器404中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意户外LED染色灯控制方法。
可选地，上述电子装置还可以包括传输设备406以及输入输出设备408，其中，该传输设备406和上述处理器402连接，该输入输出设备408和上述处理器402连接。
传输设备406可以用来经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括电子装置的通信供应商提供的有线或无线网络。在一个实例中，传输设备包括一个网络适配器（Network Interface Controller，简称为NIC），其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备406可以为射频（Radio Frequency，简称为RF）模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
输入输出设备408用于输入或输出信息。在本实施例中，输入的信息可以是HSV数据等，输出的信息可以LED灯的调光电流等。
实施例四
本实施例还提供了一种可读存储介质，可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码，过程包括根据实施例一的户外LED染色灯控制方法。
需要说明的是，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
通常，各种实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合来实现。本发明的一些方面可以以硬件来实现，而其他方面可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件来实现，但是本发明不限于此。尽管本发明的各个方面可以被示出和描述为框图、流程图或使用一些其他图形表示，但是应当理解，作为非限制性示例，本文中描述的这些框、装置、系统、技术或方法可以以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备或其某种组合来实现。
本发明的实施例可以由计算机软件来实现，该计算机软件由移动设备的数据处理器诸如在处理器实体中可执行，或者由硬件来实现，或者由软件和硬件的组合来实现。包括软件例程、小程序和/或宏的计算机软件或程序(也称为程序产品)可以存储在任何装置可读数据存储介质中，并且它们包括用于执行特定任务的程序指令。计算机程序产品可以包括当程序运行时被配置为执行实施例的一个或多个计算机可执行组件。一个或多个计算机可执行组件可以是至少一个软件代码或其一部分。另外，在这一点上，应当注意，如图中的逻辑流程的任何框可以表示程序步骤、或者互连的逻辑电路、框和功能、或者程序步骤和逻辑电路、框和功能的组合。软件可以存储在诸如存储器芯片或在处理器内实现的存储块等物理介质、诸如硬盘或软盘等磁性介质、以及诸如例如DVD及其数据变体、CD等光学介质上。物理介质是非瞬态介质。
本领域的技术人员应该明白，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.户外LED染色灯控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取HSV数值，该HSV数值至少包括色调、饱和度及亮度；
将HSV颜色空间经过混色处理得到RGBW的混光输出比例；
基于亮度高低判断是否需要颜色校正；
若是，则对颜色进行低灰阶校正补偿处理再通过PWM信号驱动调光芯片转换为电流驱动LED发光；
若否，则通过PWM信号驱动调光芯片转换为电流驱动LED发光；
其中，低灰阶校正补偿处理的具体步骤为：
在RGBW全亮时，调整至目标色温并采样色坐标；
逐渐调低亮度，并记录每级中RGBW修复到色坐标所需颜色补偿值，并计算电流补偿平均值；
基于颜色补偿值和电流补偿平均值计算电流补偿系数得到调光曲线，使调光曲线趋近于目标色温；
通过调光曲线校正RGBW四种颜色的输出值。
2.如权利要求1所述的户外LED染色灯控制方法，其特征在于，所述PWM信号驱动调光芯片为24K刷新率。
3.如权利要求1所述的户外LED染色灯控制方法，其特征在于，将HSV颜色空间经过混色处理得到RGBW的混光输出比例的具体步骤为：
获取HSV颜色空间的坐标值；
基于该坐标值将色调分为六大区域，并对每个区域取细分值；
基于每个区域取细分值计算颜色比例；
基于饱和度和亮度的中间值和色调区域计算RGBW的混光输出比例。
4.如权利要求1所述的户外LED染色灯控制方法，其特征在于，通过PWM信号驱动调光芯片转换为电流驱动LED发光的具体步骤为：
将校正后的RGBW四种颜色的输出值转换为PWM调节占空比；
通过PWM信号驱动调光芯片输出相应的调光电流。
5.如权利要求1-4任意一项所述的户外LED染色灯控制方法，其特征在于，通过DMX512控制器控制LED，所述HSV数值从所述DMX512控制器中获取。
6.一种户外LED染色灯控制装置，其特征在于，包括：
主控芯片，用于获取HSV数值，该HSV数值至少包括色调、饱和度及亮度；将HSV颜色空间经过混色处理得到RGBW的混光输出比例；基于亮度高低判断是否需要颜色校正；若是，则对颜色进行低灰阶校正补偿处理再通过PWM信号驱动调光芯片转换为电流驱动LED发光；若否，则通过PWM信号驱动调光芯片转换为电流驱动LED发光；
其中，低灰阶校正补偿处理的具体步骤为：
在RGBW全亮时，调整至目标色温并采样色坐标；
逐渐调低亮度，并记录每级中RGBW修复到色坐标所需颜色补偿值，并计算电流补偿平均值；
基于颜色补偿值和电流补偿平均值计算电流补偿系数得到调光曲线，使调光曲线趋近于目标色温；
通过调光曲线校正RGBW四种颜色的输出值；
PWM信号控制调光芯片，通过PWM信号驱动调光芯片转换为电流驱动LED发光；
调光电路，用于驱动LED灯。
7.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1至5任一项所述的户外LED染色灯控制方法。
8.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码，所述过程包括根据权利要求1至5任一项所述的户外LED染色灯控制方法。
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