淺談一種MINI LED背光電視畫質優化方法

余明火

摘要：本文對多區域控光普通LED背光電視和MINI LED背光電視的模組主要結構進行了簡單的介紹，對多區域控光MINI LED背光電視機在亮暗變化明顯的運動畫面出現的邊緣暗影問題進行了論述，并重點分析了多區域控光MINI LED背光電視特殊圖像暗影問題解決的方法。

關鍵詞：MINI LED;暗影;多區域背光控制

0引言

多區域動態調光為電視機畫質提升的方式之一，目前主要的是普通LED背光多區域動態調光，隨著顯示技術及生產工藝的進步，更高精度的MINI LED也應用在電視背光上。MINI LED背光的出現使得電視畫面整體的效果明顯改善，但由于其工藝精細，在傳統LED背光模組上使用的LENS沒有跟上MINI LED小型化的步伐，另外MINI LED由于其精細化控光，在理論上也不需要LEDS。但由于沒有LENS，MINILED燈光路主要受燈自身光路影響。當顯示圖像為亮暗明顯的畫面并且亮目標向周邊黑區域運動時，會出現運動邊緣有黑影的現象，從而影響電視畫質的品質，需要一種既能保證發揮MINI LED背光優勢，又能保證畫面品質的解決方法。

1MINI LIED背光下的暗影問題如圖1，為普通LED背光模組多區域動態調光結構原理圖，以玻璃膜片在正上方的模組結構，從上往下，依次為膜片組件5、擴散板4、支撐柱3、光學透鏡2、燈板1;其中燈板上燈珠數量、間距等根據畫質及亮度要求定。燈板上燈點亮后，光經過透鏡投射到擴散板上，實現LED光能均勻發散，光到擴散板上形成明暗均勻的光能分布;出現明暗變化比較明顯的區域時，采用現有背光與圖像顯示同步控制的方式滿足了畫質的需求。

如圖1，為MINI LED模組動態調光結構原理圖，同理以玻璃膜片在正上方的模組結構，從上往下，依次為膜片組件5、擴散板4、支撐柱3、燈板1;其中燈板上燈珠數量、間距等根據畫質及亮度要求定。在MINI LED的精細度和燈數量大，光學透明無法設計在MINI LED燈珠的上面。燈板上燈點亮后，投射到擴散板上，實現每個LED燈相對均勻，但燈與燈的交界處，由于沒有透明對光路的改變，在相鄰幀亮暗變化明顯的區域，則會出現明暗分布不均勻的情況，同樣的光到擴散板上形成明暗不均均;MINI LED技術的使用雖然實現了亮度和對比度的提升，但對某些特定的畫質產生不良影響。

如圖3，為一種特殊畫面的示意圖，中間的高亮白色圓圈沿著箭頭運動，顯示屏的刷新率為60HZ，當白色圓圈在運動的過程中，在白色向黑色區域運動的邊界出現暗影。

2MINI LED背光電視系統

針對MINI LED模組某些畫面邊界暗影，亮暗不均勻的問題，需要有畫質優化。如圖3，為MINI LED背光電視系統的主要框，主要由供電系統，音視頻信號輸入端口，圖像核心分析模塊，存儲器，SPI通信接口，圖像顯示處理模塊，背光控制單元電路，MINILED驅動電路，顯示屏等組成。其中顯示屏包括用MINILED燈組組裝成的模組，以及匹配的T-CON板。

系統中，音視頻信號輸入端口主要提供系統的音視頻輸入的接口，圖像核心分析模塊對圖像進行分析，獲取各幀圖像的各像素區域的亮度信息，顏色信息等對背光，以及圖像顯示優化提供參考數據。并根據幀之間的關系，使用算法對上下幀圖像顯示效果過渡進行優化，如對背光控制時，則將各像素區域的亮度信息灰度值按照算法通過SPI接口通信的方式將數據傳輸給背光控制單元電路;如對圖像顯示進行優化提升時，將亮度，色度等值傳輸給圖像顯示處理模塊，圖像顯示處理模塊對圖像進行提升后傳輸給T-CON板，從而處理為驅動屏圖像顯示的信號，最終畫面顯示在屏幕上。

MINI LED模組某些畫面邊界的亮暗不均勻的問題主要思路如下：圖像核心分析模塊對圖像進行分析，如動態畫面中，兩幀圖像顯示有出現類似亮暗變化明顯的場景時，則先偵測圖像出現位置，然后根據位置，以及兩者亮暗變化的的程度，在圖像顯示刷新率不變的情況下，提高背光控制的刷新率為圖像顯示的2倍，同時在下幀圖像進行預點亮，由于人眼感官變化頻率的限制，人眼無法感知此種變化，從而使得圖像過渡更均勻。

例如：顯示屏的刷新率為60Hz，則背光控制MINILED燈珠的頻率至少120Hz，比如在8進制下，能表示的亮度灰度最大為256。本發明中，同一區域兩幀之間變化值大于L時，則認為亮暗變化明顯，如L=200，為方便理解，結合圖四，如當前圖像為黑場中有個運動的亮場區域，白色區域為1、2、3、4，剛好，占4個M1NI LED背光控制區域，白色區域下幀將會運動到3、4、5、6區域，占3、4、5、6四個MINI LED背光控制區域，根據上面描述，假設周邊黑色區域Lmin=0，亮場區域灰度值為Lmax=250，則Lmax-Lmin=250>L。在現有情況下，由于燈珠無透明對光路的改變，3和5、4和6之間會出現邊緣暗影。本發明情況下，先根據MINI LED燈珠所控區域的數量，將每個控光區域以及像素建立起對應關系，按照正面顯示方向看，橫縱坐標表示（M，N），假設1080P的電視，分辨率為1920×1080，能達到像素控光級別，則左上角坐標為（1，1），依次為（1，2），（1，3）……（2，1），（2，2），（2，3）……，（1920，1080）。

在兩幀區域灰度差閾值大于200的情況下，顯示1，2，3，4兩場區域圖像時，背光控制1，2，3，4區域最亮，在即將顯示亮場移動到3，4，5，6區域時，快速的先將5，6暗場區域按照（Lmax+Lmin）/2的灰度值進行預點亮，當需顯示3，4，5，6區域時，再按照正常值進行點亮M1NILED燈珠。

以上為其中的一種算法，基于上述內容也可以使用另一種方式：當TCON顯示圖示中，1、2、3、4兩場區域圖像時，背光控制1、2、3、4區域最亮，在即將顯示亮場移動到3、4、5、6區域時，快速的先將3、4區域背光關閉，然后再打開3、4區域，同時關閉1、2。由于是快速對過渡區域進行插黑，使得最終人眼感知到運動過渡均勻的亮暗運動畫面，明顯提升效果。

3小結

當模組為MINI LED背光燈珠時，由于受光路的影響，存在特定畫面的畫面暗影問題，針對此問題可根據運動畫面中，運動軌跡所經過路線，出現前后幀明暗變化明顯時，對邊緣區域下一暗場以更高的刷新率進行預點亮，或將亮畫面邊緣插黑，以解決MINI LED背光模組電視由于運動畫面的圖像過去暗影問題，提升了畫面顯示的效果。