高動態(tài)圖像質(zhì)量和低功耗液晶顯示器的研究.pdf

1、平板顯示技術(shù)憑借輕、薄等優(yōu)點，已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)的陰極射線管顯示器(CRT)，尤其在家用電視領(lǐng)域。液晶顯示(LCD)作為使用最廣泛的平板顯示技術(shù)，目前制約其進一步發(fā)展的主要因素是運動圖像質(zhì)量的下降，具體表現(xiàn)為運動邊緣模糊、彩色失真等運動偽像。同時LCD由于被動發(fā)光方式，其工作功耗主要由背光源決定，這就造成了當顯示畫面平均灰度水平較低時不必要的功耗浪費。
　　 因此論文基于LCD的發(fā)光機制和人眼視覺特性，揭示了運動偽像產(chǎn)生的內(nèi)在機

2、理，提出了一種通用、系統(tǒng)地研究運動偽像的方法。該方法經(jīng)過橫向比對，已經(jīng)取得了國際同行認可，并被寫入了國際電工委員會(IEC)有關(guān)液晶顯示器運動偽像測量標準當中。在此基礎(chǔ)上，論文分析了多種LCD運動圖像質(zhì)量改進技術(shù)，提出相應(yīng)的優(yōu)化方案。并利用主觀視覺感知實驗，研究了運動圖像質(zhì)量的客觀評價方法。另外論文還針對LCD的被動發(fā)光方式，研究了兩種基于背光調(diào)節(jié)的LCD功耗控制方法。具體內(nèi)容可以概括為以下七個方面：
　　 1.提出了一種通用、

3、系統(tǒng)地研究LCD運動偽像的方法。論文通過特定的測量設(shè)備，記錄LCD亮度響應(yīng)曲線，并基于測量結(jié)果，采用數(shù)學(xué)方法模擬人眼感知到的實際效果，最終通過視覺感知實驗進行驗證。該方法反映了運動偽像形成的內(nèi)在機制：人眼的視覺特性及顯示器的顯示模式，因此同樣也適用于其它顯示器件上運動圖像質(zhì)量的研究。
　　 2.建立了一套液晶亮度響應(yīng)測量系統(tǒng)，可以精確記錄輸出亮度隨時間變化過程。該測量系統(tǒng)由可編程視頻信號發(fā)生器、光電轉(zhuǎn)換模塊和NI數(shù)據(jù)采集卡單元構(gòu)

4、成。上位機采用可視化軟件LabVIEW開發(fā)，實現(xiàn)系統(tǒng)測試總體流程控制?？紤]到可擴展性，該系統(tǒng)同時也滿足其它平板顯示器，如PDP的發(fā)光特性的測量要求。為論文后續(xù)LCD運動圖像質(zhì)量的相關(guān)研究提供了一個科學(xué)可靠的平臺。
　　 3.基于通用仿真模型，針對不同運動偽像，設(shè)計了相應(yīng)的快速算法。論文針對運動邊緣/方塊模糊，提出了簡單、精確的“幀寬移動窗口積分法”。該方法也可以直接基于響應(yīng)曲線，計算現(xiàn)行的運動模糊評價參數(shù)，如模糊邊緣時間(BET

5、)等。在此基礎(chǔ)上，論文進一步提出了運動線條、光柵、正弦圖案以及運動邊緣彩色失真的快速模擬方法。并利用相應(yīng)的視覺感知實驗，檢驗了仿真結(jié)果的準確性。
　　 4.分析了多種運動圖像質(zhì)量改進技術(shù)，針對不足之處提出了相應(yīng)優(yōu)化方法。包括不完全過驅(qū)動技術(shù)出現(xiàn)的誤差、背光掃描技術(shù)帶來的運動雙層邊緣和輕微彩色失真現(xiàn)象，倍頻技術(shù)和背光掃描技術(shù)下的靜止圖像大面積閃爍現(xiàn)象。同時提出了利用等離子體發(fā)光并實現(xiàn)掃描式結(jié)構(gòu)，作為背光源，從而改進LCD的運動圖像

6、質(zhì)量的方法。
　　 5.通過視覺感知實驗，研究了運動圖像質(zhì)量的客觀評價方法。對于運動邊緣模糊的評價方法，論文同時考慮了一般情況下的平滑過渡邊緣，及各種運動圖像質(zhì)量改進技術(shù)可能帶來的不平滑現(xiàn)象。并首次提出了利用邊緣對比度變化程度來量化邊緣清晰程度的方法。針對運動細節(jié)損失，論文提出了線條擴散寬度，調(diào)制深度，歸一化動態(tài)調(diào)制傳遞函數(shù)等客觀評價參數(shù)。同時基于勻色空間理論和色差公式，討論了運動邊緣彩色失真的評價方法。
　　 6.建立

7、了一套LCD背光調(diào)節(jié)和功耗測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)由視頻圖像處理模塊、背光源控制模塊、遠程控制功率計等單元構(gòu)成?？梢赃M行實時視頻數(shù)據(jù)分析，背景光亮度調(diào)節(jié)；并可以很方便測量不同圖像內(nèi)容下的顯示器功耗，為后續(xù)LCD功耗控制方法和平板電視測量標準研究提供了平臺。
　　 7.研究了基于動態(tài)背光調(diào)節(jié)的LCD功耗控制方法，并討論了平板電視功耗測量標準。提出了一種在LCD上產(chǎn)生PDP式的總體亮度控制方式的方法；并對另一種利用動態(tài)背光調(diào)節(jié)結(jié)合液晶透過率