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调节显示器Gamma曲线的 新方法和系统

2021-07-01徐永先曲鸣飞

中国新通信 2021年6期
关键词:显示器

徐永先 曲鸣飞

【摘要】    现阶段,显示器发生了巨大的变化:CRT显示器退出市场,LCD显示器和OLED显示器在市场上占据绝大份额,QLED显示器正在完善其技术。不管采用LCD、OLED、QLED哪种显示器,都需要在客户在使用前进行Gamma曲线调节,以达到最佳显示效果。目前的Gamma曲线调节方法是对照Gamma 2.2曲线,逐一调节若干个Gamma参考电压,使它们在Gamma 2.2曲线上,其过程费时费力。为了解决这一问题,本文提出了新的显示器Gamma曲线调节的方法和系统。

【关键词】    显示器    Gamma曲线    调节方法    调节系统

Abstract:Display devices are changing greatly.CRT display has quited from market .LCD and OLED display are taking majority share of the market.QLED display technology is being improved.No matter which display device(LCD、OLED、QLED) is applied,Gamma curve tunning is needed before usage of customers,to reach the best display quality.The Gamma curve tunning method is tunning every Gamma reference voltage comparing with Gamma 2.2 curve currently.It is time-consuming and laborious.To solve this problem,new Gamma curve tunning method and system of display device is proposed in this paper.

Key words:display device;Gamma curve;tunning method;tunning system

引言

顯示器近年来发生了巨大变化,CRT显示器已经退出市场,LCD和OLED显示器正占据市场的绝大份额。同时QLED显示器正在完善其技术。不管是LCD、OLED、QLED哪种显示器,在进入市场到客户手里之前,都需要进行Gamma曲线调节,以达到最佳显示效果。对于大部分人来讲,Gamma 2.2曲线是最佳显示效果曲线。因此,显示器进入市场前,要调节成Gamma 2.2的曲线。

目前的方法是:设定若干个电压作为Gamma参考电压,这些电压由第一级电阻串分压产生,或者由程控Gamma参考电压发生器芯片产生。后者在Gamma调节的过程中要方便得多,但是在Gamma电压确定下来之后,由于成本高于电阻串,量产产品中采用阻值确定下来的电阻串,调试过程采用程控Gamma参考电压发生器芯片。

然后,把这些Gamma参考电压输入到显示器的源驱动器中,源驱动器中的二级电阻串进一步分压,产生各级灰度所需驱动电压。Gamma调节就是在点亮显示器后,测试每一级灰度的亮度,以及每一级灰度对应的驱动电压,并参照Gamma 2.2曲线,看看每一级灰度驱动电压对应的点在不在Gamma 2.2曲线上。

由于这些Gamma参考电压是可以改变的,而其他灰度对应的电压是在这些Gamma参考电压基础上分压得到的,因此只要让这些Gamma参考电压对应的点在Gamma 2.2曲线上即可。

最后,不断的测试显示器的亮度,并且参照Gamma 2.2曲线,不断的调节这些Gamma参考电压的大小,使这些Gamma参考电压对应的点在Gamma 2.2曲线上。Gamma曲线调节结束。

采用目前的方法,即使有经验的工程师也要用较长的时间才能完成,费时费力。因此本文提出了新的显示器Gamma曲线调节方法。

一、新的显示器Gamma曲线调节方法

1.1 显示器的Gamma曲线

显示器的Gamma曲线的横坐标为灰度级,本文设定最大灰度级为255,实际应用中最大灰度级可以是63、127、1023等等。纵坐标为当前亮度和最大亮度的比值。例如最大亮度是1000nits,当前亮度是500nits,那么当前亮度的纵坐标为500÷1000=0.5。因此函数关系为:

(1)

式中Lmax为最大亮度,LN为当前亮度,GN为当前灰度级,Gamma为常数。Gamma分别取值为1.8、2.0、2.2、2.4、2.6,对应着5条不同的Gamma曲线。显示器Gamma曲线调节就是要把显示器的Gamma曲线调节成Gamma=2.2的曲线的样子。

1.2 新的显示器Gamma曲线调节方法一

新的调节方法一首先确定0级和255级灰度级的Gamma参考电压,分别是V0和V255  。对应的亮度分别是L0和Lmax。然后取0级到255级灰度级的中间值,即127级灰度级。尝试把它的Gamma参考电压取值为,然后测试此时的亮度,此时Gamma参考电压V127对应的点可能在Gamma=2.2的曲线之上,也可能在其之下,先讨论在其之上的情况。

此时,V127对应的点127在Gamma=2.2的曲线之上,亮度为,将其带入公式1,可以得到:

(2)

式中,Lmax、L127已知,因此可以求出M的值。由此可见,点127偏离了M-127个灰度级。因为在小范围内,灰度级和其对应的灰度驱动电压成线性关系,因此存在下式:

(3)

式中,M、V127已知,因此可以求出符合Gamma=2.2曲线的参考电压V127。

如果Gamma参考电压V127对应的点在Gamma=2.2的曲线之下,和上述同理,也可以求出符合Gamma=2.2曲线的参考电压V127。

在V127确定后,可以用此方法确定其他符合Gamma=2.2曲线的Gamma参考电压。所有Gamma参考电压确定后,显示器Gamma曲线调节结束。

1.3 新的显示器Gamma曲线调节方法二

新的调节方法二相对方法一而言,方法一直接根据灰度级的偏移来调节Gamma参考电压,而方法二把亮度的偏移转换成灰度级的偏移来调节Gamma参考电压。以V191为例,尝试输入,然后测试测试此时的的亮度L191,此时Gamma参考电压V191对应的点可能在Gamma=2.2的曲线之上,也可能在其之下,先讨论在其之上的情况。

根据公式1,可得出:

(4)

式中,Lmax已知,可以求得L191。为亮度的偏移量,由Gamma=2.2的曲线可知,与此对应的灰度级的偏移量

(5)

因为在小范围内,灰度级和其对应的灰度驱动电压成线性关系,因此存在下式:

(6)

式中,ΔG、V191已知,可以求得V191。

如果Gamma参考电压V191对应的点在Gamma=2.2的曲线之下,和上述同理,也可以求出符合Gamma=2.2曲线的参考电压V191。

在V191确定后,可以用此方法确定其他符合Gamma=2.2曲线的Gamma参考电压。所有Gamma参考电压确定后,显示器Gamma曲线调节结束。

二、新的显示器Gamma曲線调节的系统

2.1 新的Gamma曲线调节系统功能框图

新的显示器Gamma曲线调节的方法需要在对应的系统上才能实现,如下图1。

图中的初始数据为V0和V255,输入到数据处理单元进行运算,输出某一Gamma参考电压的尝试值VD和V0、V255。V0、V255、VD输入到Gamma参考电压发生器,发生器输出a组V0、V255、VD,分别输入到源驱动器1至源驱动器a上,源驱动器输出电压VD、V0、V255,点亮显示器。

接下来,灰度计测试显示器的亮度LD,输入到数据处理单元进行运算,输出校正后的Gamma参考电压尝试值VD和V0、V255,经Gamma参考电压发生器、a个源驱动器,输入到显示器上。

之后,确定其他Gamma参考电压的大小。方法同上:由初始数据得到参考电压尝试值VE;V0、V255、VE、VD输入到显示器上;测试亮度LE;计算出VE;V0、V255、VE、VD输入到显示器上。

按照同样的方法,一直到所有Gamma参考电压被校正后都输入到显示器上,显示器Gamma曲线调节结束。在接下来的日常显示中,这些确定下来的Gamma参考电压由Gamma参考电压发生器芯片固定;或者由电阻串分压固定。

三、结论

通过上文可知,新的显示器Gamma曲线调节方法只需要预设某一Gamma参考电压,然后测试这时的亮度,就可以通过新的Gamma曲线调节系统自动调节出这一预设Gamma参考电压的校准值。然后重复以上操作,可以自动的、迅速的调节出所有的Gamma参考电压值。而目前的Gamma曲线调节方法要不断的调节Gamma参考电压,不断的测试亮度,根据亮度再不断的调节Gamma参考电压才能完成Gamma曲线的调节。因此采用新的调节方法和系统省时省力。

参  考  文  献

[1]姚军财,何军锋,申静,谭毅,黄新民,赵长水.Gamma值对LCD显示器色彩影响的实验研究[J].陕西理工学院学报(自然科学版),2008,(24):76-79.

[2]田全慧.Gamma值对显示器的影响[J].出版与印刷,2004,(1):43-44.

[3]芶雁.显示器Gamma参数在色彩匹配中的重要性及应用[J].成都大学学报(自然科学版),2007,(26):326-328.

[4]黄振兴,黄苒,赵博华,苏畅,杜寰.应用于硅基OLED微显示器的分段可调伽马校正[J].液晶与显示,2020,(35):825-830.

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