電視健康觀影系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)

洪文生 余明火 侯亞榮

摘要：本文對環(huán)境光、電視屏幕顯示對人健康觀影的影響等進(jìn)行了簡單的分析，對基于色溫傳感器的電視健康觀影系統(tǒng)做了論述，重點(diǎn)闡述了實(shí)現(xiàn)健康觀影的實(shí)現(xiàn)方法、算法及系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：光感傳感器;自動(dòng)色溫;健康觀影

0引言

隨著生活水平、健康意識(shí)的提升，電視機(jī)健康觀影也成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)電視機(jī)的健康觀影，市面上已有防藍(lán)光等技術(shù)[1]。但對人眼而言，對人們健康的影響，除了藍(lán)光，環(huán)境光跟畫面顯示的舒適感也是一個(gè)重要的健康關(guān)注點(diǎn)。雖然電視也采用了相關(guān)技術(shù)，但應(yīng)用技術(shù)主要是根據(jù)圖像內(nèi)容調(diào)節(jié)屏幕和圖像的亮暗程度，或僅僅根據(jù)亮度做調(diào)整。而人眼的實(shí)際觀影體驗(yàn)是與外部光線密切相關(guān)的，包括色溫、亮度等影響因素[2]。電視系統(tǒng)在同樣的背光、圖像顯示設(shè)置和不同光線環(huán)境下，觀影主觀體驗(yàn)是完全不一樣的[3]。本文論述的系統(tǒng)從色溫、亮度等環(huán)境光影響角度出發(fā)，根據(jù)外部環(huán)境亮度對自動(dòng)調(diào)節(jié)電視機(jī)屏幕亮度、色溫等，實(shí)現(xiàn)健康觀影。如在較亮的光線環(huán)境下，電視可以稍微調(diào)亮一些，在較暗的光線環(huán)境下，顯示器可以調(diào)整較暗些;在晚上較暖的光線環(huán)境下，顯示器可以調(diào)整為較暖些，這樣既帶給人們一個(gè)舒適健康的觀影體驗(yàn)，又實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)節(jié)能，對整個(gè)健康觀影生態(tài)都有很大的作用。

1系統(tǒng)方案的實(shí)現(xiàn)

1.1方案設(shè)計(jì)

本文所論述的健康觀影系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)主要包括環(huán)境光采集感應(yīng)模塊、電視機(jī)自動(dòng)色溫及亮度控制模塊、電視機(jī)顯示等組成[4]。圖1所示為本系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)框圖。

環(huán)境光采集感應(yīng)模塊使用高精度數(shù)字色溫、亮度傳感器采集環(huán)境中的色溫、亮度信息，并將相關(guān)信息實(shí)時(shí)傳輸給系統(tǒng)的控制處理模塊。電視系統(tǒng)中的控制模塊由電視處理集成芯片完成，主要包括對環(huán)境色溫、亮度分析，建立色溫、亮度映射關(guān)系，根據(jù)分析結(jié)果對電視機(jī)進(jìn)行自動(dòng)色溫、亮度控制。電視顯示模塊結(jié)合自動(dòng)色溫、亮度控制情況顯示舒適的電視畫面。方案重點(diǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：光感應(yīng)器數(shù)據(jù)采集與處理、自動(dòng)色溫、亮度控制、實(shí)施效果等，具體如下：

光感應(yīng)器數(shù)據(jù)采集與處理：采用特殊設(shè)計(jì)的有色玻璃組成的帶通濾色器和硅光電池組成3個(gè)三刺激值探測器，針對不同光源的不同光譜分布采用不同波段的帶通濾色器，以光電積分的方法實(shí)現(xiàn)對顏色（紅、綠、藍(lán)）的測量，以實(shí)現(xiàn)對不同光源的數(shù)據(jù)采集，如圖2所示，最終采集到紅、綠、藍(lán)的數(shù)據(jù)。

色溫?cái)?shù)據(jù)：如下公式，獲取的色溫值為：TIN=T1×[BE/（RE+GE）]a，其中，RE、GE、BE為傳感器采集到的經(jīng)光電積分后得到的數(shù)據(jù);T1為基準(zhǔn)調(diào)試色溫，a冪指數(shù)增益系數(shù)，根據(jù)傳感器中濾色器所用材料的不同基準(zhǔn)色溫T1和a可實(shí)際調(diào)試。

照度數(shù)據(jù)：由于g（λ）與光譜光視效率相一致，因此照度Lx=βg?（λ），β為亮度增益系數(shù)，具體值可根據(jù)實(shí)際濾鏡調(diào)整。

自動(dòng)色溫、亮度控制：得到外部環(huán)境的亮度和色溫值后，控制器模塊根據(jù)環(huán)境的色溫和亮度值控制顯示器具體的亮度和色溫值，使之總體效果表現(xiàn)為當(dāng)觀看環(huán)境較暗時(shí)，自動(dòng)降低顯示器的亮度，并調(diào)節(jié)為暖色色溫，避免太過刺眼，當(dāng)為明亮冷色燈光時(shí)，顯示器的亮度和色溫也相應(yīng)調(diào)整。

1.2應(yīng)用實(shí)例[5]

如圖3、圖4分別為亮度映射曲線和色溫映射曲線，當(dāng)前顯示器的亮度為L，色溫為Tout;把顯示器的亮度顯示L分為最高（Lmax）、高（Lmax～LH）、中（LH～LM）、低（LM～Lmin）、最低（Lmin）共5段。色溫也分為5段：最大色溫（Tout_max）、冷色（Tout_max～Tout_cool）、標(biāo)準(zhǔn)（Tout_cool～Tout_stand）、暖色（Tout_stand～Tout_min）、最小色溫（Tout_min）。環(huán)境測量數(shù)據(jù)為：照度為Lx，色溫為TIN。相應(yīng)的環(huán)境亮度也最亮（>Lx_max），還有明亮（Lx_max～Lx_H）、中（Lx_H～Lx_M）、低（Lx_M～Lx_min）、最暗（<Lx_min）共5段。色溫也分為5段：最冷色溫（>TIN_max）、冷色（TIN_max～TIN_cool）、標(biāo)準(zhǔn)（TIN_cool～TIN_stand）、暖色（TIN_stand～TIN_min）、最小色溫（<TIN_min）

●色溫設(shè)定

當(dāng)環(huán)境色溫TIN≤TIN_min時(shí)，顯示器色溫設(shè)定為;

Tout=Tout_min;

當(dāng)環(huán)境色溫為TIN_min≤TIN≤TIN_stand時(shí)，顯示器色溫設(shè)定為;

Tout=Tout_min+（Tout_stand-Tout_min）×（TIN-TIN_min）/（TIN_stand-TIN_min）;

當(dāng)環(huán)境色溫為TIN_stand≤TIN≤TIN_cool時(shí)，顯示器色溫設(shè)定為;

Tout=Tout_stand+（Tout_cool-Tout_stand）×（TIN-TIN_stand）/（TIN_cool-TIN_stand）;

當(dāng)環(huán)境色溫為TIN_cool≤TIN≤TIN_max時(shí)，顯示器色溫設(shè)定為;

Tout=Tout_cool+（Tout_max-Tout_cool）×（TIN-TIN_cool）/（TIN_max-TIN_cool）;

當(dāng)照度為TIN≥TIN_max時(shí)，顯示器亮度設(shè)定為;

Tout=Tout_max

●亮度設(shè)定

當(dāng)照度Lx≤Lx_min時(shí)，顯示器亮度設(shè)定為;

L=Lmin;當(dāng)照度為Lx_min≤Lx≤Lx_M時(shí)，顯示器亮度設(shè)定為;

L=Lmin+（LM-Lmin）×（Lx-Lx_min）/（Lx_M-Lx_min）;

當(dāng)照度為Lx_M≤Lx≤Lx_H時(shí)，顯示器亮度設(shè)定為;

L=LM+（LH-LM）×（Lx-Lx_M）/（Lx_H-Lx_M）;

當(dāng)照度為Lx_H≤Lx≤Lx_max時(shí)，顯示器亮度設(shè)定為;

L=LH+（Lmax-LH）×（Lx-Lx_H）/（Lx_max-Lx_H）;

當(dāng)照度為L≥L時(shí)，顯示器亮度設(shè)定為;

L=Lmax

顯示效果：白天亮度較高時(shí)，圖像亮度和色溫值相應(yīng)也會(huì)較高，整體感覺較亮麗;晚上家居為暖色燈光時(shí)，環(huán)境亮度較低，色溫較暖，圖像色溫也會(huì)相應(yīng)地調(diào)節(jié)為較暖，圖像亮度也會(huì)降低，如圖5所示。這樣，隨著觀看環(huán)境的不同，整體顯示效果符合人眼健康。

2結(jié)束語

通過本文方案的實(shí)施，可使得電視機(jī)根據(jù)環(huán)境的亮度和色溫自動(dòng)調(diào)節(jié)顯示器的亮度和色溫，使觀影效果最為健康舒適，解決了固定顯示設(shè)定觀看，隨著環(huán)境變化而造成觀看不適的問題。

參考文獻(xiàn)：

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[3]滿志金.液晶電視的顯示原理及技術(shù)特點(diǎn)[J].中國新通信，2017（19）：147-148.

[4]余明火，侯亞榮，王德闖.一種調(diào)整顯示參數(shù)的方法和計(jì)算機(jī)設(shè)備：中國，202010490358.2[P].2020.

[5]全曉榮，朱健文，洪文生，等.一種調(diào)整顯示器的圖像的方法、顯示器及存儲(chǔ)介質(zhì)：中國，202010255820.0[P].2020.