[發明專利]筆記本電腦顯示屏亮度響應特性測量方法

有效

• 申請號: 201110248511.1
• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN102353527A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 楊曉偉;王堅;李曉華;雷威;屠彥
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G06F11/22
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種筆記本電腦顯示屏亮度響應特性的測量方法，該方法用于筆記本電腦顯示屏亮度響應特性的測量系統，該系統包括上位機筆記本電腦、下位機光電放大與數據采集器，上位機筆記本電腦在其顯示屏上生成測試圖形，下位機光電放大與數據采集器轉換、放大、采集和傳輸筆記本電腦顯示屏上的光信號，該光信號的數字量經通用串行總線接口傳輸至上位機筆記本電腦，并在上位機筆記本電腦中處理和計算；其特征在于：該測量方法包括上位機控制方法和下位機運行方法；上位機控制方法和下位機運行方法通過通用串行總線接口傳輸測量控制數據和瞬態響應特性數據；上位機控制方法執行校正測量、手動測量、自動測量，下位機運行方法執行時鐘生成、指令接收、數據觸發、緩存寫入、數據上傳、掃描控制。

2.根據權利要求1所述的筆記本電腦顯示屏亮度響應特性的測量方法，其特征在于：上位機控制方法完成測量過程的校正測量、手動測量、自動測量，其控制步驟執行如下：

校正測量：

100).暗電流測量：

a).完全遮蔽光電放大與數據采集器的光強輸入信號；

b).初始化后調用串口的寫類函數，發送指令數組[255?3?232?1]，下位機進入采集光電放大信號的循環；

c).延時2秒后再調用串口serial的寫類函數fwrite，發送指令數組[255?3?232?2]，下位機進入上傳數據循環；

d).調用串口的讀類函數接收數據，接收數據個數為N＝f_s×t，即數據個數N為采樣率f_s與采樣時間t的乘積；

e).默認設置采樣率f_s為10kHZ、采樣時間t為2秒，接收數據寬度為16位，取獲得的20000個接收數據平均值，即為系統的初始偏移電壓值Vol；

101).顯示延遲測量：

a).默認設置灰度的三級跳變分別為第一級跳變、第二級跳變、第三級跳變為0、255、0，第一級跳變、第二級跳變、第三級跳變的持續時間T1、T2、T3為6幀、6幀、6幀，采樣率f_s為10kHZ；

b).運算生成默認設置灰度的第一級跳變的矩形測試圖形在屏上顯示，同時重復步驟100)的第b)步驟；

c).上位機開始計時，等待第一級跳變的持續時間t₁＝6幀×(1/f)結束，f為刷新率，第一級跳變的持續時間結束后，運算生成第二級跳變的矩形測試圖形在屏上顯示；

d).第二級跳變的持續時間t₂＝6幀×(1/f)結束后，運算生成第三級跳變的矩形測試圖形在屏上顯示；

e).第三級跳變的持續時間t₃＝6幀×(1/f)結束后，調用串口的寫類函數，發送[255?3?232?2]，下位機進入上傳數據循環；

f).重復步驟100)中的第d)步驟；

g).上位機應用10點連續上升比較法在液晶響應曲線中尋找第一級跳變和第二級跳變的跳變起始時間t₁’，計算和顯示延遲時間t_d＝t₁’-t₁；t₁是第一級跳變level1的持續時間；

102).伽馬曲線測量：

a).選擇顏色白、紅、綠或藍，每種顏色的灰度從0到255逐級遞增顯示矩形測試圖形；

b).默認逐級灰度持續6幀，逐級灰度持續時間t_p＝6幀×1/f，f為刷新率；

c).上位機初始化獲取測試顏色，運算生成并顯示白、紅、綠或藍的全黑測試圖形；

d).重復步驟100)中的第b)步驟；

e).上位機開始計時，每隔t_p增加一級灰度刷新顯示，逐級灰度持續時間t_p；

f).當灰度達到127后調用串口的寫類函數，發送[255?3?232?2]，下位機進入上傳數據循環，上位機重復步驟100)中的第d)步驟，接收前128級灰度數據；

g).接收完成后上位機從128級灰度開始重復步驟102)中的第d)、e)、f)步驟；

h).完成256級灰度的數據測量后將兩段數據合并為完整的灰度～電壓的伽馬曲線，并將灰度～電壓的伽馬曲線歸一化處理；

i).按式L_out＝(L_W-L_B)×(G_in/G_W)^γ+L_B，歸一化計算灰度～亮度的伽馬曲線，其中L_out為輸出亮度、L_W為最大亮度、L_B為最小亮度、G_in為輸入灰度、G_W為最大灰度、γ是屏的伽馬Gamma值；

j).根據步驟102)中的第h)、i)步驟得出亮度～電壓的歸一化線性關系；

103).滿量程測量：

a).滿量程增益調整分32檔，默認初始化設置16檔控制光電放大的初始增益；

b).默認設置灰度為255、刷新率f_s為10kHZ、采樣時間t為2秒，運算生成矩形測試圖形在屏上顯示；

c).重復步驟100)中的第b)、c)、d)步驟，取測得的20000個接收數據平均值是V_s；

d).如初始狀態V_s＞4.5V，發送指令數組[255?3?232?3]，調用串口的寫類函數，下位機掃描控制減小增益，直到V_s≤4.5V為止，滿量程調整結束；

e).如初始狀態V_s＜4.5V，發送指令數組[255?3?232?4]，調用串口的寫類函數，下位機掃描控制增大增益，一旦V_s＞4.5V，重復步驟103)中的第d)步驟；手動測量：

200).測量設置：

a).選擇刷新率f_s是10kH_Z至100kH_Z，間隔是10kH_Z；

b).灰度模式下的設置均為可調灰度測試圖形，即紅色、綠色、黑色可選、第一級跳變、第二級跳變、第三級跳變的持續時間T1、T2、T3為自行設置幀數；

201.測量啟動：

a).重復步驟101)中的第b)、c)、d)、e)、f)步驟；

b).只執行一次測量過程，將測得液晶響應曲線中每一個電壓值減去系統的初始偏移電壓值Vol、時間坐標減去延遲時間t_d；

c).顯示和保存液晶響應曲線；

202).參數計算：

a).根據第一級跳變、第二級跳變的持續時間幀數確定液晶響應曲線的最大和最小平均值，取第一級跳變的中間2幀的平均值為液晶響應曲線的最小值，取第二級跳變的最后2幀的平均值為液晶響應曲線的最大值；

b).定義液晶響應曲線上升沿的10％～90％時間為液晶響應上升時間，定義液晶響應曲線下降沿的90％～10％時間為液晶響應下降時間；

c).根據在瞬態響應曲線Y₀(t)上一幀時間寬度的移動窗口積分結果，計算得出運動圖像響應曲線，其中τ＝-x_piT_f/v，x_pi是屏坐標、T_f是幀周期、v是方塊圖形運動速度、t是采樣時間；

d).重復步驟202)中的第a)步驟取得運動圖像響應曲線的平均最小值和最大值；

e).定義運動圖像響應曲線上升沿的10％～90％時間為模糊邊緣上升時間，定義運動圖像響應曲線MPRC下降沿的90％～10％時間為模糊邊緣下降時間；

自動測量：

300).測量設置：

a).重復步驟200)中的第a)步驟，默認設置第一級跳變、第二級跳變、第三級跳變的持續時間T1、T2、T3為5幀、8幀、5幀；

b).默認設置灰度數N_g＝16，在缺省灰度設定表格中自動生成16級灰度，在0～255級灰度區域中分為N_g級，相鄰兩個等級間隔相同，即0、16、32、48、64、80、96、112、128、144、160、176、192、208、224、255；

301).測量啟動：

a).自動順序選擇灰度設定表格中的兩個灰度；

b).重復步驟201)中的第a)、b)步驟；

c).保存所有測得的瞬態響應曲線M＝N_g(N_g+1)為組合總數、設置灰度數N_g＝16、t是采樣時間；

d).取已測得的第一級跳變、第二級跳變、第三級跳變為0、255、0的液晶響應曲線，重復步驟第101)中的第g)步驟，所有測量組的瞬態響應曲線以此跳變基點對齊顯示；

302).參數計算：

a).重復步驟202)中的第c)步驟；

b).根據模糊邊緣時間BET和延伸模糊邊緣時間EBET之間的關系式EBET＝BET/(0.9-0.1)，運動圖像響應時間按照不同灰度組合下的延伸模糊邊緣時間EBET平均值計算，i，j＝1，2，3....N。

3.根據權利要求1所述的筆記本電腦顯示屏亮度響應特性的測量方法，其特征在于：下位機運行方法完成測量過程中的時鐘生成、指令接收、數據觸發、緩存寫入、數據上傳、掃描控制，其運行步驟執行如下：

400).時鐘生成：

a).時鐘鎖相模塊將輸入時鐘鎖相為全局時鐘；

b).根據分頻系數，時鐘分頻模塊將全局時鐘分頻為數據采集時鐘；

401).指令接收：

a).讀數據模塊接收下傳的指令數組；

b).讀數據模以字節順序將4個字節指令數組緩存于臨時變量數組，其中高8位是運行啟動識別符255，中間16位是數據采集時鐘分頻系數，低8位是指令字1、2、3或4；

402).數據觸發：

a).查詢指令字節值，賦指令字節值到兩個臨時變量，即第一臨時變量tempa和第二臨時變量tempb；

b).將最新的指令字節賦給第一臨時變量tempa，如tempa＝tempb，維持各使能信號不變，保持原運行功能，如tempa≠tempb，各使能信號發生變化，運行新功能；

c).當第一臨時變量tempa＝0，空閑待機狀態，等待下一次測量開始；

d)當第一臨時變量tempa＝1，開始采集數據，并存儲于緩存器RAM中；

e).當第一臨時變量tempa＝2，停止采集數據，讀出緩存器RAM據上傳；

f).當第一臨時變量tempa＝3，增益調整模塊Amp開始進行減少增益調整；

g).當第一臨時變量tempa＝4，增益調整模塊Amp開始進行增加增益調整；

403).緩存寫入：

a).當第一臨時變量tempa＝1，打開緩存寫模塊，啟動緩存器寫開始使能；

b).當緩存器寫開始使能＝1、數據采集時鐘是上升沿時，采樣點數計數器加1；

c).當滿足采樣點數計數器＞3、數據采集時鐘＝1、緩存器寫開始使能＝1的采集條件時，進入采集光電放大信號的循環；

d).采集數據是12位，緩存器RAM的存取數據是16位，采集數據高四位補零后成為16位緩存數據；

e).當采集數據個數為N＝f_s×t、N＝f_s×或N＝f_s×t_p時，數據采集結束，其中N為采樣個數，f_s為采樣率，t、t_p、t為校正測量、手動和自動測量時的采樣時間；

404).數據上傳：

a).當第一臨時變量tempa＝2，打開緩存讀模塊和送數據模塊，緩存器讀開始使能＝1和串行總線上傳使能usbsenden＝1，進入采集數據上傳循環；

b).當字節計數器datacounter[23:0]中的datacounter[1:0]＝[00]，數據上傳寄存器dataout[15:0]得到第8位是標記位的低7位上傳數據，當字節計數器datacounter[23:0]中的datacounter[1:0]＝[01]，數據上傳寄存器dataout[15:0]得到第8位是標記位且第7、6位補0的高5位上傳數據，當字節計數器datacounter[1:0]＝[10]，數據上傳寄存器dataout[15:0]得到下一個上傳數據；

c).字節計數器datacounter[23:0]開始上傳計數，數據上傳寄存器dataout[15:0]中的數據開始上傳，當上傳數據為N＝f_s×t、N＝f_s×T或N＝f_s×t_p時，上傳數據結束，其中N為采樣個數，f_s為采樣率，t、t_p、T為校正測量、手動和自動測量時的采樣時間；

405).掃描控制：

a).根據步驟103)中的第a)、b)、c)步驟，初始化增益調整，采集光電放大信號電壓初始值上傳；

b).當第一臨時變量tempa＝3時，增益調整模塊Amp進入增益減小掃描控制，上調控制端輸出連續低電平信號，采集光電放大信號的轉換電壓當前值上傳，當上位機滿足滿量程調整后，變為高電平，增益減小調整結束；

c).當第一臨時變量tempa＝4時，增益調整模塊Amp進入增益增大掃描控制，下調控制端輸出連續低電平信號，采集光電放大信號的轉換電壓當前值上傳，當增益減小調整結束，變為高電平。