莊衍豎

視頻場景下的液晶低功耗設(shè)計(jì)

莊衍豎

莊衍豎 鄺沛江

華南理工大學(xué)

莊衍豎（1990-）男，碩士研究生，研究方向?yàn)閳D像處理；鄺沛江（1991-）男，碩士，研究方向?yàn)閳D像處理。

移動終端設(shè)備的能耗一直是人們關(guān)注的問題，特別是大屏幕智能手機(jī)的能耗。目前，大部分都是采用降低背光、提高圖像像素保持圖像質(zhì)量的方法來降低功耗。顯然這個(gè)過程會增加CPU處理器的能耗，而同時(shí)人們大部分時(shí)間都是使用大屏智能終端設(shè)備玩游戲或者看視頻。為此，本文提出一種在視頻模式下的低功耗技術(shù)。

引言

隨著大屏智能手機(jī)等移動終端設(shè)備的發(fā)展，其能耗也越來越大。移動電源的出現(xiàn)雖然能緩解大屏手機(jī)等移動設(shè)備的續(xù)航問題，但是降低其功耗才是根本的解決辦法。目前已經(jīng)有一部分算法［1-2］是通過降低背光，提高圖像像素來降低移動設(shè)備的功耗。但是這一部分算法需要對每一幀圖像進(jìn)行處理，這無疑增加CPU的負(fù)擔(dān)，過于復(fù)雜的處理算法還可能會影響到設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行流暢性，特別是在運(yùn)行游戲應(yīng)用或者視頻應(yīng)用的場景下。因此，在視頻或者游戲場景下，CPU的計(jì)算量就變得不可忽略了。在這些場景下，相鄰數(shù)幀的圖像變化是不大的，為此，可以以上一幀所計(jì)算出來的參數(shù)值用于下一幀圖像幀，這樣就能在保證降低屏幕功耗的同時(shí)降低計(jì)算量。

基本原理

低功耗設(shè)計(jì)原理

移動終端設(shè)備的顯示子系統(tǒng)發(fā)光原理主要是背光源產(chǎn)生一定亮度的光強(qiáng)，然后通過像素點(diǎn)控制液晶的透過率，使得每個(gè)像素點(diǎn)上產(chǎn)生特定亮度的亮度，用L表示用戶實(shí)際看到的光強(qiáng)，背光源的光強(qiáng)為B，某個(gè)像素點(diǎn)的值為x，透過率是與像素點(diǎn)值成正比的，記為f（x），那么顯示系統(tǒng)的發(fā)光強(qiáng)度公式可表示為：

低功耗的設(shè)計(jì)主要是通過降低背光a倍，那么就該增加每個(gè)像素點(diǎn)為原來的a倍，即用公式表達(dá)為：

系數(shù)a主要是由每一副圖像內(nèi)容來動態(tài)確定，原則主要是要保證圖像質(zhì)量在人眼可接受的范圍內(nèi)。

視頻場景下低功耗

在視頻場景下，每25幀的圖像變化是不大的，為了節(jié)省計(jì)算量，該25幀可以采用相同的系數(shù)a，這樣在保證降低顯示系統(tǒng)功耗的同時(shí)有效地降低了CPU的計(jì)算量。流程圖如圖1所示。

圖1 流程框圖

根據(jù)以上的流程框圖，在每25幀圖像數(shù)據(jù)中僅僅計(jì)算了一次的背光降低系數(shù)a，計(jì)算量得到了極大的縮減，同時(shí)，由于是處于視頻場景下，25幀的圖像內(nèi)容是相差不大的，因此采用同一個(gè)背光降低系數(shù)不僅高效而且也是有效的。

工作流程

整個(gè)算法的工作流程如下：

讀取第一幀的圖像數(shù)據(jù)，并設(shè)置計(jì)數(shù)器count值為1；

根據(jù)圖像內(nèi)容計(jì)算出背光降低系數(shù)a，并調(diào)節(jié)背光和圖像內(nèi)容；

當(dāng)count值不大于25時(shí)，采用原來的系數(shù)a調(diào)整接下來的圖像和背光；

當(dāng)count大于25時(shí)，重新根據(jù)圖像內(nèi)容計(jì)算背光降低系數(shù)a，并重置計(jì)數(shù)器count的值；

重復(fù)B～D的操作。

結(jié)語

本文在已有低功耗算法的基礎(chǔ)上，針對特定的視頻場景，提出了一種在視頻場景下的低功耗技術(shù)，在保證降低整機(jī)功耗的同時(shí)，基本不增加CPU的處理負(fù)擔(dān)，在視頻場景下保證了系統(tǒng)的流暢性和低功耗。

致謝

感謝廣東省高新區(qū)發(fā)展引導(dǎo)專項(xiàng)——攻關(guān)及產(chǎn)業(yè)化類，移動互聯(lián)網(wǎng)綠色通信終端的關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用（2012B010900061）、粵港招標(biāo)關(guān)鍵領(lǐng)域突破項(xiàng)目：基于Andriod智能融合終端的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用（2011A091200004）和廣州市科技攻關(guān)專項(xiàng)：基于視覺感知的路況檢測嵌入式軟件技術(shù)的研發(fā)（2013J4300062）的支持。

廣東省高新區(qū)發(fā)展引導(dǎo)專項(xiàng)——攻關(guān)及產(chǎn)業(yè)化類，移動互聯(lián)網(wǎng)綠色通信終端的關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用（2012B010900061），粵港招標(biāo)關(guān)鍵領(lǐng)域突破項(xiàng)目：基于Andriod智能融合終端的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用（2011A091200004），廣州市科技攻關(guān)專項(xiàng)：基于視覺感知的路況檢測嵌入式軟件技術(shù)的研發(fā)（2013J4300062）

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.02.035