LED亮度调节中的人眼感受非线性校正

《LED亮度调节中的人眼感受非线性校正》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、２０１２年９月郑州大学学报（工学版）Ｓｅｐ．２０１２第３３卷第５期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＺｈｅｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ）Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．５文章编号：１６７１－６８３３（２０１２）０５－０１３８－０３ＬＥＤ亮度调节中的人眼感受非线性校正琚新刚１，勾占锋２，孙华３（１．河南教育学院电路与系统重点学科组，河南郑州４５００４６；２．郑州师范学院信息科学与技术学院，河南郑州４５００４４；３．鹤壁职业技术学院电子信息工程系，河南鹤壁４５８０３０）摘要：在ＰＷＭ数字调光方式中，人眼对ＬＥＤ灯具亮度（光通量）线性变化的感受是非线性的．为了对这种非线性感受进行校正，

2、需要对光通量进行补偿．由于光通量和ＰＷＭ占空比成严格线性关系，故根据光通量和人眼亮度感受的反非线性特性，得到人眼线性亮度感受需要的非线性变化ＰＷＭ占空比即可．系统采取查找表方式，利用ＱｕａｒｔｕｓＩＩ平台的参数可设置宏模块，在存储器中预存按反非线性特性计算好的占空比数值，实现光通量补偿．测试显示，系统达到了校正目的．关键词：亮度感受；非线性校正；占空比；ＬＰＭ＿ＲＯＭ模块中图分类号：ＴＰ３３１．２文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－６８３３．２０１２．０５．０３１表现在一个灯具，当其输出光通量随时间线０引言性变化时，人眼的感受却不是线性的，在灯光微亮ＬＥＤ新型照明光

3、源，节能、寿命长、控制灵区，灯具很小的光通量改变也让人眼感到光强变活，其应用范围日益广泛．ＬＥＤ亮度调节通常采化很大，而在光通量比较大的区域，很大的光通量［１］跳跃，人眼感觉到的光强变化也不大．眼睛的这种用ＰＷＭ数字调光机制，由于ＰＷＭ信号占空比与光通量φ成线性关系，而人眼对线性变化的自然响应与ＣＲＴ显示器固有响应的反特性非常［３］，为相近．即：φ所引起的亮度变化的感觉是非线性的．因此实现亮度调节给人眼带来线性感受，需引入非线人眼对亮度的感受＝光通量＾（１／２．２）性校正技术，对φ进行补偿，达到人眼对光调节线２亮度感受非线性校正原理性感受的目的．以Ｆ表示人眼对亮度的感受，φ表示光通量１人眼亮

4、度感受非线性规律１／２．２Ｆ＝φ其中，φ∝Ｄ（Ｄｕｔｙ，ＰＷＭ调节信号的占空比，以国际照明委员会（ＴｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｍ－下简称Ｄ）．ｍｉｓｓｉｏｎｏｎＩｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ，ＣＩＥ）对亮度的定义是：线性的亮度感受需要非线性变化的φ，由于φ某一区域放射出光线的多少，用光通量来表征．亮与Ｄ严格线性，故线性变化的亮度感受需要遵从度是一个感官量，人眼大约能分辨出８０个等级的某种规律的非线性变化的φ，所谓的某种规律，即亮度．在某个环境中，人眼无法感受到亮度小于环（线性调节对应的非线性变化）———人眼亮度感φ［２］境最高亮度百分之一的物体．受的反非线性特性，映射在系统中，就是ＡＤ采样

5、人眼对亮度具有本能的非线性感受．眼睛后的值Ａ在控制ＰＷＭ的占空比时（Ａ作为查找对较低灰度的光亮变化更敏感．弱光时，光强增加２．２表的地址取φ值时），φ值按照Ｄ＝λＡ的规一倍，人眼感觉到的增强多于一倍；强光时，光强［４］律，如图１所示，即在存储器中预先存储按反特增加一倍，人眼感觉到的增强不足一倍．只有性计算好的φ值，达到校正目的．１８％光源亮度的光线，人眼感觉大约是一半的亮度．收稿日期：２０１２－０７－１０；修订日期：２０１２－０８－２０作者简介：琚新刚（１９７３－），男，河南辉县人，河南教育学院副教授，硕士，主要研究方向：ＥＤＡ技术．Ｅｍａｉｌ：Ｘｉｎｇａ－ｎｇｊｕ＠１２６．ｃｏｍ．第５期琚

6、新刚，等：ＬＥＤ亮度调节中的人眼感受非线性校正１３９取点数ｎ＝６４（６４级灰度，理论最高值由ＡＤ采样位数决定），按照Ｄ＝Ａ２．２等间距取Ｄ的６４个数据，经归一化、取整处理后作为校正后的占空比数据，由于ＦＰＧＡ只能描述定点整数，位数越多误差越小，资源占用越多．取整后得到的最大数据为９０９０，如图３所示，需采用１４位二进制数，数据线为１４位，６４个数据确定了ＲＯＭ的地址线为６位．图１非线性校正原理Ｆｉｇ．１Ｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅ图３Ｄａｔａｒｏｍ．ｍｉｆ文件３利用ＱｕａｒｔｕｓＩＩ平台实现非线性校正Ｆｉｇ．３Ｄａｔａｒｏｍ．ｍｉｆｆｉｌｅ利用ＱｕａｒｔｕｓＩＩ平

7、台的可参数化宏功能模块在ＱｕａｒｔｕｓＩＩ中选择ＲＯＭ数据文件编辑和ＬＰＭ（ＬｉｂｒａｒｙｏｆＰａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｄＭｏｄｕｌｅｓ，参窗．根据６４点１４位幂函数数据的情况，可选数可设置模块库）函数，可以快速实现上述ＬＥＤＲＯＭ的数据数Ｎｕｍｂｅｒ为６４，数据宽Ｗｏｒｄｓｉｚｅ灯控系统所需的非线性校正．取１４位．据此建立．ｍｉｆ数据表格．可直接在表中３．１设计校正模块填写，之后保存存此数据文件，名为ｄａｔａ