CN105009191A - 颜色控制方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种颜色控制方法，该颜色控制方法能够在不使用大量的参数的情况下平滑地更改各种显示颜色。在从颜色更改的开始到结束的颜色更改时间(Td)期间，当占空比从更改前占空比(Ds)变为更改后占空比(Df)时，基于用于淡入处理的公式(1)并且基于用于淡出处理的公式(2)来计算更改占空比(Dn)。从而，能够在抑制产生不自然色的同时，平滑地更改颜色。

Description

颜色控制方法

技术领域

本发明涉及一种颜色控制方法，并且具体地，涉及一种用于包括具有不同颜色的多个发光元件的彩色显示装置的颜色控制方法。

背景技术

传统地，已经使用了一种彩色显示装置，其包括作为具有不同色的多个发光元件的R、G和B彩色LED，并且已经提出了更正从LED发出的光的明暗度的明暗度更正装置和方法(例如，参见专利文献1)。在专利文献1中描述的明暗度更正装置包括：CPU，其控制LED的发光；ROM，其将关于流经R、G和B的LED的电流值的信息作为表格来存储；和RAM，其存储从多个表格中选择的一个表格中的值。该明暗度更正装置构造成通过选择最优的一个表格来纠正从LED发出的光的明暗度。

作为控制LED的亮度的方法，已知电流控制和脉冲宽度调制(PWM)控制。在PWM控制中，施加到每个LED的脉冲波形的占空比改变，从而更改LED的亮度。如果各颜色的LED的亮度改变以逐渐更改显示色(例如，淡入或淡出显示色)，则将占空比与变化时间之间的关系用作PWM控制的参数。通常地，将已经预先存储在例如ROM中的表格用作以上参数。在表格中限定了每单位时间的占空比的变化率，并且基于该变化率来更改各LED的亮度(显示色)。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP 2002-100485 A

发明内容

不幸地，使用已经预先存储在表格中的占空比与变化时间之间的关系的传统的明暗度更正方法可能引起不自然的显示。更具体地，当将任意未更改的显示色更改为另一个更改的显示色时，在更改的过程中，各色之间的占空比的变化率的不同可能引起不同的***颜色出现在显示色上。为了避免这样的不自然的颜色更改，可以设想将对于显示色的各个更改模式和这些模式的参数限定占空比的变化率的方法存储在表格中。然而，该方法可能引起的缺点是需要：设定大量的参数；执行用于设定参数的不方便处理；使用大容量ROM；以及执行用于选择参数的复杂控制。

本发明的目的是提供一种颜色控制方法，该颜色控制方法使得能够在不使用大量的参数的情况下平滑地更改各种显示颜色，以克服上述缺点。

解决问题的方案

在克服上述缺点的第一方面中描述的本发明的颜色控制方法是用于包括具有不同色的多个发光元件的彩色显示装置的颜色控制方法。该控制方法包括：当通过改变所述发光元件的占空比而逐渐更改显示颜色时，通过基于公式(1)，并且基于颜色更改之前的占空比(更改前占空比Ds)和所述颜色更改之后的占空比(更改后占空比Df)的计算，来确定所述更改过程中的占空比(更改占空比Dn)。在所述公式(1)中，A表示控制常数，Td表示从所述颜色更改的开始到结束的颜色更改时间，并且Tn表示从所述颜色更改的所述开始经过的时间，所述经过的时间对应于要确定的所述更改过程中的各个所述占空比Dn。

$Dn=\left\{A^{\frac{\left(Tn-Td\right)}{Td}}-\frac{\left(Td-Tn\right)}{Td}\·\frac{1}{A}\right\}\×\left(Df-Ds\right)+Ds\mathrm{...}\left(1\right)$

在第二方面中描述的颜色控制方法是用于包括具有不同颜色的多个发光元件的彩色显示装置的颜色控制方法。该控制方法包括：当通过改变所述发光元件的占空比而逐渐更改显示颜色时，通过基于公式(2)，并且基于颜色更改之前的占空比(更改前占空比Ds)和所述颜色更改之后的占空比(更改后占空比Df)的计算，来确定所述更改过程中的占空比(更改占空比Dn)。在所述公式(2)中，A表示控制常数，Td表示从所述颜色更改的开始到结束的颜色更改时间，并且Tn表示从所述颜色改变的所述开始经过的时间，所述经过的时间对应于要确定的更改过程中的各个所述占空比Dn。

$Dn=\left\{A^{\frac{-Tn}{Td}}-\frac{Tn}{Td}\·\frac{1}{A}\right\}\×\left(Ds-Df\right)+Df\mathrm{...}\left(2\right)$

在第三方面中描述的颜色控制方法是根据权利要求1或2的颜色控制方法，其中，将所述控制常数A设定为任意值，选择所述任意值，使得所述发光元件的亮度均匀地改变。

发明的有益效果

根据本发明，在从颜色更改的开始到结束的颜色更改时间Td内，当占空比从更改前占空比Ds变为更改后占空比Df时，基于公式(1)或公式(2)计算更改占空比Dn。因此，能够在减少任意不自然色的出现的同时，平滑地更改颜色。而且，通过使用公式(1)或(2)计算更改占空比Dn消除了对于更改前占空比Ds和更改后占空比Df中的各组合设定参数的需要以及将这些参数存储为表格的需要。因此，能够通过使用构造简单的控制装置和存储装置进行颜色控制。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的颜色控制方法的曲线图。

图2是示出根据本发明的实例1的亮度变化的曲线图。

图3是示出根据比较例1的亮度变化的曲线图。

图4是示出根据比较例2的亮度变化的曲线图。

图5是示出实例1和比较例2的占空比的变化的曲线图。

参考标记列表

A  控制常数

Df 更改后占空比

Dn 更改占空比

Ds 更改前占空比

Td 颜色更改时间

Tn 经过的时间

具体实施方式

下面将描述本发明的实施例。该实施例的颜色控制方法用于包括具有不同颜色的多个发光元件的彩色显示装置的显示控制。这样的彩色显示装置的实例包括在汽车的仪表盘中使用的数字显示单元。数字显示单元构造成显示在例如油量表、警告灯、指示器、里程表和短距离里程表中的各条信息，并且包括：显示面板，作为发光元件的多个LED排列在该显示面板中；LED驱动器，其控制要施加到各个LED的发光信号；和微机，其用作用于控制LED驱动器的驱动的控制装置。多个LED是具有三色或R、G和B的LED，并且更改各个LED的亮度，从而将彩色显示图像显示在显示面板上。

微机具有CPU、ROM、RAM和其它存储器。CPU通过执行已经预先存储在ROM中的程序而驱动LED驱动器，从而更改显示在显示面板上的图像和改变显示面板的亮度。存储在ROM中的程序包含将在稍后描述的公式(1)和(2)，并且要用于这些公式的控制常数A、与显示颜色一一对应的占空比等也存储在ROM中。LED驱动器接收来自微机的驱动信号，而后根据驱动信号将具有适当的占空比的发光信号(脉冲波形)施加到LED。简言之，微机通过改变要施加到LED的脉冲波形的占空比来改变LED的亮度。通过该PWM控制，具有适当的颜色和亮度的显示图像显示在显示面板上。

接着，将基于图1和2描述控制各个LED的亮度的颜色控制方法。在该实施例中，当改变各个LED的占空比以逐渐更改显示颜色时，CPU基于颜色更改之前和之后的占空比计算在具有预定长度的期间内逐渐更改占空比。换句话说，CPU基于更改前占空比Ds和更改后占空比Df来计算更改占空比Dn。然后，微机基于计算的更改占空比Dn来控制各个LED的亮度。其后，将描述R、G和B彩色LED逐渐变亮的淡入处理以及R、G和B彩色LED逐渐变暗的淡出处理。然而，本发明的颜色控制方法能够应用于除了淡入和淡出之外的LED的亮度(占空比)随着时间更改的任意其它情况。

在淡入处理中，首先，基于颜色更改之前和之后的显示颜色之间的差异，对于各个LED都全部设定更改前占空比Ds、比更改前占空比亮的更改后占空比Df以及作为从更改开始到结束经过的更改所需的时间量的颜色更改时间Td，并且存储在RAM中。另外，将已经根据淡入处理预先设定的控制常数A从ROM读取到RAM。然后，CPU读取包括存储在ROM中的下面给出的公式(1)的程序，并且利用公式(1)进行计算，随后，确定作为从颜色更改开始的时间量的每个经过的时间Tn处的更改占空比Dn。例如，从颜色更改的开始以固定间隔(以PWM周期的倍数时间)设定经过的时间Tn。例如，如果PWM频率是100Hz，则经过的时间Tn以每10msec、每20msec等设定。在经过的时间Tn处的所述更改过程中，CPU将占空比Dn输出到LED驱动器。当在随后改变的所述变更过程中接收占空比Dn时，LED驱动器将具有这些占空比的脉冲波形施加到各个LED，从而控制和驱动各个LED逐渐变亮。

$Dn=\left\{A^{\frac{\left(Tn-Td\right)}{Td}}-\frac{\left(Td-Tn\right)}{Td}\·\frac{1}{A}\right\}\×\left(Df-Ds\right)+Ds\mathrm{...}\left(1\right)$

在上述淡入处理中，将控制常数A设定为从20到50的范围选择的任意值。此外，可以将用于各个R、G和B彩色LED的控制常数A设定为相同值或不同值。可选择地，可以对各个显示面板进行校准，从而调节控制常数A。已经基于公式(1)计算的经过的时间Tn处的更改占空比Dn变为在向右方向(在X轴正方向)上增大，并且在向下方向(在Y轴负方向)上减小的曲线图，如图1所示。因此，以占空比的变化率(增大率)随着时间逐渐增大的方式进行PWM控制。

在淡出处理中，首先，对于各个LED全部设定更改前占空比Ds、比更改前占空比暗的更改后占空比Df、以及颜色更改时间Td，并且存储在RAM中。另外，将已经根据淡出处理预先设定的控制常数A从ROM读取到RAM。然后，CPU读取包括存储在ROM中的下面给出的公式(2)的程序，并且利用公式(2)进行计算，随后，顺序确定在作为从颜色更改开始的时间量的每个经过的时间Tn处的更改占空比Dn，并且将经过的时间Tn的更改占空比Dn输出到LED驱动器。当接收随后改变的更改占空比Dn时，LED驱动器将具有这些占空比的脉冲波形施加到各个LED，从而控制和驱动各个LED逐渐变暗。

$Dn=\left\{A^{\frac{-Tn}{Td}}-\frac{Tn}{Td}\·\frac{1}{A}\right\}\×\left(Ds-Df\right)+Df\mathrm{...}\left(2\right)$ 光源的亮度均匀改变的常数。如在该实施例中，如果将LED用作光源，则根据光源的特性将控制常数A设定为例如大约40或从20到50的范围选择的任意其它值。此外，可以将控制常数A设定为与淡入处理的值相同或不同的值。如在淡入处理的情况下，可以不同地设定、或者对于各个显示面板单独校准和调节用于R、G和B彩色LED的控制常数A。在基于公式(2)的以上淡出处理中，以更改占空比Dn随着经过的时间Tn减小、并且其变化率(减小率)随着经过的时间Tn逐渐增大的方式进行PWM控制。

实例

下面将说明本发明的实例和比较例。将给出R、G和B彩色LED逐渐变亮的淡入处理作为示例情况。在初始阶段(未更改状态)，利用绿色系的显示色点亮显示面板。然后，更改LED的亮度，使得LED逐渐变亮。在更改之后，显示白色。

在初期条件下，红(R)、绿(G)和蓝(B)的LED的各个更改前占空比Ds设定为32.3％、57.1％和5.8％，并且将所有彩色LED的更改后占空比Df设定为100％。此外，将颜色更改时间Td设定为700msec(0.7秒)，并且将经过的时间Tn之间的间隔设定为50msec(0.05秒)。

由于在实例(实例1)中采用了淡入处理，所以使用公式(1)、并且将控制常数A设定为40(A＝40)。在下面描述的表格1中列出了每个经过的时间Tn处的R、G和B彩色LED的更改后占空比Dn的计算结果。在图2的曲线图中示出了基于表格1中的占空比而控制的彩色LED的亮度的变化。

表格1.颜色更改时的示例性控制(实例1)

接着，在比较例(比较例1和2)中，首先，将在下面描述的表格2中列出的表格用作每单位时间的占空比的变化率的参考。然后，基于占空比的变化率来计算各色LED的更改占空比Dn。在该表格中，设定占空比在1000msec(1秒)中从0％到100％变化的变化率。

表格2.示例性表格(比较例)

在比较例1中，彩色(R、G和B)LED的占空比基于在表格2中限定的占空比的变化率而改变，如表格3所示。在图3的曲线中示出各色LED的亮度的变化，作为占空比变化的结果。

表格3.颜色更改时的示例性控制(比较例1)

在比较例1中，因为根据表格1，在更改之前(时间0处)具有5.8％的占空比或最低占空比的蓝色(B)LED需要700msec直到其占空比到达100％，所以将颜色更改时间设定为700msec。在更改之前(时间0处)的具有32.3％的红色(R)LED的占空比在300msec内到达100％，其后占空比保持100％直到700msec。在更改之前(时间0处)的具有57.1％的绿色(G)LED的占空比在150msec内到达100％，其后占空比保持100％直到700msec。

如在比较例1中一样，当通过使用表格2所示的表格作为参考改变占空比、并且更改显示色的亮度时，在更改的过程中各颜色LED的亮度比变化。因此，可能出现与未更改颜色的色彩不同的颜色。换句话说，可能产生异常的中间颜色，即，在淡入处理中可能出现不同的***色。在这种情况下，用户可能感觉到显示色不自然。

在比较例2中，基于通过使表格2中的占空比经受一阶近似互补而得到的值，将在表格2中限定的彩色(R、G和B)LED的占空比更改为表格4中的占空比。作为以这种方式更改占空比的结果，在图4的曲线图中示出各色LED的亮度的变化。这里，在一阶近似互补中，将对应于颜色更改时间(700msec)的数据的数量(15)与在表格2中限定的占空比的数据的数量(例如，在从32.3％到100％的范围中，存在红色(R)LED的7个数据)进行比较。如果将不足数量的数据限定为占空比，则利用一阶近似互补占空比之间的数据值。重复该互补，直到占空比变为100％。

表格4.颜色更改时的示例性控制(比较例2)

在比较例2中，由于利用一阶近似互补的填充计算在表格2中限定的占空比之间的数据值，所以可能产生插值误差：例如，占空比在相对于颜色更改时间的早期阶段接近100％，如图5中的点划线所示。这样的插值误差可能使颜色更改的平滑性下降。与此相反地，本发明的实例1使用公式(1)计算更改占空比Dn。在改变占空比的过程中，该计算能够平滑地改变占空比而不产生误差，如图5中的实线所示。因此，各色LED的亮度线性变化，如图2所示。因此，能够实现使得用户能够具有自然的感觉的淡入处理。

在该实例中，已经关于通过使用公式(1)计算更改占空比的方法应用于淡入处理的情况给出了说明。同样地，通过使用公式(2)计算更改占空比Dn的方法也可以应用于淡出处理。该计算能够平滑地改变占空比，而不像比较例1一样产生异常的中间色，并且不像比较例2一样产生插值误差。因此，各颜色LED的亮度线性变化，并且能够实现使得用户能够具有自然的感觉的淡出处理。

接着，将给出执行尚未点亮的R、G和B彩色LED通过其逐渐变亮，而后在减少不同***颜色的出现的同时，在显示面板上点亮预定的显示色的淡入处理所需的数据尺寸Dsize的说明。

首先，将颜色更改时间Td设定为1000msec(1秒)，并且将经过的时间Tn之间的间隔设定为50msec(0.05秒)；以21个步骤进行淡入处理。

由于将实例2应用于淡入处理，所以当将控制常数A设定为40(A＝40)时，使用公式(1)计算占空比Dn，而后将这些占空比Dn设定为基准占空Dns。利用分别对应于R、G和B的预定常数BR、BG和BB乘以基准占空Dns，使得在各个步骤得到相同的显示色。在该实例的显示色中，利用0.3162、0.6343和0.6813乘以各个基准占空Dns。以这种方式，计算各颜色的占空比Dn。在表格5中示出这些结果。

表格5.在淡入时的时间-占空比特性(实例2)

用于进行实例2的淡入处理所需的信息是各个步骤的基准占空Dns以及常数BR、BG和BB。一个步骤的占空比Dn以及常数BR、BG和BB中的每个的数据大小都对应2字节；21个步骤的基准占空Dns的数据大小是42字节。如果利用N数量的显示色进行淡入处理，则每个显示色的三个常数BR、BG和BB中的每个都对应于2字节，并且常数BR、BG和BB的数据大小是6N。因此，进行实例2的淡入处理所需的数据大小是6N+42。

与实例2相似，在比较例3中，在淡入处理期间，为了减少不同***色的出现，R、G和B彩色LED在表格6所示的占空比Dn处点亮。

表格6.在淡入时的时间-占空比特性(比较例3)

在比较例3中，为了利用一个显示色进行淡入处理，需要关于表格6中示出的所有占空比Dn的信息。换句话说，对于21个步骤中的每个步骤都需要三个R、G和B颜色的占空比Dn。因此，需要63个占空比Dn，在该情况下数据大小是126字节。另外，为了进行具有N个显示色的淡入处理，将得到的数据大小乘以N。进行比较例3的淡入处理所需的数据大小Dsize是126N。

假设N是任意自然数，实例2要求比比较例3小的数据大小Dsize。需要的数据大小Dsize的差随着显示色的数量增加而增大。

已经描述了用于进行实例2和比较例3的淡入处理所需的数据大小Dsize。用于进行实例2和比较例3的淡出处理所需的数据大小Dsize与如上所述的数据大小大致相同。

根据上述实施例，当在从颜色更改开始到结束的颜色更改时间Td内，占空比从更改前占空比Ds变为更改后占空比Df时，在淡入处理中基于公式(1)、并且在淡出处理中基于公式(2)计算更改占空比Dn。因此，能够在减少任意不自然色的出现的同时，平滑地更改颜色。而且，通过使用公式(1)或(2)计算更改占空比Dn消除了对于更改前占空比Ds和更改后占空比Df中的各组合设定参数的需要以及将这些参数存储为表格的需要。因此，能够减少需要的数据大小Dsize，并且通过使用构造简单的控制装置和存储装置进行颜色控制。

在前述实施例中，将用于计算各色LED的更改占空比Dn的公式(1)和(2)中的控制常数A设定为40；然而，对于不同色的LED可以使用不同的控制常数A。如果LED的亮度变化，则可以对各LED设定不同的更正参数，并且可以将更正参数增加到公式(1)和(2)或控制常数A。在前述实施例中，已经描述了应用于具有R、G和B彩色LED的彩色显示面板的颜色控制；然而，LED的颜色不限于三色或R、G和B，并且可以使用任意其它颜色和任意数量的颜色。发光元件不仅限于发光二极管(LED)，而是可以使用诸如半导体激光这样的任意类型的元件。

Claims (3)

1.一种颜色控制方法，该颜色控制方法用于包括具有不同颜色的多个发光元件的彩色显示装置，该颜色控制方法包括：

当通过改变所述发光元件的占空比而逐渐更改显示颜色时，通过基于公式(1)，并且基于颜色更改之前的占空比(更改前占空比Ds)和所述颜色更改之后的占空比(更改后占空比Df)的计算，来确定所述更改过程中的占空比(更改占空比Dn)，

$Dn=\left\{A^{\frac{\left(Tn-Td\right)}{Td}}-\frac{\left(Td-Tn\right)}{Td}\·\frac{1}{A}\right\}\×\left(Df-Ds\right)+Ds\mathrm{...}\left(1\right)$

其中，在所述公式(1)中，A表示控制常数，Td表示从所述颜色更改的开始到结束的颜色更改时间，并且Tn表示从所述颜色更改的所述开始经过的时间，所述经过的时间对应于要确定的所述更改过程中的各个所述占空比Dn。

2.一种颜色控制方法，该颜色控制方法用于包括具有不同颜色的多个发光元件的彩色显示装置，该颜色控制方法包括：

当通过改变所述发光元件的占空比而逐渐更改显示颜色时，通过基于公式(2)，并且基于颜色更改之前的占空比(更改前占空比Ds)和所述颜色更改之后的占空比(更改后占空比Df)的计算，来确定所述更改过程中的占空比(更改占空比Dn)，

$Dn=\left\{A^{\frac{-Tn}{Td}}-\frac{Tn}{Td}\·\frac{1}{A}\right\}\×\left(Ds-Df\right)+Df\mathrm{...}\left(2\right)$

其中，在所述公式(2)中，A表示控制常数，Td表示从所述颜色更改的开始到结束的颜色更改时间，并且Tn表示从所述颜色改变的所述开始经过的时间，所述经过的时间对应于要确定的更改过程中的各个所述占空比Dn。

3.根据权利要求1或2所述的颜色控制方法，其中

将所述控制常数A设定为任意值，选择所述任意值，使得所述发光元件的亮度均匀地改变。