CN111147783A - Hdmi传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***、方法及其应用 - Google Patents

Hdmi传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***、方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种应用于HDMI传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***，包括光线传感器，用于获取环境光强度；微控制器，与所述的光线传感器相连接，用于根据用户的喜好设置转换为寄存器参数；HDMI收发器芯片，与所述的微控制器相连接，用于根据设置的寄存器值进行亮度调节。本发明还涉及一种实现HDMI传输装置上的视频信号自动亮度调节控制的方法。采用了本发明的应用于HDMI传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***和方法，可以应用于各种需要在HDMI传输过程中改变亮度的情景下，例如机顶盒与电视的连接接头中，根据用户客厅的光线强度，自动进行视频信号的亮度调节。本发明能解决视频在传输过程中根据环境光的亮度自动调节的问题，具有广泛的应用范围。

Description

HDMI传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***、方 法及其应用
技术领域
本发明涉及视频处理及传输领域，尤其涉及调光领域，具体是指一种应用于HDMI传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***、方法及相应的HDMI传输线、HDMI传输接头装置和HDMI中继器。
背景技术
HDMI是目前常用的高清晰度多媒体接口，是一种数字化视频/音频接口技术，适合影像传输。其广泛地用在例如电视，显示器，投影设备等消费电子与显示领域。
1、目前市场上存在的HDMI中继器是用于解决信号在线路上传输中衰减，导致的传输距离受限的问题。其中的处理芯片一般来说还可支持多路复用，降噪等功能，但并不能进行视频信号亮度的调节。如图1所示为HDMI收发芯片架构视频处理部分。
2、Marseille公司的mCable可以使对视频进行放大，并保持或增强图像的清晰度。其中使用的自研发的视频处理芯片VTV-122x可以用于HDMI的放大，增强，降噪，以及调节亮度，对比度，饱和度。但其产品也不支持亮度的自动调节。
3、另外光线传感器也广泛的用于各种场合，例如车身电子，照明设备，LCD背光调节，移动手持设备等。
然而目前的大多数的HDMI视频数据输出端(如机顶盒等)以及接收端(例如显示器或电视)，很少能够自动地根据环境光线来调节视频信号的亮度，导致视频对使用者来说太亮或太暗，造成视觉疲劳。而且即使上述的HDMI中继器和Marseille公司的mCable产品并不能解决视频在传输过程中根据环境光的亮度自动调节问题。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足效果好、结构简便、适用范围较为广泛的应用于HDMI传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***、方法及相应的HDMI传输线、HDMI传输接头装置和HDMI中继器。
为了实现上述目的，本发明的应用于HDMI传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***、方法及相应的HDMI传输线、HDMI传输接头装置和HDMI中继器如下：
该应用于HDMI传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***，其主要特点是，所述的***包括：
光线传感器，用于获取环境光强度；
微控制器，与所述的光线传感器相连接，用于根据用户的喜好设置转换为寄存器参数；
HDMI收发器芯片，与所述的微控制器相连接，用于根据设置的寄存器值进行视频信号的亮度调节。
较佳地，所述的HDMI收发器芯片包括亮度调节单元，与所述的微控制器相连接，用于将视频信号的输入亮度映射到输出亮度，并通过寄存器控制映射函数。
较佳地，所述的映射函数为指数映射。
较佳地，所述的光线传感器的输入端接收模拟信号，所述的光线传感器通过通用输入输出接口或模拟音频输入接口与所述的微控制器相连接。
较佳地，所述的***还包括模拟数字转换模块，与所述的光线传感器相连接，用于将光线传感器输入的模拟信号转换为数字信号。
较佳地，所述的微控制器包括模拟数字转换单元，与所述的光线传感器相连接，用于将光线传感器输入的模拟信号转换为数字信号。
较佳地，所述的光线传感器的输入端接收数字信号，所述的光线传感器通过I2C总线或其他串行接口接收光纤强度信号。
该HDMI传输线，其主要特点是，所述的HDMI传输线中设置有上述的***，以实现所传输的视频信号的自动亮度调节。
该HDMI传输接头装置，其主要特点是，所述的HDMI传输接头装置中设置有上述的***，以实现所传输的视频信号的自动亮度调节。
该HDMI中继器，其主要特点是，所述的HDMI中继器中设置有上述的***，以实现所传输的视频信号的自动亮度调节。
该基于上述***实现HDMI传输装置上的视频信号自动亮度调节控制的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
(1)微控制器读取用户喜好配置，并返回配置信息；
(2)微控制器通过光线传感器读入经过数字化的光线强度信号；
(3)微控制器将光线强度转换为亮度映射参数；
(4)根据计算结果配置寄存器，并根据设置的寄存器值进行视频信号的亮度调节；
(5)重复上述步骤(2)至步骤(4)。
较佳地，所述的步骤(3)中的亮度映射参数为指数参数。
采用了本发明的应用于HDMI传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***、方法及相应的HDMI传输线、HDMI传输接头装置和HDMI中继器，可以应用于各种需要在HDMI传输过程中改变亮度的情景下，例如机顶盒与电视的连接接头中，根据用户客厅的光线强度，自动进行视频信号的亮度调节。本发明能解决视频在传输过程中根据环境光的亮度自动调节的问题，具有广泛的应用范围。
附图说明
图1为现有技术的HDMI收发芯片架构示意图。
图2为本发明的应用于HDMI传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***的加入亮度调节模块的HDMI收发芯片架构示意图。
图3为本发明的应用于HDMI传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***的实现自动亮度调节的***结构示意图。
图4为本发明的实现HDMI传输装置上的视频信号自动亮度调节控制的方法的流程图。
图5为本发明的实现HDMI传输装置上的视频信号自动亮度调节控制的方法的采用指数方式的亮度映射示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的该应用于HDMI传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***，其中包括：
(1)光线传感器，用于获取环境光强度；
(2)微控制器，与所述的光线传感器相连接，用于根据用户的喜好设置转换为寄存器参数；
(3)HDMI收发器芯片，与所述的微控制器相连接，用于根据设置的寄存器值进行视频信号的亮度调节。
作为本发明的优选实施方式，所述的HDMI收发器芯片包括亮度调节单元，与所述的微控制器相连接，用于将视频信号的输入亮度映射到输出亮度，并通过寄存器控制映射函数。
作为本发明的优选实施方式，所述的映射函数为指数映射。
作为本发明的优选实施方式，所述的光线传感器的输入端接收模拟信号，所述的光线传感器通过通用输入输出接口或模拟音频输入接口与所述的微控制器相连接。
作为本发明的优选实施方式，所述的***还包括模拟数字转换模块，与所述的光线传感器相连接，用于将光线传感器输入的模拟信号转换为数字信号。
作为本发明的优选实施方式，所述的微控制器包括模拟数字转换单元，与所述的光线传感器相连接，用于将光线传感器输入的模拟信号转换为数字信号。
作为本发明的优选实施方式，所述的光线传感器的输入端接收数字信号，所述的光线传感器通过I2C总线或其他串行接口接收光纤强度信号。
本发明的该HDMI传输线，其中所述的HDMI传输线中设置有上述的***，以实现所传输的视频信号的自动亮度调节。
本发明的该HDMI传输接头装置，其中所述的HDMI传输接头装置中设置有上述的***，以实现所传输的视频信号的自动亮度调节。
本发明的该HDMI中继器，其中所述的HDMI中继器中设置有上述的***，以实现所传输的视频信号的自动亮度调节。
本发明的该基于上述***实现HDMI传输装置上的视频信号自动亮度调节控制的方法，其中包括以下步骤：
(1)微控制器读取用户喜好配置，并返回配置信息；
(2)微控制器通过光线传感器读入经过数字化的光线强度信号；
(3)微控制器将光线强度转换为亮度映射参数；
(4)根据计算结果配置寄存器，并根据设置的寄存器值进行视频信号的亮度调节；
(5)重复上述步骤(2)至步骤(4)。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(3)中的亮度映射参数为指数参数。
本发明的具体实施方式中，本发明既可实现为带微控制器的HDMI线，也可以实现为HDMI接头，其通过一个MCU(微控制器)连接光线传感器来获取环境光强度，并将获得的光线强度结合用户的喜好设置，转换为HDMI收发器芯片的设置(如寄存器值，后面关于芯片补充部分将进行详细说明)，从而使HDMI转发器在视频转发过程中可以根据寄存器来进行亮度映射。
如图2所示，最基本的自动亮度调节***的包括一个光线传感器，微控制器MCU以及HDMI收发器芯片。MCU从光线传感器中读取最新的环境光强度，并根据用户的喜好设置转换为HDMI收发芯片的寄存器参数并设置寄存器值。这里的设置可以采用一步到位的亮度调节或者渐进式的方式。
由于目前市场上的HDMI收发器芯片并不具有在收发过程中的亮度调节功能，而Marseille的VTV-122x并无公开资料，所以后面部分会给出一个该芯片的设计，用以辅助说明该发明。
可替代的技术要件：
1、HDMI收发器芯片可替换为类似mCable所采用的VTV-122x具有更强功能的芯片。
2、光线传感器可以是数字信号或者模拟信号：
如果光线传感器传入的是模拟信号，那么可以接入单独的ADC(模拟数字转换器)模块或者直接接入MCU的ADC转换为数字信号，在这样的方式下，光线传感器通过GPIO或者专用的Analog In和MCU连接。由ADC对光线强度进行量化。
若采用的光线传感器输入的是数字信号，该输入已经是已经经过量化的光线强度，该接口可以采用I2C或其他串行接口。
3、MCU和收发器芯片可以集成为一个芯片。
4、亮度的调节可以看作是从输入亮度到输出亮度函数映射，可采用的方式有线性映射，多项式映射，指数映射，也可以是采用样条曲线(Spline)方式或者查表方式等。
具体的实现可以是芯片内部采用固定的方式实现，并用寄存器来控制参数，例如后面补充的芯片设计说明。另外，若是芯片支持编程，该映射算法也可以通过运行在芯片上的软件方式实现。
为了辅助说明上述的发明，下面补充说明加入了亮度调节功能的HDMI收发器芯片的一种实现：
如图3所示的HDMI收发器芯片加入了亮度调节模块，图中为brightnessremapping，其目的是将视频的输入亮度映射到输出亮度，并可以通过寄存器register控制映射函数。该方法并不限定于某特定的映射函数。
按照HDMI标准，像素格式也可以为RGB4:4:4，YCbCr4:4:4或YCbCr4:2:2，HDMI接收模块(Receiver)将接收到的像素转换永远转换为YCbCr4:4:4，36bit的内部格式。
新加入的亮度映射模块负责将接收到的像素亮度映射为输出像素亮度，如上面的发明中所述，这可以看做是一个函数映射。该映射的参数可以由寄存器控制。
例如采用指数映射，该函数的指数可以通过寄存器进行设置，如图5的λ。
如图4所示，本发明的基于上述***利用HDMI传输设备实现自动亮度调节的方法，其中，包括以下步骤：
1、用户启动本***；
2、MCU读取用户喜好设定；
该用户喜好设置可以是机械旋钮方式设定，或者是通过手机App设置并存储在闪存中。
3、MCU通过光线传感器读入环境光强度；
如本发明的技术方案中所述，无论光线传感器是模拟还是数字，MCU最终读入的
是经过数字化的光线强度信号。
例如采用的是OPT3001，从I2C接口可以读入当前的照度(Illuminance)，单位为Lux。
4、转换成亮度映射参数；
这里所叙述的实施方式采用指数映射。需要配置的参数(寄存器值)即为该映射函
数的指数。
MCU将光线强度转换为指数参数λ(见图4)。通过和参考值比较，例如我们采用
白天户外阴影照度差不多是10k作为参考值。计算λ为这个参考值和光线传感器读出的
照度的比值的单调递增函数。
5、配置寄存器；
算出λ后，可以通过I2C的地址将这个λ值写入HDMI收发芯片的寄存器。
6、循环步骤2到5。
采用了本发明的应用于HDMI传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***和方法，可以应用于各种需要在HDMI传输过程中改变亮度的情景下，例如机顶盒与电视的连接接头中，根据用户客厅的光线强度，自动进行视频信号的亮度调节。本发明能解决视频在传输过程中根据环境光的亮度自动调节的问题，具有广泛的应用范围。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (12)

1.一种应用于HDMI传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***，其特征在于，所述的***包括：
光线传感器，用于获取环境光强度；
微控制器，与所述的光线传感器相连接，用于根据用户的喜好设置转换为寄存器参数；
HDMI收发器芯片，与所述的微控制器相连接，用于根据设置的寄存器值进行视频信号的亮度调节。
2.根据权利要求1所述的应用于HDMI传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***，其特征在于，所述的HDMI收发器芯片包括亮度调节单元，与所述的微控制器相连接，用于将视频信号的输入亮度映射到输出亮度，并通过寄存器控制映射函数。
3.根据权利要求2所述的应用于HDMI传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***，其特征在于，所述的映射函数为指数映射。
4.根据权利要求1所述的应用于HDMI传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***，其特征在于，所述的光线传感器的输入端接收模拟信号，所述的光线传感器通过通用输入输出接口或模拟音频输入接口与所述的微控制器相连接。
5.根据权利要求4所述的应用于HDMI传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***，其特征在于，所述的***还包括模拟数字转换模块，与所述的光线传感器相连接，用于将光线传感器输入的模拟信号转换为数字信号。
6.根据权利要求4所述的应用于HDMI传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***，其特征在于，所述的微控制器包括模拟数字转换单元，与所述的光线传感器相连接，用于将光线传感器输入的模拟信号转换为数字信号。
7.根据权利要求1所述的应用于HDMI传输装置上实现视频信号自动亮度调节功能的***，其特征在于，所述的光线传感器的输入端接收数字信号，所述的光线传感器通过I2C总线或其他串行接口接收光纤强度信号。
8.一种HDMI传输线，其特征在于，所述的HDMI传输线中设置有权利要求1所述的***，以实现所传输的视频信号的自动亮度调节。
9.一种HDMI传输接头装置，其特征在于，所述的HDMI传输接头装置中设置有权利要求1所述的***，以实现所传输的视频信号的自动亮度调节。
10.一种HDMI中继器，其特征在于，所述的HDMI中继器中设置有权利要求1所述的***，以实现所传输的视频信号的自动亮度调节。
11.一种基于权利要求1所述的***实现HDMI传输装置上的视频信号自动亮度调节控制的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)微控制器读取用户喜好配置，并返回配置信息；
(2)微控制器通过光线传感器读入经过数字化的光线强度信号；
(3)微控制器将光线强度转换为亮度映射参数；
(4)根据计算结果配置寄存器，并根据设置的寄存器值进行视频信号的亮度调节；
(5)重复上述步骤(2)至步骤(4)。
12.根据权利要求11所述的实现HDMI传输装置上的视频信号自动亮度调节控制的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中的亮度映射参数为指数参数。
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