CN112331153B - 一种具备背光渲染场景显示的电视及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具备背光渲染场景显示的电视及方法，当进入渲染模式后，用户所观看到的画面和背光控制并不是由SOC主处理器产生的，而是由额外设置的协处理器或FPGA板来实现的。在此渲染模式下，SoC主处理器及一些无关部件进入低功耗或者关闭模式。不管是静态或动态的渲染画面都可由协处理器来实现，其不同的渲染方式，可提前预置于协处理器或存储器中，同样，渲染的方式也可开放给用户自行定义，包括显示区域的色彩、背景、亮暗、运行轨迹等。本发明适用于任何采用背光区域调光技术的显示设备，包括传统LED背光区域控制设备，以及近来热门的Mini‑LED背光电视、显示器等。

Description

一种具备背光渲染场景显示的电视及方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种具备背光渲染场景显示的电视及方法。

背景技术

区域背光调整（Local Dimming）电视将画面进行划分，并可单独控制每个区域背光亮度，可大大提高画面对比度，并降低背光功耗。而采用Mini-LED背光的电视，则使得区域划分更加细致，进一步提升了电视画面效果。采用Mini-LED背光的电视，由于背光区域多，一般需要搭配协处理器或FPGA板来驱动背光。因此，在某种特定模式下，可由该协处理器或FPGA板来直接控制背光和液晶画面，而无须主处理器的参与。在这种特殊的模式下，SOC***及其它无关模块可进入休眠或关闭状态，由此，大大降低了功耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具备背光渲染场景显示的电视及方法，根据显示设备背光区域可单独控制的特性，通过结合背光和液晶画面，来实现特定画面场景渲染。

本发明采用的技术方案是：

一种具备背光渲染场景显示的电视，其包括SOC主处理器以及与SOC主处理器连接的遥控接收器和协处理器，协处理器连接显示屏，显示屏采用背光区域控制，遥控接收器接收遥控器命令，告知SOC主处理器切换特定渲染模式和正常工作模式；SOC主处理器接收用户命令输出视频画面，同时按区域计算背光数据并提供协处理器进行处理；协处理器接收主处理器控制命令，正常工作模式下，协处理器接收SOC主处理器画面和背光数据并输出到显示屏进行显示；在渲染模式下，SOC主处理器进入休眠或关闭状况，由协处理器自行产生画面和背光数据传送给显示屏。

进一步地，作为一种优选实施方式，电视上还设有按键，按键与SOC主处理器连接，SOC主处理器基于按键输入信息切换特定渲染模式和正常工作模式。

进一步地，作为一种优选实施方式，协处理器连接有存储器，存储器存储有渲染模式工作时必要参数数据，参数数据包括背光数据和液晶数据。

进一步地，作为一种优选实施方式，协处理器分别通过背光控制接口和画面传输接口连接显示屏。

进一步地，作为一种优选实施方式，显示屏是R G B三基色液晶屏。

进一步地，作为一种优选实施方式，显示屏的背光采用白光或者RGB三色背光。

进一步地，作为一种优选实施方式，显示屏采用的背光是传统LED背光或者mini-LED背光。

进一步地，作为一种优选实施方式，协处理器对背光的控制包括各区LED的开关、LED的亮度和颜色控制。

进一步地，作为一种优选实施方式，协处理器对背光的控制是以区为单位进行的，协处理器对显示屏液晶的控制是以像素为单位进行的，对每个像素的R G B分量进行单独控制，通过液晶色彩的改变来呈现不同的画面色彩。

一种具备背光渲染场景显示方法，其包括以下步骤：

步骤1，显示设备开启且处于正常工作模式下，用户设置渲染模式参数并保存；

步骤2，是否收到进入渲染模式指令；当SOC主处理器获取到用户输入的进入渲染模式指令时，通知协处理器进入渲染模式同时SOC主处理器进入休眠或关闭状况，并执行步骤3；否则，执行步骤2；

步骤3，协处理器获取渲染模式工作时必要参数数据，

步骤4，协处理器基于必要参数数据产生画面和背光数据传送给显示屏；具体步骤为：

步骤4-1，协处理器获取待显示字符的坐标位置和显示范围，并计算字符所在的背光区域，

步骤4-2，协处理器根据所需显示的字符亮度，计算出背光强度，将背光数据送给显示屏的对应区域，同时将字符外的区域的背光亮度设置为0；

步骤4-3，在液晶控制的部分，协处理器以二维阵列记录了待显示字符在显示屏上的坐标及形状和颜色，协处理器通过控制液晶屏每个像素的RGB值来实现画面上的字符显示；

步骤5，是否收到退出渲染模式指令；是则，唤醒SOC主处理器通知协处理器退出渲染模式，

步骤6，协处理器退出渲染模式并由SOC主处理器控制下进行正常工作模式的显示处理。

进一步地，步骤1中通过遥控器或按键设置渲染模式必要参数数据。

进一步地，步骤2中的进入渲染模式指令由用户通过遥控器或按键输入。

进一步地，步骤2中的进入渲染模式指令由用户设置显示设备在满足设定条件下自动触发进入渲染模式指令。

具体的，步骤2中在显示设备无操作情况下或在外接输入接口无信号情形到达设定时间后自动触发进入渲染模式指令。

比如显示红色字符的部分，此时R可根据亮度设为对应的值，G和B设为0。通过液晶R G B的组合实际上可产生任意色彩。通过这种方式就可实现细腻多彩的渲染画面。

进一步地，作为一种优选实施方式，步骤4中的字符画面支持动态效果，所显示的字符作为一个整体设定运行轨迹或每个字符分别设置不同的运行轨迹,来实现动态效果。

进一步地，作为一种优选实施方式，协处理器根据运行轨迹实时运算得出字符的新位置，并更新背光和液晶数据。

进一步地，作为一种优选实施方式，步骤4中协处理器通过实时改变每个字符的RG B值，以使每个字符的颜色动态变化。

进一步地，作为一种优选实施方式，步骤4中协处理器通过将字符的大小、形状实时变化以呈现出不同的动态渲染效果。

进一步地，作为一种优选实施方式，步骤4-3中协处理器通过点亮某个区域的背光LED并将该区域的液晶控制打开以呈现LED灯的光晕效果；或者协处理器通过背光和液晶RG B 色彩控制以呈现不同色彩的LED光晕。

进一步地，作为一种优选实施方式，协处理器通过控制背光LED的亮度控制光晕的大小。

进一步地，作为一种优选实施方式，协处理器通过改变每个区域的R G B值控制该区域所呈现的颜色，由此组成一幅色彩斑斓的画卷。

本发明采用以上技术方案，当进入渲染模式后，用户所观看到的画面和背光控制并不是由SOC主处理器产生的，而是由额外设置的协处理器或FPGA板来实现的。在此渲染模式下，SoC主处理器及一些无关部件进入低功耗或者关闭模式。不管是静态或动态的渲染画面都可由协处理器来实现，其不同的渲染方式，可提前预置于协处理器或存储器中，同样，渲染的方式也可开放给用户自行定义，包括显示区域的色彩、背景、亮暗、运行轨迹等。本发明适用于任何采用背光区域调光技术的显示设备，包括传统LED背光区域控制设备，以及近来热门的Mini-LED 背光电视、显示器等。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；

图1为本发明一种具备背光渲染场景显示的电视的结构示意图；

图2为本发明一种具备背光渲染场景显示方法流程示意图；

图3为本发明字符显示效果图之一；

图4为本发明字符显示效果图之二。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。具备区域背光控制的显示设备已相当普遍，通过将显示区域进行划分，并单独对各区域背光亮度进行控制，可大大提高显示对比度，并同时降低设备功耗。采用Mini-LED背光技术的显示设备，由于其可控制的区域大大增加，显示效果进一步获得提升，具有可与OLED相媲美的显示效果。区域背光控制***，一般将显示区域划分为 N行 M列的 N x M 块矩形区域，由主处理器SOC对待显示的画面进行处理，统计出每个区域的亮度、色彩等画面信息，并由此对背光区域进行相应的控制，同时对显示画面的对应区域进行画面补偿，最后传送到显示屏显示。用户所观看到的画面实际是由背光和显示屏的液晶共同作用产生的，传统模式下背光和液晶皆由主处理器控制产生。

如图1至4之一所示，本发明公开了一种具备背光渲染场景显示的电视，其包括SOC主处理器以及与SOC主处理器连接的遥控接收器和协处理器，协处理器连接显示屏，显示屏采用背光区域控制，遥控接收器接收遥控器命令，告知SOC主处理器切换特定渲染模式和正常工作模式；SOC主处理器接收用户命令输出视频画面，同时按区域计算背光数据并提供协处理器进行处理；协处理器接收主处理器控制命令，正常工作模式下，协处理器接收SOC主处理器画面和背光数据并输出到显示屏进行显示；在渲染模式下，SOC主处理器进入休眠或关闭状况，由协处理器自行产生画面和背光数据传送给显示屏。

具体地，在正常工作模式下，本发明显示设备的工作方式与大多数背光区域调整显示设备是完全一样的，SOC送出画面和背光数据，经由协处理器传送给显示屏进行显示。此时，可以认为协处理器是透明的。此为显示设备正常工作状态。然而，本发明除了正常工作模式之外，显示设备同时支持一种特殊的显示模式，称之为画面渲染模式。此画面渲染模式由用户通过遥控器或按键进行触发，也可由用户设定触发条件，比如无信号输入或无操作一段时间后，自动进入渲染模式。当进入画面渲染模式后，SOC主处理器及其它一些器件进入低功耗运行或关闭模式，以节省运行功耗，SOC主处理器仅保留按键和遥控器控制接口模块，以便能接收用户的控制指令来退出渲染模式，并进入正常工作模式。

在渲染模式中，显示屏的画面及背光完全由协处理器（或FPGA）来控制。协处理器与SOC主处理器不同，没有视频输入接口，在渲染模式下，仅能送出特定的静态或动态画面，不从SOC主处理器接收画面，无法从外部接收视频信号，画面的产生完全是由协处理器通过自定义的运算规则产生的。协处理器产生的画面模式可从存储器读取，或由SOC主处理器在进入渲染模式前传送给协处理器。之后，协处理器根据SOC给的控制命令，自行产生背光区域数据和液晶画面。

简言之，协处理器将显示屏背光当作N x M 的二维矩阵进行背光控制，此N x M的二维矩阵背光区域划分在显示屏制作时已设计完成。同时，协处理器对X x Y分辨率的液晶画面进行控制。通过送出特定的N x M 的二维矩阵背光数据，以及X x Y的液晶画面数据，就可组成显示画面。通过预设的若干种背光数据和液晶画面数据，就可使显示设备显示出特定渲染画面。对于N x M 阵列背光区域，分辨率为X x Y的显示屏而言，协处理器送出的背光数据和液晶数据，即可以是提前预存在存储器中的数据，也可以是协处理器实时运算得出的，这具体取决于渲染方式。协处理器设置了若干不同的渲染方式，这些方式可由SOC主处理器在正常工作模式时进行选择和对相应参数进行设置，设定的参数和数据存储在存储器中或由SOC主处理器在正常工作模式时传送给协处理器。在SOC设定好渲染方式后，当显示设备进入渲染模式后，根据渲染方式从存储器中读出的相应的渲染参数，或根据SOC主处理器进入渲染模式前传送来的参数，产生相应的背光和液晶数据传送给显示屏进行显示。

如图2至4所示，本发明还公开了一种具备背光渲染场景显示方法，其包括以下步骤：

步骤1，显示设备开启且处于正常工作模式下，用户设置渲染模式参数并保存；

步骤2，是否收到进入渲染模式指令；当SOC主处理器获取到用户输入的进入渲染模式指令时，通知协处理器进入渲染模式同时SOC主处理器进入休眠或关闭状况，并执行步骤3；否则，执行步骤2；

步骤3，协处理器获取渲染模式工作时必要参数数据，

步骤4，协处理器基于必要参数数据产生画面和背光数据传送给显示屏；具体步骤为：

步骤4-1，协处理器获取待显示字符的坐标位置和显示范围，并计算字符所在的背光区域，

步骤4-2，协处理器根据所需显示的字符亮度，计算出背光强度，将背光数据送给显示屏的对应区域，同时将字符外的区域的背光亮度设置为0；

步骤4-3，在液晶控制的部分，协处理器以二维阵列记录了待显示字符在显示屏上的坐标及形状和颜色，协处理器通过控制液晶屏每个像素的RGB值来实现画面上的字符显示； 比如显示红色字符的部分，此时R可根据亮度设为对应的值，G和B设为0。通过液晶R GB的组合实际上可产生任意色彩，通过这种方式就可实现细腻多彩的渲染画面；

步骤5，是否收到退出渲染模式指令；是则，唤醒SOC主处理器通知协处理器退出渲染模式；

步骤6，协处理器退出渲染模式并由SOC主处理器控制下进行正常工作模式的显示处理。

下面就本发明显示原理做详细说明：

开机后显示设备处于正常工作模式，此时可通过遥控器或按键设置渲染模式参数，之后通过遥控器或按键使显示设备进入渲染模式，也可以设置显示设备在满足一定条件下，自动进入渲染模式。比如，在无操作情况下，或在外接输入接口无信号，经过设定的时间后，显示设备可自动进入渲染状态。在渲染模式下，由于显示设备的遥控器和按键接口仍然是处于正常工作状态，所以通过遥控器或按键可使显示设备退出渲染模式，并进入正常工作模式。

本发明渲染所呈现出来的画面，即可以是动态的，也可以是静态的。如果背光数据和液晶画面是固定的，则显示屏显示的画面是固定的。然而，协处理器也支持动态的画面显示。可以设定固定的时间间隔，按特定的方式持续更新或改变背光数据或/和液晶画面，则可以呈现出动态的显示画面。

如图3所示，要显示某个白色物体固定不动在显示屏的某个位置，则协处理器送出的背光和液晶数据可以是这样的。协处理器送出的背光数据在此区域将背光点亮，而在区域外，则背光都是关闭的；对液晶数据也是类似，此区域液晶送全白数据（如R G B全部设为最大值），区域外送暗画面（R G B设为0）。此时，显示设备显示出的画面在此区域显示为全白，其余区域则为全暗。通过这种方式，可显示特定静态画面。

步骤4中的字符画面也支持动态效果，所显示的字符可以作为一个整体设定一定的运行轨迹，如平移、旋转等，也可以每个字符分别设置不同的运行轨迹,来实现动态效果。协处理器实时运算得出字符的新位置，并更新背光和液晶数据。此外，除字符位置可动态变化外，通过实时改变每个字符的R G B值，每个字符的颜色也可以实现动态变化，甚至通过一定的运算，字符的大小、形状也可以实时变化。由此，可呈现出不同的动态渲染效果。

假如要显示的是动态画面，比如上述白色物体从左往右运动的动态画面，则可如此实现。预先设定好时间间隔参数，经过此时间间隔后，则更改背光显示区域和液晶数据，往右移动一个区域，从而可实现动态画面显示。此时间间隔可由SOC提前通过控制接口传送给协处理器，或是从存储器中读取得到的，物体运动的方向及轨迹也可提前设定好，或由协处理器实时运算产生。常见的测试背光的动态跑马灯画面就是动态画面的一种实例，只是其背光数据和画面皆由SOC主处理器产生。而本发明提到的动态画面则是由协处理器直接产生的，通过背光和液晶画面控制，同样可实现类似的动态跑马灯效果。虽然上面的应用显示的是全白的物体，但由于液晶屏本身是由R G B三基色组成，有的背光也支持R G B三种色彩独立控制，因此，通过提供液晶不同的R G B分量数据，或提供背光不同的R G B数据，显示的画面实际是可以呈现出不同的色彩的，这样的渲染画面更加炫丽多彩，更具娱乐性。

此外，作为另一种实施方式，通过控制背光和/或液晶的R G B色彩数据，也可实现另一种动态画面显示。此动态画面，显示的画面区域可以静态，也可以是动态，但是显示的色彩可以通过控制背光数据和/或液晶R G B数据实现变化。最终渲染出的显示画面可以是显示的位置、色彩、亮度同时随意变化而形成的动态渲染画面。

进一步地，作为较优一种实施方式，渲染模式还可呈现另外一种显示效果。如图4所示，采用mini-LED RGB 背光的显示设备所产生的渲染画面效果图，此显示效果是基于LED灯的光晕效果来产生的，产生的画面犹如五彩缤纷的满天星斗。

针对白光背光通过控制液晶R G B,同样可呈现出如下效果：通过点亮某个区域的背光LED，并将该区域的液晶控制打开，就可呈现类似LED灯的光晕效果。通过背光和液晶RG B 色彩控制，就可呈现不同色彩的LED光晕。不同区域的画面相叠加，就可呈现出各种渲染效果，如图4所示，仿佛静谧的星空图。通过控制背光LED的亮度，就可控制光晕的大小。通过改变每个区域的R G B值，就可控制该区域所呈现的颜色，由此组成一幅色彩斑斓的画卷。

如图4所示，光晕画面显然也可以是动态的，比如闪烁，渐变，色彩变化，画面旋转、平移，或按特定轨迹运动，都是很容易实现的。这只需通过控制背光亮度或/和液晶R G B数据就可实现。

综上所述，不管是静态或动态的渲染画面，都可由协处理器来实现，其不同的渲染方式，可提前预置于协处理器或存储器中，同样，渲染的方式也可开放给用户自行定义，包括显示区域的色彩、背景、亮暗、运行轨迹等。本技术提出的渲染画面虽然可提前内置若干画面，但同时也是开放的，用户可以发挥想象力，创作出属于自己的渲染画面。

显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种具备背光渲染场景显示的电视，其特征在于：其包括SOC主处理器以及与SOC主处理器连接的遥控接收器和协处理器，协处理器连接显示屏，显示屏采用背光区域控制，遥控接收器接收遥控器命令，告知SOC主处理器切换特定渲染模式和正常工作模式；SOC主处理器接收用户命令输出视频画面，同时按区域计算背光数据并提供协处理器进行处理；协处理器接收主处理器控制命令，正常工作模式下，协处理器接收SOC主处理器画面和背光数据并输出到显示屏进行显示；在渲染模式下，SOC主处理器进入休眠或关闭状况，由协处理器自行产生画面和背光数据传送给显示屏，协处理器对背光的控制包括各区LED的开关、LED的亮度和颜色控制；协处理器对背光的控制是以区为单位进行的，协处理器对显示屏液晶的控制是以像素为单位进行的，对每个像素的R G B分量进行单独控制，通过液晶色彩的改变来呈现不同的画面色彩。

2.根据权利要求1所述的一种具备背光渲染场景显示的电视，其特征在于：电视上还设有按键，按键与SOC主处理器连接，SOC主处理器基于按键输入信息切换特定渲染模式和正常工作模式。

3.根据权利要求1所述的一种具备背光渲染场景显示的电视，其特征在于：协处理器连接有存储器，存储器存储有渲染模式工作时必要参数数据，参数数据包括背光数据和液晶数据。

4.一种具备背光渲染场景显示方法，采用了权利要求1至3任一所述的一种具备背光渲染场景显示的电视，其特征在于：方法包括以下步骤：

步骤1，电视开启且处于正常工作模式下，用户通过遥控器或按键设置渲染模式参数并保存；

步骤2，判断是否收到遥控器或按键的进入渲染模式指令；当SOC主处理器获取到用户输入的进入渲染模式指令时，通知协处理器进入渲染模式同时SOC主处理器进入休眠或关闭状况，并执行步骤3；否则，执行步骤2；

步骤3，协处理器获取渲染模式工作时必要参数数据；

步骤4，协处理器基于必要参数数据产生画面和背光数据传送给显示屏；具体步骤为：

步骤4-1，协处理器获取待显示字符的坐标位置和显示范围，并计算字符所在的背光区域；

步骤4-2，协处理器根据所需显示的字符亮度，计算出背光强度，将背光数据送给显示屏的对应区域，同时将字符外的区域的背光亮度设置为0；

步骤4-3，在液晶控制的部分，协处理器以二维阵列记录了待显示字符在显示屏上的坐标及形状和颜色，协处理器通过控制液晶屏每个像素的RGB值来实现画面上的字符显示；

步骤5，判断是否收到遥控器或按键的退出渲染模式指令；是则，唤醒SOC主处理器通知协处理器退出渲染模式；

步骤6，协处理器退出渲染模式并由SOC主处理器控制下进行正常工作模式的显示处理。

5.根据权利要求4所述的一种具备背光渲染场景显示方法，其特征在于：步骤2中由用户设置在显示设备在满足设定条件下自动触发进入渲染模式指令。

6.根据权利要求4所述的一种具备背光渲染场景显示方法，其特征在于：步骤4中的字符画面支持动态效果，所显示的字符作为一个整体设定运行轨迹或每个字符分别设置不同的运行轨迹,协处理器根据运行轨迹实时运算得出字符的新位置，并更新背光和液晶数据来实现动态效果。

7.根据权利要求4所述的一种具备背光渲染场景显示方法，其特征在于：步骤4中协处理器通过实时改变每个字符的R G B值以使每个字符的颜色动态变化。

8.根据权利要求4所述的一种具备背光渲染场景显示方法，其特征在于：步骤4中协处理器通过将字符的大小、形状实时变化以呈现出不同的动态渲染效果。

9.根据权利要求4所述的一种具备背光渲染场景显示方法，其特征在于：步骤4-3中协处理器通过点亮某个区域的背光LED并将该区域的液晶控制打开以呈现LED灯的光晕效果；或者协处理器通过背光和液晶R G B 色彩控制以呈现不同色彩的LED光晕。

10.根据权利要求9所述的一种具备背光渲染场景显示方法，其特征在于：协处理器通过控制背光LED的亮度控制光晕的大小；协处理器通过改变每个区域的R G B值控制该区域所呈现的颜色，由此组成一幅色彩斑斓的画卷。

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