王得喜，陈俊杰（康佳集团 多媒体研制中心，广东 深圳 518053）
摘 要：介绍了视频终端功耗的组成部分、并下降功耗的解决办法。
要害词：终端；功耗；HDR
0 导言
AIoT、物联网、5G、8K等新技能开展较快，终端显现承当了信息呈现的重要作用，“屏”是和“芯”齐头并进的器材。显现技能是技能创新链条上的重要一环。人们对终端显现设备的要求也越来越高。
视频终端功耗分为面板功耗、背光功耗、外围电路功耗等几部分。整机制造商一般选用以下思路进行下降功耗。
1）智能操控，使用智能感应体系操控电源办理体系，实时挑选不同的电源办理模式，然后到达节能的意图。智能操控技能能够使电视在无信号、无操作状况下使整机进入待机状况，完结了电源体系的节能，最高可达50%以上。一起有些电视经过装备光感器，依据环境的明暗主动调理图画亮度，然后削减不必要的能源消耗。
2）从电源办理和电路规划下手，选用新式的电源体系结构，优化驱动电路与电源电路，前进线路转化功率，然后前进整机的电能转化功率，终究削减电能糟蹋，完结电视整机节能。
3）选用动态背光操控技能和低能耗模块规划，以及合理使用CPU的I/O及继电器操控，完结待机时对主供电电路电压的完全堵截，能够有用下降电视机产品整机的待机功耗。
1 HDR功率操控技能
HDR指图画的高动态规模。在明视觉时人眼所能感触的亮度规模，从千分之几cd/m 2 到几百万cd/m 2 ，所能感触的瞬时对比度规模可达10000∶1，而现在市场上显现终端显现、手机等的亮度一般在200~500cd/m 2左右，其对比度规模一般为1500∶1。因而，人眼的亮度、对比度分辩才能远高于当时的终端显现设备。而HDR显现技能便是要前进显现的亮度、对比度规模，让我们看到的图画颜色愈加挨近实际国际（如图1、图2）。比较一般的图画，HDR能够供给更多的动态规模和图画细节 [1] ，能够更好地反映出实在环境中的视觉亮度改变作用。HDR技能带来的画质前进即使是一般观众也能用肉眼区分，因而许多电视机、手机等厂商纷繁在终端显现产品上搭载了HDR技能。
HDR技能的运用不是单一的某个环节，而是关系到画面显现的整个生态体系。在现在超高清显现终端和视频传输的技能参数，HDR是其间要害的技能指标，它供给了更多的图画细节和层次，能够体现出画面从最暗到最亮的亮度改变规模，供给更好的图画“沉溺感”，可在不同亮度上供给更高的画面对比度，前进边际锐度，供给广大的颜色数量和更亮堂的颜色 [1] 。
现在HDR共有4种规范：Dolby Vision、HDR10、HLG和SL-HDR1，无论是哪种规范，对功率的操控都是必需要考虑的。例如电视的亮度是400cd/m 2 ，在电视直接播映时，会导致显现画面中超越400cd/m 2 的部分都显现为400cd/m 2 ，这样画面会过曝，并使得屏幕功耗高，整机功耗就会升高。各家电视厂商尽管会自己做一些映射，详细的功耗状况会各异，但画面过曝导致功率升高是十分显着的。在HDR做下降功耗适配，能够使全体的画面亮度避免呈现过曝，对比度散布更契合原始HDR的对比度散布，然后比直接播映节约能耗。
2 背光操控技能
2.1 部分调光
现在绝大多数显现设备都选用LED背光，在液晶面板后边有许多颗LED灯散布。曾经都是Global Dimming(全体亮度调整)控光。所以有些显现画面在暗区仅仅经过开关液晶转向完结亮暗改变，这部分画面背光仍然翻开，这些背光的存在显着带来功耗上升，一起也会下降显现图画的对比度。
部分调光（Local Dimming）动态背光技能是将整个画面切割成若干个小区域别离进行背光亮度操控，整个画面切割成若干个小区域，每个小区域均有1个LED灯板(如图3)，在暗画面方位对应背光封闭。这样相对于全体画面均点亮背光的办法，能耗大大下降。
在LED电视背光计划中，有侧入背光和直下式背光两种不同的LED背光技能。其间直下背光办法能够更好地完结背光分区操控，既能够前进画面的颜色体现和图画的对比度，一起也大幅下降了功耗。
终端显现芯片对每帧视频信号进行核算，处理后得到每帧画面的灰度信息，并输出给相应的背光区域。图4是图画内容剖析的算法完结流程框图，首先把切割后的图画进行直方图核算，依据其特性调整背光亮度；一起，用直方图核算的图画特性来调整图画处理参数，取得更好的图画对比度作用，并经过鸿沟补偿避免图画的清晰度下降。
图5所示是一套完好的LED动态背光电视体系。在机芯板完结图画核算功用后，把数据给到动态背光操控板，由操控芯片剖析视频数据，得到最佳的LED背光操控计划，并别离生成LCD面板的显现信号和LED背光的数据信号，其间，LCD面板显现信号送给T-con，LED背光数据信号送到LED背光，完结依据图画信息动态调整LED背光，然后下降整机功率。
在播映动态视频时，背光跟着图画内容的改变而改变，在画面黑色部分或许相对暗的区域，则把该区域的背光进行封闭或许把这部分的背光亮度下降。经过功率计测验，同一幅画面，翻开Local Dimming功率会下降35%，显现画面对比度前进10%。在下降功耗的一起前进了显现画质。
2.2 背光电路下降功耗
功耗发生还有电子电路的部分，不同的电路规划尽管功用能够相同，但电路功耗却往往相距甚大 [2] 。跟着微处理器功能的前进，功耗问题分为静态功耗和动态功耗，静态功耗占比越来越大。电路规划和元件选取考虑的要素许多，比方动态调整芯片的时钟频率和供电电压。其间动态电压调整技能（DVS）是使用CMOS工艺芯片的峰值频率和供电电压正比，假如下降芯片的中心供电电压并下降芯片的clock（时钟）频率，这样芯片的功耗也会大幅度下降。现在一些SoC的中心电压现已下降到1.5V。
3 结语
经过Local Dimming、新式HDR架构能够到达明显的下降功耗的作用。适用于终端视频设备中。
当然除了本文论说的上述办法外，还有中止、外部扩、软件架构优化等多种办法完结功耗的操控。并且跟着技能的前进，也会对下降功耗提出新的要求。
参考文献：
[1] ITU-R BT.2100-0:Image parameter values for high dynamic range television for use in production and international programme exchange[S].2016.
[2] 杨素行.模仿电子根底简明教程[M].北京:高等教育出版社,2006.
（注：本文来源于科技期刊《电子产品国际》2020年第05期第83页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。）
