Designing local dimming algorithm for high contrast ratio and low power consumption for led backlight LCD TV sets

Abstract

Sıvı Kristal Ekran Televizyonun arka ışık seviyesini yerel olarak giriş video sinyaline göre kısma işlemi yapılabilir. Bu, güç tüketimini azalmak ve kontrast oranını arttırmaktadır. Boyutsuz, bir boyutlu ve iki boyutlu olmak üzere üç farklı tür kısma işlemi alternatifi mevcuttur. LED arka ışıklı paneller için en çok tercih edileni iki boyutlu kısma işlemidir. İki boyutlu kısma işlemi için çeşitli algoritmalar geliştirilmiştir. Bu tezde de iki boyutlu yerel kısma işlemi için algoritma tasarlanmıştır. Tasarlanan algoritma alan programlamalı kapı dizisi üzerinde gerçekleştirilmiş ve başarıyla uygulanmıştır. Algoritma, tam yüksek çözünürlüklü LED arka ışıklı 42 inç panel kullanılarak gerçeklenmiş ve tam yüksek çözünürlüklü tüm platformlarda çalışabilecek şekilde tasarlanmıştır. Uygulama, anakartların düşük gerilim fark sinyalleri kullanılarak, orijinal sinyaller değiştirilmeden gerçeklenmiştir._x000B_Algoritmanın sonuçlarını görmek için 3 farklı sistem için ölçüm alınmıştır. Soğuk katot floresan lamba arka aydınlatmalı, LED arka aydınlatmalı ve yerel ayarlanabilen LED arka aydınlamalı panellerde 5 farklı resim için güç tüketimi ve kontrast oranları ölçülmüştür. Ölçüm değerleri algoritmanın başarılı bir şekilde uygulandığını ortaya koymuştur. Kontrast oranı olarak siyah ağırlıklı resimlerde kontrast oranı çok yüksek çıkarken beyaz ağırlıklı resimlerde kontrast oranı bakımından iyileşme çok yüksek olmamıştır. Güç tüketiminin ise beyaz seviyesine göre değiştiği ölçüm sonuçlarından ortaya çıkmıştır. LED arka aydınlatmalı panellerin yerel kısma olmaksızın soğuk katot floresant lamba arka aydınlatmalı panellere göre hem kontrast oranı hem de güç tüketimi açısından avantajlı olduğu gösterilmiştir. Backlight level of LCD TV with LED backlight unit can be dimmed locally depending on the input video. This feature saves power and increases contrast ratio. Dimming is applied by three ways; zero-dimensional dimming, one-dimensional dimming and two-dimensional dimming. Most popular and effective dimming type is two-dimensional dimming. There are many algorithms to achieve two-dimensional dimming and this thesis brings a novel approach to this issue. The algorithm developed at this study is realized on FPGA chipset and is applied successfully. Algorithm is implemented on 42? full high definition with LED backlight panels and TV sets which have full high definition output. Application uses low voltage differential signalling of TV mainboards and never manipulates image data._x000B_To see the results of the algorithm, three different measurements are taken from the system. Power consumption and contrast ratio are measured for five different images on cold cathode fluorescent lamp backlight, LED backlight and LED backlight with local dimming panels. Measured values have revealed that the algorithm is applied successfully. In terms of contrast ratio, improvement is very high on black-weighted images than white-weighted images. Measurements have emerged that power consumption depends on the white level of the image. It is approved that LED backlight panels, with local dimming or not, are better than cold cathode fluorescent lamp backlight panels in terms of both power consumption and contrast ratio.