基于PC的数字电视白平衡测量调整仪设计

在线自动白平衡调节。

测量的基本原理

测量要用到光辐射学和色度学相关知识。在颜色测量中，首要的任务是测定色刺激值函数φ(λ)，实际上是要测定被测光源的相对光谱功率分布P_e(λ)。再根据色度学的三个基本方程式求得颜色的三刺激值X、Y和Z为：

EQ1

其中,X-(λ)、Y-(λ)、Z-(λ)是CIE标准色度观察者光谱三刺激值函数，其图形如图3示。

在得到了颜色三刺激值之后，可由下式求出该颜色在CIE色度坐标系统中的色品坐标值：EQ2

本仪器用光电积分法来测量，光电积分法是通过把探测器的光谱响应匹配成所要求的CIE标准色度观察者光谱三刺激曲线，或某一特定的光谱响应曲线，来对被测量 的光谱功率进行积分测量。我们选用色度型探头，用硅光电池来测量。硅光电池在零偏置时，输出电流与光照成线性关系,此时的输出短路电流为：

EQ3

SI为光电池的灵敏度，E为光照，这样可测定被测光源的相对光谱功率分布P_e(λ)。事先用滤波片将探头光谱响应匹配成X-(λ)、Y-(λ)、Z-(λ)，这样经电流-电压转换，然后此电压经放大器放大再进行A/D转换，便得到了与三刺激值X、Y和Z成正比的数字量，由它可进一步计算出色坐标值x、y。

工作过程和测控程序

由前面的论述可知，PC白平衡调整系统是一个闭环的自动测量和控制系统。它的工作过程分为信号发生和调节、测量、误差计算、反馈调节信号输出等过程。

系统上电后，先通过信号发生器给彩电发出一个由使用者通过PC控制软件设定亮度值的白场信号，然后测量电路就开始测量。

整个系统的测量部分分别由三个亮场和暗场探头、前置六路放大器、A/D转换器、89c52微处理器等组成，亮场和暗场探头由光谱响应被匹配成X-(λ)、Y -(λ)、Z-(λ)的探测器组成。整个测量过程如下：彩色电视机发出的光信号经探头的光电转换后，生成亮场的Xr、Y、Z和暗场的Xr、Y、Z六路信 号；系统通过切换来控制六路信号的放大和处理；得到的六路信号经过前置放大器放大后，然后通过A/D转换器转换成数字量送到89c52微处理器中；最后通 过89c52微处理器来进行相关的色度参数运算，得到该彩色电视机的各项色度参数，如亮场和暗场的色坐标、亮度、归一化后的RGB值。

上位PC机通过RS232得到当前的测量结果，如R/G、B/G、G的大小，由精心研究和实验过的算法来决定如何调节彩色电视机显象管各枪的截止电压和激励 电压，是增大还是减小各枪的截止电压和激励电压，从而调整亮、暗平衡，最后达到白平衡。这当中上位PC机通过I2C总线接口来完成对彩色电视机显象管各枪 的截止电压和激励电压的控制，也就是通过I2C总线控制器PCF8584向彩电发出调整数据。彩电内的RGB截止/驱动控制器件TA8889(I2C器 件)接收到调整数据后，即改变控制彩色电视机显象管各枪的截止电压和激励电压的寄存器的值，从而调整亮、暗平衡。这就是自动调整过程。测量前要先定标以保 证精度。

本文小结

本调整仪的测试信号发生、调整信号输出、白场色度测量均由PC控制，实现了基于PC的测控一体化，让使用者通过软件能在线干预测控的全过程。在彩屏手机、PDA、可视电话、LCD显示屏的生产中，同样存在白平衡调整问题，本测试仪所用色度测量原理经适当改进，也同样适用。

作者：李立东

高级工程师

Email: richard.lee@thomson.net

汤姆逊多媒体(深圳)有限公司

叶关荣

博士导师

浙江大学光电系