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研究生: 黃靖旂
Jing-Chi Huang
論文名稱: 平面顯示器環境光補償系統之研究
A Study of Ambient Light Compensating System for Flat Panel Display
指導教授: 陳鴻興
Hung-Shing Chen
口試委員: 胡能忠
Neng-Chung Hu
郭景明
Jing-Ming Guo
孫沛立
Pei-Li Sun
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電子工程系
Department of Electronic and Computer Engineering
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 117
中文關鍵詞: 環境光亮度補償脈衝寬度調節眩光效應色外貌模式發光二極體
外文關鍵詞: ambient light compensation, pulse width modulation, flare effect, color appearance model, light emitting diode
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本論文提出一個於家庭觀賞平面電視時,此符合人體工學之顯示系統能夠依據使用者觀看的環境光照度,對環境執行亮度補償的新概念。通常於環境照度較亮的客廳或室內觀看電視時,呈現出的影像內容會失去暗部細節部份,鮮豔度降低且有眩光效應,使得影像較無層次感、對比度不足。相反地,於較暗的環境下觀賞電視,雖影像之色彩較鮮豔,但環境亮度與螢幕亮度則形成強烈的亮度對比,使得觀賞者於觀看電視時眼睛易感到不適。
根據先前研究指出,當環境光較亮時,影像亮度需調得較亮,若環境光較暗時,影像亮度則調暗,但這些皆需調節顯示器面板背光源亮度。為了使人眼能夠舒適的觀賞平面電視,本研究建立『環境光補償單元』(Ambient Light Compensation Unit, ALCU)模組,以不改變顯示器面板內背光源亮度為目的,利用白光發光二極體 (Lighting Emission Diode, LED) 做為亮度補償元件,將LEDs建置於顯示器面板外之背後四周,形成環境光補償用途之環繞光,評估人眼對於不同環境條件下所能容忍的亮度補償範圍,達到保護眼睛的作用並建立視覺疲勞感的建議指標。


We propose the display system that can compensate the luminance for surrounding when watching TV. In general, the image contents tend to lose shadow details and reduce the colorfulness when they are viewed in a bright room. On the contrary, the image appearances with vividness, but stronger contrast on TV screen make the viewer’s eyes feel tired in a dimmer room.
From perivous research, it is known that the perceived image luminance will increase as the surrounding is brighter. When the surrounding becomes dimmer, the perceived image luminance will decrease. We establish the “Ambient Light Compensation Unit” (ALCU) module that the backlight luminance of display don’t be modulated, the luminance compensating components are set up the back of TV device to produce ambient light by LEDs. Next, evaluate the upper and lower ranges that visual tolerance thresholds of LEDs luminance compensation for variable surrounding factors. We expect that this research will alleviate the eye fatigue.

摘要 Abstract 誌謝 目錄 表目錄 圖目錄 第一章 緒論 1.1 研究背景 1.2 研究動機與目的 1.3 研究限制 1.4 論文架構 第二章 系統開發平台 2.1 FPGA簡介 2.2 FPGA設計流程 2.3 硬體開發環境 2.3.1 DE2多媒體發展平台 2.3.2 CMOS影像感測器元件 2.3.3 數位液晶開發面板 2.4 Verilog硬體描述語言 2.5 軟體開發環境 第三章 文獻探討 3.1 光度學 3.2 顯示器之顯色原理與色彩訊號轉換 3.3 色外貌模式 3.4 眩光效應 3.5 脈衝寬度調變 3.6 顯示設備於環境光補償處理或背光源調校之相關研究 第四章 實驗設計與研究方法 4.1 實驗設備 4.1.1 色度計 4.1.2 LED光源 4.1.3 分光放射輝度計 4.1.4 色彩照度計 4.1.5 分光光度計 4.2 實驗流程圖 4.3 實驗用之顯示器特性分析 4.4 環境光補償之驅動設計 4.4.1 環境光補償元件之設置 4.4.2 PWM訊號之設計 4.5 「人眼舒適亮度範圍評估」實驗設計 4.5.1 實驗影像 4.5.2 實驗操作方法 4.5.3 實驗環境設置 第五章 實驗結果與討論 5.1 實驗一結果分析 5.2 實驗二結果分析 5.3 統計學「變異數分析」(Analysis of Variance, ANOVA) 5.3.1 暗影像亮度變異數分析 5.3.2 微暗影像亮度變異數分析 5.3.3 微亮影像亮度變異數分析 5.3.4 亮影像亮度變異數分析 第六章 結論與未來建議 6.1 結論 6.2 研究建議與未來方向 附錄一 附錄二 參考文獻

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