背光曲线的创建

背光曲线

基本概念

环境光（Ambient Light）

• 真实环境的光照强度，单位 Lux （如白天室外约 10,000 Lux，夜间室内约 50 Lux）。
• 手机通过 光感传感器（sensor） 检测环境光，但 sensor 上报值 ≤ 真实环境光值（受硬件精度限制）。

Lux: 光照度单位，从光源照射到单位面积上的光通量

在背光流程中，Lux 通常指的是环境光 传感器 检测到的环境光强度。

背光（Backlight, BL）

• 屏幕背后的光源强度，由系统通过驱动控制，取值范围通常为 0-255 （如 0 为最低背光，255 为最高背光）。
• 背光是硬件参数，直接影响屏幕亮度，但需通过屏幕材质（反射系数 R）才能体现为用户感知的亮度。

手机屏幕亮度（Nit）

• 用户实际感知的屏幕亮度，单位 Nit （如 100 Nit 适合室内使用，500 Nit 适合户外强光）。
• 由背光强度和屏幕材质共同决定，公式为：
  Nit = R× 背光强度（BL）
  其中， R 为反射系数 （由屏幕材质决定，如 OLED 和 LCD 的 R 值不同）

需求目标

1. 功能需求
   • 建立从 环境光（Lux） 到 手机屏幕亮度（Nit） 的映射关系（即背光曲线）。
   • 由于屏幕材质固定（R 恒定），代码实现时需简化为：
     sensor 上报的 Lux→ 背光等级（BL）
2. 简化逻辑
   • 忽略环境光到 sensor 上报值的转换误差，认为 sensor 上报的 Lux = 环境光 Lux 。
   • 最终代码需实现： sensor 上报 Lux → 目标屏幕亮度（Nit） → 背光等级（BL） 。

与之对应的系统给出来的配置接口：

1
2
3
4

config_autoBrightnessLevels ----Lux
config_autoBrightnessDisplayValuesNits ---- DisplayNit（目标屏幕亮度）
config_screenBrightnessNits —> Nit
config_screenBrightnessBacklight —> BL

解释一下这几个参数

config_screenBrightnessNits 和 config_screenBrightnessBacklight 反应的应该是屏幕材质，也就是背光和屏幕亮度的关系（L = R*E）中的 R，在硬件不变的情况下这两个参数配置好后不应该去改变，这两个参数定义的是背光等级到屏幕亮度的硬件特性。

config_autoBrightnessLevels 和 config_autoBrightnessDisplayValuesNits 。一般修改背光曲线配置的是这两个值，这两个属性定义的是环境光到屏幕亮度（背光等级）的策略。

背光曲线的创建

这里假设配置的数据都是有效的过一遍创建流程:

创建 Nit-Backlight 和 Backlight-Nit 曲线用于反应屏幕的R反射系数属性

输入 ：

• config_screenBrightnessNits ：屏幕亮度（Nit）的配置值。
• config_screenBrightnessBacklight ：背光亮度（Backlight）的配置值。

过程 ：

根据 config_screenBrightnessNits 和 config_screenBrightnessBacklight 创建两条映射曲线：

1. Nit-Backlight 曲线 ：将屏幕亮度（Nit）映射到背光亮度（Backlight）。
2. Backlight-Nit 曲线 ：将背光亮度（Backlight）映射到屏幕亮度（Nit）。

这两条曲线是互逆的，用于在 Nit 和 Backlight 之间进行转换。

输出：

• Nit-Backlight 曲线和 Backlight-Nit 曲线。

创建 Lux-Nit 曲线

输入 ：

• config_autoBrightnessDisplayValuesNit ：自动亮度调节的目标屏幕亮度（Nit）配置值。
• config_autoBrightnessLevels ：自动亮度调节的环境光照度（Lux）配置值。
• 用户设置的（Lux，Backlight）对：用户手动调整亮度时保存的（Lux ，Backlight） 对

过程：

1. 将 config_autoBrightnessDisplayValuesNit 映射为 Backlight ：
   • 使用 Nit-Backlight 曲线，将 config_autoBrightnessDisplayValuesNit 中的 Nit 值映射为对应的 Backlight 值。
   • 得到一个 Backlight 数组，与 config_autoBrightnessLevels 中的 Lux 数组一一对应。
2. 插入用户设置的（Lux，Backlight）对 ：
   • 将用户手动设置的（Lux，Backlight）对插入到 config_autoBrightnessLevels 和 Backlight 数组中。
   • 插入逻辑通常是根据 Lux 值的大小进行排序，并确保 Lux 和 Backlight 的对应关系正确
   • 在实际操作中插入数据时涉及到所有 Backlight 的调整，涉及 adjustment 自动背光调整值.。具体逻辑在源码中分析
3. 生成 Lux-Nit 曲线 ：
   • 使用 Backlight-Nit 曲线，将 Backlight 数组转换为 Nit 值。
   • 最终生成 Lux-Nit 曲线，表示从环境光照度（Lux）到目标屏幕亮度（Nit）的映射关系。

输出 ：

• Lux-Nit 曲线。

使用 Lux-Nit 曲线进行自动亮度调节

当环境光传感器检测到当前的 Lux 值时：

• 根据 Lux-Nit 曲线，查找对应的 目标Nit 值。
• 使用 Nit-Backlight 曲线，将 Nit 值转换为 Backlight 值。（背光强度=L/R）
• 将 Backlight 值传递给底层硬件，调整屏幕背光亮度。

插入用户设置的（Lux，Backlight）对时 adjustment 自动背光调整值的设置及使用

在上述流程中插入用户设置的（Lux，Backlight）对时并不只是在曲线中改变点即可，而是要调整整个lux —backlight对应关系。也就是要调整整个backlight数组。这里的调整逻辑就是通过adjustment 实现

adjustment: 自动背光调整值，范围（-1,1）

具体调整逻辑：

计算gamma

gamma = log [current] desired

current: 当前值（通过当前已经存在的曲线由lux得到的BL） ，desired: 期望值（用户设置） 范围 0 到 1 0 最暗，1 最亮

计算adjustment

adjustment =-log [maxGamma] gamma

maxGamma 是一个用于描述屏幕亮度曲线的参数，它影响屏幕亮度的非线性映射.简而言之是一个配置属性

中间当 current 和 desired 是一些特殊值时 adjustment 直接设置，这也是adjustment存在的意义.

current <=0.1f || current> = 0.9f 时 adjustment = desired-current;

desired = 0 时 adjustment =-1

desired = 1 时 adjustment = 1

重新计算gamma

gamma = maxGamma^(-adjustment)

计算新的背光数组

newBacklight = oldBacklight^gamma

y = a^x (0< a < 1) x 越大 y 越小

最终映射关系, adjustment 只是一个中间值,最终用于该表Backlight的是 gamma。

desired = 0 时 adjustment =-1 ，此时 gamma = maxGamma 最大，newBacklight = oldBacklight^maxGamma 最小，符合期望 desired = 1 时 adjustment = 1 ，此时 gamma = maxGamma^-1 最小，newBacklight = oldBacklight^maxGamma 最大，符合期望