淺談Pixelworks的Iris 5芯片如何改善Android智能手機的視覺體驗

每年，智能手機屏幕的視覺質(zhì)量都會以一種典型的方式不斷提高，例如色彩準確性、色域和亮度。 但是，我們發(fā)現(xiàn)，即使具有高級顯示器，許多技術(shù)進步現(xiàn)在也很難被發(fā)現(xiàn)或被忽視。 面板供應(yīng)商和OEM廠商一直在嘗試尋找新方法，以使手機的“更具吸引力”的部分更具吸引力，而不僅僅是“更大”和外形尺寸。 Pixelworks及其Iris Vision處理器通過集成獨特的顯示功能和基于人類視覺感知的自適應(yīng)元素，增強了智能手機的觀看體驗。

Pixelworks和Iris 5視覺處理器

Pixelworks在智能手機領(lǐng)域大多是低調(diào)的，但該公司一直致力于視頻和顯示解決方案已有20年了。他們在2016年與華碩(ASUS)在ZenFone 3 Ultra上首次建立了與智能手機制造商的首次合作關(guān)系，整合了其早期版本的Iris視覺處理器。迄今為止，他們最值得關(guān)注的智能手機合作包括Nokia 6 .2 / 7.2，ASUS ROG Phone，以及最近的Black Shark 3和OPPO Find X2。后兩部手機包括最新的第五代Pixelwork的Iris處理器。Iris 5以及他們創(chuàng)造的“ Soft Iris”公司軟件負責公司的面向顯示功能，我們將在稍后介紹。

Pixelworks的主要客戶和合作伙伴

Iris芯片是一個顯示處理器，位于設(shè)備SoC和顯示驅(qū)動器IC之間，并通過MIPI DSI連接到兩者，從而支持雙MIPI。但是，對我而言，這引起了顯示延遲和視頻硬件加速的緊迫擔憂：任何帶寬/流壓縮都需要在Iris芯片上進行附加解碼，以便可以處理像素數(shù)據(jù)，然后將其重新編碼并發(fā)送到DDIC，再次解碼。此外，許多視頻應(yīng)用程序通過MIPI直接渲染色度采樣像素格式來利用顯示加速。我認為，虹膜5的某些幀操作可能需要先對子采樣的顯示數(shù)據(jù)進行處理和重組，然后再將其轉(zhuǎn)換為RGB。我們的簡短初步發(fā)現(xiàn)也表明，Iris 5的某些功能不適用于完整的硬件加速視頻播放。如果他們可以提供有關(guān)處理管道的任何詳細信息或有關(guān)其Iris芯片的體系結(jié)構(gòu)信息，我們會聯(lián)系Pixelworks，但他們拒絕提供詳細信息。

任意顯示“增強”

OEM提供的許多顯示“增強”功能通常涉及人為的和任意的圖片調(diào)整，這可能會歪曲內(nèi)容的藝術(shù)意圖。智能手機OEM可以幫助其顯示器脫穎而出的一種常用方法是使用非常生動的色彩配置文件，該配置文件可以擴展屏幕上的所有顏色，使其看起來比最初的預(yù)期更飽和。通常還會伴有藍白色的點，大多數(shù)消費者會發(fā)現(xiàn)它比稱為D65的標準白點更具吸引力。

這兩個特征最初都是原始顏色校準的產(chǎn)物，并且在過去的顯示器中缺乏顏色管理，但是許多人對這兩個方面的改進都不太滿意。準確的色彩通常被認為是顯示色彩的限制，而標準的白點看上去比大多數(shù)人習(xí)慣的要暖。

為了保持對消費者的吸引力，智能手機制造商必須繼續(xù)人為地使其屏幕色彩過飽和，并使用較低的白點。直到今天，許多OEM仍在這樣做。三星因運送其所有帶有過飽和顯示屏的OLED手機而臭名昭著，但他們在Galaxy S10上停止了這種做法，現(xiàn)在他們在全球大多數(shù)地區(qū)以準確的色彩配置運送它們(除了店內(nèi)演示單元，可以理解為默認使用該鮮艷的色彩配置文件，也可以與其他顏色配置文件進行比較)。

提高顯示保真度：Pixelworks的自適應(yīng)調(diào)整

它所需要的不僅僅是“經(jīng)過良好校準”的顯示，還可以提供準確的觀看體驗。顯示器觀看環(huán)境中的照明條件會極大地改變顯示器內(nèi)容的外觀。為了使內(nèi)容看起來正確，理想情況下，應(yīng)在原版環(huán)境中對其進行查看。出于這個原因，顯示的顏色標準也要強加這些顏色看起來準確的參考查看環(huán)境。在其他環(huán)境中查看顯示器時，顯示器上的顏色可能看起來不正確。因此，“校準良好”的顯示器也應(yīng)針對其觀看環(huán)境進行校準。

但是，智能手機可用于各種觀看環(huán)境：室外在明亮的陽光下，晚上在床上，或者在有多種顏色燈光的場所。所有這些不同的環(huán)境都會更改智能手機屏幕上內(nèi)容的感知外觀。

Pixelworks致力于在這些現(xiàn)實條件下提高顯示精度，并重新創(chuàng)建內(nèi)容創(chuàng)建者的藝術(shù)意圖。Pixelwork的解決方案不是通過輕而易舉地提高圖像對比度/質(zhì)量/飽和度，而是基于通過調(diào)整顯示器及其內(nèi)容以適應(yīng)環(huán)境條件來提高內(nèi)容保真度。

以下是Pixelworks及其Iris 5芯片的功能：

工廠顯示屏校準

首先，Pixelworks告訴我們，他們負責與之配合使用的手機的完整顯示屏校準工作。他們在工廠對每個設(shè)備進行了單獨的顯示器校準，并聲稱其校準結(jié)果在目標值的E≤1之內(nèi)–我們尚未通過Pixelworks的校準來檢查顯示器，以驗證這一點，因此，我們目前對此表示懷疑關(guān)于這個說法。Iris 5還能夠處理設(shè)備的色彩管理，但是由于Pixelworks與高通緊密合作，因此通常將其交給Snapdragon及其顯示處理器處理。

Iris 5上的實時運動處理

如果處理得當，運動處理是減少抖動和處理幀速率不匹配的關(guān)鍵組成部分。Pixelworks強調(diào)，請勿將其與通用運動插值相混淆，這會導(dǎo)致邪惡的“肥皂劇效果””。有人告訴我們，他們的運動處理保留了內(nèi)容的預(yù)期運動外觀，并使它適應(yīng)內(nèi)容的類型和環(huán)境。這很重要，因為許多電影的目的不是要具有超流暢的動作，而運動流則應(yīng)該具有這種動作。另外，顫抖的感覺隨著內(nèi)容的對比度而增加，并且對比度進一步受到觀看環(huán)境的影響。Pixelworks聲稱他們在運動處理中補償了這兩個因素。這對于HDR內(nèi)容特別重要，因為HDR內(nèi)容可能具有很高的對比度。據(jù)說運動處理也適用于手機游戲。Pixelworks此前曾獲得好萊塢專業(yè)協(xié)會(HPA)獎和憑借其在電影電影中使用的TrueCut運動分級視頻平臺，獲得了高級影像學(xué)會(AIS)娛樂技術(shù)Lumiere獎。

自動顯示白平衡和對比度調(diào)整

前面提到，顯示器上內(nèi)容的外觀會根據(jù)觀看環(huán)境而變化。Pixelworks可處理環(huán)境亮度和顏色帶來的影響，這些影響會改變您對顯示器顏色的感知。較暖的觀看環(huán)境將使顯示器的白平衡顯得相對較低(反之亦然)，這種現(xiàn)象稱為色彩適應(yīng)。為了補償，顯示器應(yīng)將其顏色調(diào)整 為環(huán)境光的顏色，以使顯示器在不同顏色的照明下在感覺上看起來相似?，F(xiàn)在，許多電話都提供了此功能，可以說是由其9.7英寸iPad Pro中引入的Apple的True Tone所普及。但是，“真色調(diào)”僅適應(yīng)環(huán)境顏色，而環(huán)境亮度對屏幕的對比度有進一步的影響。環(huán)境光(相對于顯示屏)越亮，屏幕上的顏色就會越暗，并向黑色壓縮。并且顯示屏越亮(相對于環(huán)境光)，屏幕上的顏色越亮，向白色壓縮。這被稱為巴特里森-布林曼效應(yīng)，Pixelworks可以通過調(diào)整系統(tǒng)伽瑪并使用局部對比度增強來對此進行補償。但是，從感知測量到映射的顯示像素值，正確實現(xiàn)這一點的細節(jié)非常復(fù)雜。三星是考慮這一點的另一家智能手機OEM，盡管僅適用于日光高亮度模式。

OPPO Find X2 Pro上兩個6通道顏色傳感器的位置以紅色表示。資料來源：OPPO。通過GSMArena檢索。直流調(diào)光以防止OLED閃爍在大多數(shù)帶有OLED屏幕的手機中，通過快速打開和關(guān)閉屏幕閃爍來調(diào)整顯示亮度，這種方法稱為脈寬調(diào)制(PWM)。對于大多數(shù)手機而言，這種閃爍現(xiàn)象大約每秒發(fā)生240次，并且顯示的亮度取決于顯示器處于“開啟”狀態(tài)的時間。但是，一些消費者聲稱此閃爍引起了頭痛，并且在較低的顯示屏亮度水平下加劇了這種現(xiàn)象。直流調(diào)光試圖通過改用傳統(tǒng)的模擬控制來調(diào)節(jié)顯示器的亮度來解決這一問題。盡管這消除了閃爍，但由于OLED電壓的變化會顯著改變其輸出特性，因此會嚴重影響顯示校準和均勻性。但是，我們可能會看到具有更高DAC位深度的OLED，視頻和游戲的SDR到HDR轉(zhuǎn)換 Iris 5能夠?qū)藴蕛?nèi)容轉(zhuǎn)換為HDR。Pixelworks拒絕說明他們?nèi)绾尉_執(zhí)行此操作，但是它是在Iris 5 DSP上實時完成的。我們被告知，HDR輸出格式基于HLG，并且該轉(zhuǎn)換與它們的其他自適應(yīng)功能一起工作。我寫了一篇關(guān)于任意顯示增強功能的完整文章，所以這種功能有點像拍打臉。Pixelworks合理地認為可用的HDR內(nèi)容正在大量減少，并且此功能使我們能夠利用顯示硬件的當前功能。但是，在我可以演示此功能之前，我將保留更嚴格的判斷力。適用于中低端設(shè)備的HDR10雖然HDR10通常是為高端設(shè)備保留的，但Pixelworks可以與中端和預(yù)算設(shè)備合作，將“認證HDR”推向大眾。Iris 5支持本地10位處理，大多數(shù)預(yù)算SoC不支持該處理。廉價的移動顯示器現(xiàn)在至少能夠?qū)崿F(xiàn)95%的DCI-P3和約400尼特的靜態(tài)對比度，并具有1000：1的對比度，從而可以以價格提供可傳遞的移動HDR體驗。此外，對于LCD，Iris 5可以管理顯示器背光，采用動態(tài)背光控制以降低功耗并改善動態(tài)對比度。但是，大多數(shù)LCD都已經(jīng)能夠做到這一點。

“自然色調(diào)顯示”和“ O1 Ultra Vision引擎”是OPPO Find X2 Pro的功能。這些功能由Pixelworks的Iris 5視覺處理器提供支持。

Pixelworks及其芯片還提供其他一些次要功能，例如視頻放大和清晰度/邊緣增強，并且他們聲稱Iris 5可以減輕SoC的某些顯示處理負擔。下方嵌入了該公司共享的宣傳視頻，重點介紹了Pixelworks視覺處理器的主要功能。

Pixelworks聲稱所帶來的改進在紙面上聽起來既合理又花哨，但我尚未體驗到這些功能的實際效果。沒有一個是全新的想法，但與此同時，它們都沒有在智能手機上很好地實現(xiàn)。從這些功能來看，在當今世界上每個旗艦手機似乎都有“ A +顯示屏”且顏色“與完美無二”(實際上不是)的情況下，使顯示屏對比度與環(huán)境相適應(yīng)的概念在進一步提高內(nèi)容保真度方面可以說是最重要的。除Pixelworks吹捧的“行業(yè)領(lǐng)先”工廠顯示器校準外，當我拿起裝有最新Iris 5芯片的手機時，我也非?？释吹竭@一切。