如何應(yīng)對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中的顯示設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

如果幀緩存放在顯示屏外部，那么其位置取決于成本和電源管理機(jī)會(huì)之間的折衷。將處理器內(nèi)存用作幀緩存具有最低成本優(yōu)勢(shì)，因?yàn)椴粫?huì)浪費(fèi)已經(jīng)給處理器提供的資源。然而，將系統(tǒng)內(nèi)存用作幀緩存具有隱性的功耗問題。MID/上網(wǎng)本上的顯示器大多數(shù)時(shí)候是顯示靜態(tài)內(nèi)容，如顯示文本消息或網(wǎng)頁，因此系統(tǒng)處理器不需要連續(xù)更新緩存。在這種等待情況下完全可以關(guān)閉處理器。但幀緩存必須持續(xù)給顯示控制器提供數(shù)據(jù)，因此如果處理器內(nèi)存用作緩存的話，處理器必須保持激活狀態(tài)，這樣就失去了節(jié)能的機(jī)會(huì)。

使用中間緩存的成本可能比使用處理器內(nèi)存高，但當(dāng)使用較高分辨率的顯示屏?xí)r，成本將比將幀緩存嵌入在顯示屏內(nèi)低。然而，由于幀緩存不受處理器控制，這種外部緩存可以達(dá)到很好的節(jié)能效果。在等待狀態(tài)時(shí)處理器可以關(guān)閉，這樣做不會(huì)阻止顯示驅(qū)動(dòng)器訪問緩存。

選擇顯示增強(qiáng)算法

雖然顯示子系統(tǒng)的接口和幀緩存單元提供了優(yōu)化系統(tǒng)成本和功耗的有利機(jī)會(huì)，但最大的機(jī)會(huì)還在于背光系統(tǒng)。通過實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)算法，開發(fā)人員可以調(diào)整顯示內(nèi)容以補(bǔ)償顯示屏的動(dòng)態(tài)范圍限制。增強(qiáng)算法還能補(bǔ)償逆向光，它能在顯示屏的可視動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)智能地重新映射顯示內(nèi)容而不是調(diào)整背光強(qiáng)度來優(yōu)化可視性能。

然而，增強(qiáng)算法必須能夠與典型的MID/上網(wǎng)本顯示內(nèi)容一起工作，這種內(nèi)容通常包含混合的圖形、文本和影像與視頻。當(dāng)使用全局增強(qiáng)算法(如伽瑪校正)時(shí)，這種混合內(nèi)容會(huì)造成一定的問題。增強(qiáng)圖像可視性的算法可能使文本或圖形無法閱讀。而自適應(yīng)的像素x像素圖像增強(qiáng)方法可以避免這個(gè)問題，它使用上下文信息(如相鄰像素值)來判斷對(duì)圖像數(shù)據(jù)作了什么修改(如果有的話)。

Apical Imaging公司的Iridix算法就是這樣一種自適應(yīng)圖像增強(qiáng)算法，在與移動(dòng)顯示屏一起使用時(shí)的好處已得到證實(shí)。這種算法在人類感知模型基礎(chǔ)上使用描述顯示屏屬性的參數(shù)(如動(dòng)態(tài)范圍)來重新映射圖像內(nèi)容，從而獲得最佳可視性。舉例來說，Iridix有選擇地?cái)U(kuò)大圖像數(shù)據(jù)中的像素至像素變化，使得微小陰影變得更加生動(dòng)。這種算法有助于補(bǔ)償由于顯示屏有限動(dòng)態(tài)范圍而導(dǎo)致的較低內(nèi)容位的視覺損失。由于這種算法是有選擇性的，它會(huì)不同程度地影響圖像的不同部分。與伽瑪校正等全局性增強(qiáng)算法改善某些領(lǐng)域的可視性、降低其它部分的可視性不同，如圖2所示，自適應(yīng)增強(qiáng)算法在增強(qiáng)陰影細(xì)節(jié)的同時(shí)不會(huì)破壞較亮內(nèi)容中的明亮區(qū)。

圖2：自適應(yīng)增強(qiáng)算法可以在不破壞重要內(nèi)容的前提下恢復(fù)陰影中失去的細(xì)節(jié)。

這種自適應(yīng)增強(qiáng)算法可以向開發(fā)人員提供兩大好處。一個(gè)是可以用具有有限動(dòng)態(tài)范圍的較低成本顯示屏取得高質(zhì)量圖像。但最大化這種范圍內(nèi)的圖像可視性也可以用來補(bǔ)償更高反射環(huán)境光(如強(qiáng)太陽光條件下)效應(yīng)。所有算法需求是有關(guān)顯示屏可視范圍的上限和下限、背光強(qiáng)度和環(huán)境光強(qiáng)度的信息。這樣就可以保護(hù)低亮度信息，否則這些信息由于圖像數(shù)據(jù)映射進(jìn)實(shí)際可視范圍而被環(huán)境光破壞。

自適應(yīng)增強(qiáng)算法可降低功耗

這種保護(hù)信息的能力也意味著自適應(yīng)增強(qiáng)算法可以向開發(fā)人員提供降低系統(tǒng)功耗需求的機(jī)會(huì)。在逆光情況下無需提高背光亮度，MID/上網(wǎng)本可以使用自適應(yīng)增強(qiáng)算法改變圖像數(shù)據(jù)來獲得強(qiáng)環(huán)境光下的最大可視性。MID/上網(wǎng)本還能利用自適應(yīng)增強(qiáng)算法降低暗環(huán)境光線下的背光亮度。結(jié)果是在不犧牲圖像可視性的條件下顯著降低了平均功耗。

因此自適應(yīng)增強(qiáng)算法在開發(fā)人員設(shè)計(jì)顯示子系統(tǒng)時(shí)向他們提供了相當(dāng)大的靈活性。他們可以使用較低成本顯示屏獲得良好的可視性，用功能更強(qiáng)的顯示屏提高可視性，降低背光亮度以節(jié)省功耗，或在不增加功耗的條件下補(bǔ)償強(qiáng)環(huán)境光線，或選擇這些特性的一些組合。最佳折衷方案取決于地區(qū)性和人口統(tǒng)計(jì)學(xué)市場(chǎng)，以及發(fā)展中的消費(fèi)者期望值和使用案例，因此這種靈活性也將成為今后產(chǎn)品功能增強(qiáng)的關(guān)鍵。

這種自適應(yīng)增強(qiáng)算法的好處已經(jīng)得到了現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證。如圖3所示，QuickLogic公司視覺增強(qiáng)引擎(VEE)中的Iridix算法實(shí)現(xiàn)提高了MID/上網(wǎng)本顯示屏中的視頻庫可視性。比較(a)不帶和(b)帶自適應(yīng)增強(qiáng)算法的圖像可以看出，雖然光線保持相同，但后者的周邊文本和圖形性能沒有降低。

圖3：自適應(yīng)增強(qiáng)算法的關(guān)鍵是它能提高圖像的可視性，同時(shí)不要求增強(qiáng)背光或犧牲圖形清晰度。

因此顯示子系統(tǒng)是MID/上網(wǎng)本設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵要素，開發(fā)人員應(yīng)重點(diǎn)加以關(guān)注。MID/上網(wǎng)本在低迷經(jīng)濟(jì)中表現(xiàn)出來的成長(zhǎng)機(jī)會(huì)肯定會(huì)引起激烈的競(jìng)爭(zhēng)。在多媒體和智能手機(jī)及媒體播放器市場(chǎng)中的經(jīng)驗(yàn)表明，設(shè)計(jì)需要滿足甚至超過消費(fèi)者的所有成本和電池壽命期望值才能取得成功。移動(dòng)電視的試運(yùn)行表明，良好的觀看體驗(yàn)也是產(chǎn)品成功的關(guān)鍵。

顯示子系統(tǒng)是設(shè)計(jì)人員滿足這些目標(biāo)的最大機(jī)會(huì)所在。顯示子系統(tǒng)通常是便攜式設(shè)計(jì)*耗最大的部分，因此這里的改進(jìn)將對(duì)電池壽命有最大的影響。顯示屏和背光是設(shè)計(jì)中成本最高的部分，這也使得顯示子系統(tǒng)成為顯著降低成本的機(jī)會(huì)所在。通過整合節(jié)省成本和節(jié)省能量的架構(gòu)化選擇以及自適應(yīng)算法來保持圖像的可視性，開發(fā)人員以及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商將能充分發(fā)掘這種機(jī)會(huì)帶來的好處。