浅谈Pixelworks的Iris 5芯片如何改善Android智能手机的视觉体验

每年，智能手机屏幕的视觉质量都会以一种典型的方式不断提高，例如色彩准确性、色域和亮度。 但是，我们发现，即使具有高级显示器，许多技术进步现在也很难被发现或被忽视。 面板供应商和OEM厂商一直在尝试寻找新方法，以使手机的“更具吸引力”的部分更具吸引力，而不仅仅是“更大”和外形尺寸。 Pixelworks及其Iris Vision处理器通过集成独特的显示功能和基于人类视觉感知的自适应元素，增强了智能手机的观看体验。

Pixelworks和Iris 5视觉处理器

Pixelworks在智能手机领域大多是低调的，但该公司一直致力于视频和显示解决方案已有20年了。他们在2016年与华硕(ASUS)在ZenFone 3 Ultra上首次建立了与智能手机制造商的首次合作关系，整合了其早期版本的Iris视觉处理器。迄今为止，他们最值得关注的智能手机合作包括Nokia 6 .2 / 7.2，ASUS ROG Phone，以及最近的Black Shark 3和OPPO Find X2。后两部手机包括最新的第五代Pixelwork的Iris处理器。Iris 5以及他们创造的“ Soft Iris”公司软件负责公司的面向显示功能，我们将在稍后介绍。

Pixelworks的主要客户和合作伙伴

Iris芯片是一个显示处理器，位于设备SoC和显示驱动器IC之间，并通过MIPI DSI连接到两者，从而支持双MIPI。但是，对我而言，这引起了显示延迟和视频硬件加速的紧迫担忧：任何带宽/流压缩都需要在Iris芯片上进行附加解码，以便可以处理像素数据，然后将其重新编码并发送到DDIC，再次解码。此外，许多视频应用程序通过MIPI直接渲染色度采样像素格式来利用显示加速。我认为，虹膜5的某些帧操作可能需要先对子采样的显示数据进行处理和重组，然后再将其转换为RGB。我们的简短初步发现也表明，Iris 5的某些功能不适用于完整的硬件加速视频播放。如果他们可以提供有关处理管道的任何详细信息或有关其Iris芯片的体系结构信息，我们会联系Pixelworks，但他们拒绝提供详细信息。

任意显示“增强”

OEM提供的许多显示“增强”功能通常涉及人为的和任意的图片调整，这可能会歪曲内容的艺术意图。智能手机OEM可以帮助其显示器脱颖而出的一种常用方法是使用非常生动的色彩配置文件，该配置文件可以扩展屏幕上的所有颜色，使其看起来比最初的预期更饱和。通常还会伴有蓝白色的点，大多数消费者会发现它比称为D65的标准白点更具吸引力。

这两个特征最初都是原始颜色校准的产物，并且在过去的显示器中缺乏颜色管理，但是许多人对这两个方面的改进都不太满意。准确的色彩通常被认为是显示色彩的限制，而标准的白点看上去比大多数人习惯的要暖。

为了保持对消费者的吸引力，智能手机制造商必须继续人为地使其屏幕色彩过饱和，并使用较低的白点。直到今天，许多OEM仍在这样做。三星因运送其所有带有过饱和显示屏的OLED手机而臭名昭著，但他们在Galaxy S10上停止了这种做法，现在他们在全球大多数地区以准确的色彩配置运送它们(除了店内演示单元，可以理解为默认使用该鲜艳的色彩配置文件，也可以与其他颜色配置文件进行比较)。

提高显示保真度：Pixelworks的自适应调整

它所需要的不仅仅是“经过良好校准”的显示，还可以提供准确的观看体验。显示器观看环境中的照明条件会极大地改变显示器内容的外观。为了使内容看起来正确，理想情况下，应在原版环境中对其进行查看。出于这个原因，显示的颜色标准也要强加这些颜色看起来准确的参考查看环境。在其他环境中查看显示器时，显示器上的颜色可能看起来不正确。因此，“校准良好”的显示器也应针对其观看环境进行校准。

但是，智能手机可用于各种观看环境：室外在明亮的阳光下，晚上在床上，或者在有多种颜色灯光的场所。所有这些不同的环境都会更改智能手机屏幕上内容的感知外观。

Pixelworks致力于在这些现实条件下提高显示精度，并重新创建内容创建者的艺术意图。Pixelwork的解决方案不是通过轻而易举地提高图像对比度/质量/饱和度，而是基于通过调整显示器及其内容以适应环境条件来提高内容保真度。

以下是Pixelworks及其Iris 5芯片的功能：

工厂显示屏校准

首先，Pixelworks告诉我们，他们负责与之配合使用的手机的完整显示屏校准工作。他们在工厂对每个设备进行了单独的显示器校准，并声称其校准结果在目标值的E≤1之内–我们尚未通过Pixelworks的校准来检查显示器，以验证这一点，因此，我们目前对此表示怀疑关于这个说法。Iris 5还能够处理设备的色彩管理，但是由于Pixelworks与高通紧密合作，因此通常将其交给Snapdragon及其显示处理器处理。

Iris 5上的实时运动处理

如果处理得当，运动处理是减少抖动和处理帧速率不匹配的关键组成部分。Pixelworks强调，请勿将其与通用运动插值相混淆，这会导致邪恶的“肥皂剧效果””。有人告诉我们，他们的运动处理保留了内容的预期运动外观，并使它适应内容的类型和环境。这很重要，因为许多电影的目的不是要具有超流畅的动作，而运动流则应该具有这种动作。另外，颤抖的感觉随着内容的对比度而增加，并且对比度进一步受到观看环境的影响。Pixelworks声称他们在运动处理中补偿了这两个因素。这对于HDR内容特别重要，因为HDR内容可能具有很高的对比度。据说运动处理也适用于手机游戏。Pixelworks此前曾获得好莱坞专业协会(HPA)奖和凭借其在电影电影中使用的TrueCut运动分级视频平台，获得了高级影像学会(AIS)娱乐技术Lumiere奖。

自动显示白平衡和对比度调整

前面提到，显示器上内容的外观会根据观看环境而变化。Pixelworks可处理环境亮度和颜色带来的影响，这些影响会改变您对显示器颜色的感知。较暖的观看环境将使显示器的白平衡显得相对较低(反之亦然)，这种现象称为色彩适应。为了补偿，显示器应将其颜色调整 为环境光的颜色，以使显示器在不同颜色的照明下在感觉上看起来相似。现在，许多电话都提供了此功能，可以说是由其9.7英寸iPad Pro中引入的Apple的True Tone所普及。但是，“真色调”仅适应环境颜色，而环境亮度对屏幕的对比度有进一步的影响。环境光(相对于显示屏)越亮，屏幕上的颜色就会越暗，并向黑色压缩。并且显示屏越亮(相对于环境光)，屏幕上的颜色越亮，向白色压缩。这被称为巴特里森-布林曼效应，Pixelworks可以通过调整系统伽玛并使用局部对比度增强来对此进行补偿。但是，从感知测量到映射的显示像素值，正确实现这一点的细节非常复杂。三星是考虑这一点的另一家智能手机OEM，尽管仅适用于日光高亮度模式。

OPPO Find X2 Pro上两个6通道颜色传感器的位置以红色表示。资料来源：OPPO。通过GSMArena检索。直流调光以防止OLED闪烁在大多数带有OLED屏幕的手机中，通过快速打开和关闭屏幕闪烁来调整显示亮度，这种方法称为脉宽调制(PWM)。对于大多数手机而言，这种闪烁现象大约每秒发生240次，并且显示的亮度取决于显示器处于“开启”状态的时间。但是，一些消费者声称此闪烁引起了头痛，并且在较低的显示屏亮度水平下加剧了这种现象。直流调光试图通过改用传统的模拟控制来调节显示器的亮度来解决这一问题。尽管这消除了闪烁，但由于OLED电压的变化会显着改变其输出特性，因此会严重影响显示校准和均匀性。但是，我们可能会看到具有更高DAC位深度的OLED，视频和游戏的SDR到HDR转换 Iris 5能够将标准内容转换为HDR。Pixelworks拒绝说明他们如何精确执行此操作，但是它是在Iris 5 DSP上实时完成的。我们被告知，HDR输出格式基于HLG，并且该转换与它们的其他自适应功能一起工作。我写了一篇关于任意显示增强功能的完整文章，所以这种功能有点像拍打脸。Pixelworks合理地认为可用的HDR内容正在大量减少，并且此功能使我们能够利用显示硬件的当前功能。但是，在我可以演示此功能之前，我将保留更严格的判断力。适用于中低端设备的HDR10虽然HDR10通常是为高端设备保留的，但Pixelworks可以与中端和预算设备合作，将“认证HDR”推向大众。Iris 5支持本地10位处理，大多数预算SoC不支持该处理。廉价的移动显示器现在至少能够实现95%的DCI-P3和约400尼特的静态对比度，并具有1000：1的对比度，从而可以以价格提供可传递的移动HDR体验。此外，对于LCD，Iris 5可以管理显示器背光，采用动态背光控制以降低功耗并改善动态对比度。但是，大多数LCD都已经能够做到这一点。

“自然色调显示”和“ O1 Ultra Vision引擎”是OPPO Find X2 Pro的功能。这些功能由Pixelworks的Iris 5视觉处理器提供支持。

Pixelworks及其芯片还提供其他一些次要功能，例如视频放大和清晰度/边缘增强，并且他们声称Iris 5可以减轻SoC的某些显示处理负担。下方嵌入了该公司共享的宣传视频，重点介绍了Pixelworks视觉处理器的主要功能。

Pixelworks声称所带来的改进在纸面上听起来既合理又花哨，但我尚未体验到这些功能的实际效果。没有一个是全新的想法，但与此同时，它们都没有在智能手机上很好地实现。从这些功能来看，在当今世界上每个旗舰手机似乎都有“ A +显示屏”且颜色“与完美无二”(实际上不是)的情况下，使显示屏对比度与环境相适应的概念在进一步提高内容保真度方面可以说是最重要的。除Pixelworks吹捧的“行业领先”工厂显示器校准外，当我拿起装有最新Iris 5芯片的手机时，我也非常渴望看到这一切。