如何應對移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設備中的顯示設計挑戰

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會(huì )之間的折衷。將處理器內存用作幀緩存具有最低成本優(yōu)勢，因為不會(huì )浪費已經(jīng)給處理器提供的資源。然而，將系統內存用作幀緩存具有隱性的功耗問(wèn)題。MID/上網(wǎng)本上的顯示器大多數時(shí)候是顯示靜態(tài)內容，如顯示文本消息或網(wǎng)頁(yè)，因此系統處理器不需要連續更新緩存。在這種等待情況下完全可以關(guān)閉處理器。但幀緩存必須持續給顯示控制器提供數據，因此如果處理器內存用作緩存的話(huà)，處理器必須保持激活狀態(tài)，這樣就失去了節能的機會(huì )。

使用中間緩存的成本可能比使用處理器內存高，但當使用較高分辨率的顯示屏時(shí)，成本將比將幀緩存嵌入在顯示屏內低。然而，由于幀緩存不受處理器控制，這種外部緩存可以達到很好的節能效果。在等待狀態(tài)時(shí)處理器可以關(guān)閉，這樣做不會(huì )阻止顯示驅動(dòng)器訪(fǎng)問(wèn)緩存。

選擇顯示增強算法

雖然顯示子系統的接口和幀緩存單元提供了優(yōu)化系統成本和功耗的有利機會(huì )，但最大的機會(huì )還在于背光系統。通過(guò)實(shí)現適當的增強算法，開(kāi)發(fā)人員可以調整顯示內容以補償顯示屏的動(dòng)態(tài)范圍限制。增強算法還能補償逆向光，它能在顯示屏的可視動(dòng)態(tài)范圍內智能地重新映射顯示內容而不是調整背光強度來(lái)優(yōu)化可視性能。

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

Apical Imaging公司的Iridix算法就是這樣一種自適應圖像增強算法，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(lèi)感知模型基礎上使用描述顯示屏屬性的參數(如動(dòng)態(tài)范圍)來(lái)重新映射圖像內容，從而獲得最佳可視性。舉例來(lái)說(shuō)，Iridix有選擇地擴大圖像數據中的像素至像素變化，使得微小陰影變得更加生動(dòng)。這種算法有助于補償由于顯示屏有限動(dòng)態(tài)范圍而導致的較低內容位的視覺(jué)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，自適應增強算法在增強陰影細節的同時(shí)不會(huì )破壞較亮內容中的明亮區。

圖2：自適應增強算法可以在不破壞重要內容的前提下恢復陰影中失去的細節。

這種自適應增強算法可以向開(kāi)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的圖像可視性也可以用來(lái)補償更高反射環(huán)境光(如強太陽(yáng)光條件下)效應。所有算法需求是有關(guān)顯示屏可視范圍的上限和下限、背光強度和環(huán)境光強度的信息。這樣就可以保護低亮度信息，否則這些信息由于圖像數據映射進(jìn)實(shí)際可視范圍而被環(huán)境光破壞。

自適應增強算法可降低功耗

這種保護信息的能力也意味著(zhù)自適應增強算法可以向開(kāi)發(fā)人員提供降低系統功耗需求的機會(huì )。在逆光情況下無(wú)需提高背光亮度，MID/上網(wǎng)本可以使用自適應增強算法改變圖像數據來(lái)獲得強環(huán)境光下的最大可視性。MID/上網(wǎng)本還能利用自適應增強算法降低暗環(huán)境光線(xiàn)下的背光亮度。結果是在不犧牲圖像可視性的條件下顯著(zhù)降低了平均功耗。

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

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

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

因此顯示子系統是MID/上網(wǎng)本設計的一個(gè)關(guān)鍵要素，開(kāi)發(fā)人員應重點(diǎn)加以關(guān)注。MID/上網(wǎng)本在低迷經(jīng)濟中表現出來(lái)的成長(cháng)機會(huì )肯定會(huì )引起激烈的競爭。在多媒體和智能手機及媒體播放器市場(chǎng)中的經(jīng)驗表明，設計需要滿(mǎn)足甚至超過(guò)消費者的所有成本和電池壽命期望值才能取得成功。移動(dòng)電視的試運行表明，良好的觀(guān)看體驗也是產(chǎn)品成功的關(guān)鍵。

顯示子系統是設計人員滿(mǎn)足這些目標的最大機會(huì )所在。顯示子系統通常是便攜式設計*耗最大的部分，因此這里的改進(jìn)將對電池壽命有最大的影響。顯示屏和背光是設計中成本最高的部分，這也使得顯示子系統成為顯著(zhù)降低成本的機會(huì )所在。通過(guò)整合節省成本和節省能量的架構化選擇以及自適應算法來(lái)保持圖像的可視性，開(kāi)發(fā)人員以及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商將能充分發(fā)掘這種機會(huì )帶來(lái)的好處。