Wie der Pixelworks Iris 5-Chip das Android-Anzeigeerlebnis verbessern kann

Die visuelle Qualität von Smartphone-Bildschirmen verbessert sich Jahr für Jahr in typischer Weise wie Farbgenauigkeit, Farbraum und Helligkeit. Wir sind jedoch an einem Punkt angelangt, an dem viele der technischen Fortschritte selbst bei den Displays der Spitzenklasse mittlerweile nicht mehr wahrnehmbar oder unbemerkt sind. Darüber hinaus versuchen Panel-Anbieter und OEMs ständig, neue Wege zu finden „Mach es einfach größer" und Formfaktor, um den interessantesten Teil Ihres Telefons noch attraktiver zu machen. Pixelworks und sein visueller Iris-Prozessor zielen darauf ab, das Anzeigeerlebnis von Smartphones durch die Integration einzigartiger Anzeigefunktionen und adaptiver Elemente basierend auf der menschlichen visuellen Wahrnehmung zu verbessern.

Pixelworks und der visuelle Prozessor Iris 5

Die wichtigsten Kunden und Partner von Pixelworks.

Pixelworks hat sich im Smartphone-Bereich bislang eher zurückgehalten, das Unternehmen beschäftigt sich jedoch schon seit etwa zwanzig Jahren mit Video- und Display-Lösungen. Ihre erste Partnerschaft mit einem Smartphone-Hersteller starteten sie 2016 mit ASUS beim ZenFone 3 Ultra, bei dem eine frühe Version ihres visuellen Iris-Prozessors integriert wurde. Zu ihren bisher bemerkenswertesten Smartphone-Kollaborationen gehören das Nokia 6.2/7.2, das ASUS ROG Phone und erst kürzlich das Schwarzer Hai 3 und das OPPO Find X2. Die beiden letztgenannten Telefone verfügen über die neueste fünfte Generation des Iris-Prozessors von Pixelwork. Der Iris 5 ist ein Anzeigeprozessor, der zwischen dem SoC des Geräts und dem Anzeigetreiber-IC sitzt, über MIPI DSI eine Verbindung zu beiden herstellt und Dual-MIPI unterstützt. Diese sind zusammen mit der Software des Unternehmens, die sie „Soft Iris“ nennen, für die Display-Funktionen des Unternehmens verantwortlich.

Beliebige Anzeige von „Verbesserungen“

Bei vielen Display-„Verbesserungen“, die OEMs bereitstellen, handelt es sich im Allgemeinen um künstliche und willkürliche Bildanpassungen, die die künstlerische Absicht des Inhalts verzerren können. Eine gängige Methode, mit der Smartphone-OEMs ihre Displays hervorheben, ist die Verwendung eines sehr lebendigen Displays Farbprofil, das alle Farben auf dem Bildschirm erweitert, sodass sie gesättigter als ursprünglich erscheinen beabsichtigt. Dies geht in der Regel auch mit einem bläulichen Weißpunkt einher, den die meisten Verbraucher ansprechender finden als den als D65 bekannten Standardweißpunkt.

Beide Eigenschaften waren ursprünglich Artefakte der groben Farbkalibrierung und des fehlenden Farbmanagements in früheren Displays, aber Verbesserungen an beiden wurden von vielen schlecht aufgenommen; genau Farben haben eine gemeinsame Wahrnehmung als das Zwang der Displayfarbe, während der Standardweißpunkt wärmer erscheint, als es die meisten Menschen gewohnt waren.

Um für Verbraucher attraktiv zu bleiben, mussten Smartphone-Hersteller ihre Bildschirmfarben weiterhin künstlich übersättigen und einen kälteren Weißpunkt verwenden. Dies wird von vielen OEMs bis heute praktiziert. Samsung war dafür bekannt, alle seine OLED-Telefone mit übersättigten Displays auszuliefern, aber mit dem Galaxy S10 hat man dieser Praxis ein Ende gesetzt und liefert sie jetzt mit einem präzisen Display aus Farbprofil in den meisten Teilen der Welt (mit Ausnahme der Demogeräte im Geschäft, die verständlicherweise standardmäßig dieses lebendige Farbprofil verwenden, um es mit den anderen zu vergleichen, die dies tun). zu).

Verbesserung der Anzeigetreue: Adaptive Anpassungen von Pixelworks

Für ein genaues Seherlebnis braucht es mehr als ein „gut kalibriertes“ Display. Die Lichtverhältnisse in der Anzeigeumgebung eines Displays können das Aussehen des Inhalts auf dem Display erheblich verändern. Damit Inhalte richtig aussehen, sollten sie idealerweise in der Umgebung betrachtet werden, für die sie erstellt wurden. Und aus diesem Grund erfordern Farbstandards, denen Displays entsprechen, auch eine Referenz-Betrachtungsumgebung, in der diese Farben korrekt erscheinen. Bei der Betrachtung des Displays in anderen Umgebungen können die Farben auf dem Display falsch erscheinen. Daher sollte ein „gut kalibriertes“ Display auch auf seine Betrachtungsumgebung kalibriert sein.

Smartphones werden jedoch in allen möglichen Betrachtungsumgebungen verwendet: draußen im hellen Sonnenlicht, nachts im Bett oder vielleicht an einem Veranstaltungsort mit mehrfarbigem Licht. All diese unterschiedlichen Umgebungen verändern das wahrgenommene Aussehen der Inhalte auf dem Bildschirm Ihres Smartphones.

Die automatisch adaptiven Displays von Pixelworks.

Pixelworks konzentriert sich auf die Verbesserung der Anzeigegenauigkeit unter diesen realen Bedingungen und die Nachbildung der künstlerischen Absicht des Inhaltserstellers. Statt leichtfertiger Steigerungen von Bildkontrast/-qualität/-sättigung basieren die Lösungen von Pixelwork darauf zur Verbesserung der Wiedergabetreue von Inhalten durch Anpassung der Anzeige und ihrer Inhalte an die Umgebung Bedingungen.

Das können Pixelworks und ihr Iris 5-Chip:

• Werkskalibrierung des Displays Pixelworks teilt uns zunächst mit, dass sie die Verantwortung für die vollständige Displaykalibrierung der Telefone übernehmen, mit denen sie arbeiten. Sie führen im Werk individuelle Displaykalibrierungen für jedes Gerät durch und geben an, dass ihre Kalibrierungsergebnisse in ihren unabhängigen Labortests innerhalb von Delta E < 1 ihrer Ziele liegen. Die Iris 5 ist auch in der Lage, das Farbmanagement für ein Gerät zu übernehmen.
• Echtzeit-Bewegungsverarbeitung auf der Iris 5 Wenn die Bewegungsverarbeitung richtig durchgeführt wird, ist sie eine Schlüsselkomponente zur Reduzierung von Ruckeln und zum Umgang mit Bildrateninkongruenzen. Pixelworks betont, dass dies nicht mit allgemeiner Bewegungsinterpolation zu verwechseln ist, die zu dem schändlichen „Seifenoperneffekt". Uns wird gesagt, dass ihre Bewegungsverarbeitung die beabsichtigte Bewegungserscheinung von Inhalten beibehält und sie an die Art des Inhalts und die Umgebung anpasst. Dies ist wichtig, da viele Filme nicht darauf ausgelegt sind, superflüssige Bewegungen zu haben, während dies bei einem Sport-Stream vielleicht der Fall sein sollte. Darüber hinaus nimmt die Wahrnehmung von Ruckeln mit dem Kontrast des Inhalts zu und der Kontrast wird zusätzlich durch die Betrachtungsumgebung beeinflusst. Pixelworks behauptet, dass sie beide Faktoren bei der Bewegungsverarbeitung ausgleichen. Dies ist besonders wichtig für HDR-Inhalte, die das Potenzial für einen sehr hohen Kontrast haben. Die Bewegungsverarbeitung soll auch für mobile Spiele funktionieren. Pixelworks hat zuvor den gewonnen Auszeichnung der Hollywood Professional Association (HPA). und das Entertainment Technology Lumiere Award der Advanced Imaging Society (AIS). für ihre Motion-Grading-Videoplattform TrueCut, die in Kinofilmen verwendet wird.
• Automatische Anpassung von Weißabgleich und Kontrast des Displays Wie bereits erwähnt, ändert sich die Darstellung von Inhalten auf einem Display je nach Betrachtungsumgebung. Pixelworks befasst sich mit den Auswirkungen von Umgebungshelligkeit und -farbe, die Ihre Wahrnehmung von Farben auf einem Display verändern. Eine wärmere Betrachtungsumgebung lässt den Weißabgleich eines Displays relativ kälter erscheinen – und umgekehrt – ein Effekt, der als bekannt ist chromatische Anpassung. Zum Ausgleich sollte ein Display seine Farben anpassen in Richtung die Farbe des Umgebungslichts, sodass die Anzeige bei unterschiedlicher Farbbeleuchtung wahrnehmungsmäßig ähnlich erscheint. Viele Telefone verfügen mittlerweile über diese Funktion, die wohl durch Apples True Tone populär gemacht wurde, das in seinem 9,7-Zoll-iPad Pro eingeführt wurde. True Tone passt sich jedoch nur der Umgebungsfarbe an, während die Umgebungshelligkeit einen weiteren Einfluss auf den Kontrast eines Bildschirms hat. Je heller das Umgebungslicht (relativ zum Display) ist, desto dunkler erscheinen die Farben auf dem Bildschirm und werden in Richtung Schwarz komprimiert. Und je heller das Display (relativ zum Umgebungslicht) ist, desto heller erscheinen die Farben auf dem Bildschirm und werden in Richtung Weiß komprimiert. Dies ist als bekannt Bartleson-Breneman-Effekt, und Pixelworks ist in der Lage, dies durch Anpassung des Systemgammas und Verwendung einer lokalen Kontrastverstärkung zu kompensieren. Die Details zur korrekten Umsetzung sind jedoch äußerst kompliziert, von Wahrnehmungsmessungen bis hin zu den zugeordneten Anzeigepixelwerten. Samsung ist ein weiterer Smartphone-OEM, der dies in Betracht zieht, allerdings nur für den Modus mit hoher Helligkeit bei Sonnenlicht.
• DC-Dimmung zur Vermeidung von OLED-Flimmern Bei den meisten Telefonen mit einem OLED-Bildschirm wird die Displayhelligkeit durch schnelles Ein- und Ausschalten des Bildschirms angepasst, eine Methode namens Pulsweitenmodulation (PWM). Bei den meisten Telefonen tritt dieses Flackern etwa 240 Mal pro Sekunde auf, und die resultierende Displayhelligkeit hängt davon ab, wie lange das Display im eingeschalteten Zustand ist. Einige Verbraucher behaupten jedoch, dass dieses Flackern zu Kopfschmerzen geführt habe und dass es bei niedrigeren Displayhelligkeitsstufen noch schlimmer werde. Durch die DC-Dimmung wird versucht, Abhilfe zu schaffen, indem die Displayhelligkeit stattdessen über eine herkömmliche analoge Steuerung angepasst wird. Dadurch wird zwar das Flackern eliminiert, die Kalibrierung und Gleichmäßigkeit des Displays kann jedoch negativ beeinflusst werden, da Änderungen in der Spannung einer OLED ihre Ausgangseigenschaften erheblich verändern können. Möglicherweise sehen wir jedoch OLEDs mit höheren DAC-Bittiefen, die sich stärker auf den Strom verlassen können, um die Amplitude der einzelnen LEDs anzupassen.
• SDR-zu-HDR-Tonzuordnung für Videos und Spiele Die Iris 5 ist in der Lage, Standardinhalte in HDR umzuwandeln. Das Ziel besteht darin, dass Standardinhalte so aussehen, als wären sie für einen hohen Dynamikumfang gemastert worden. Dies erfolgt in Echtzeit auf dem Iris 5 DSP und die Konvertierung funktioniert zusammen mit den anderen adaptiven Funktionen. Ich habe einen ganzen Vorläufer über willkürliche Anzeigeverbesserungen geschrieben, daher scheint diese Funktion in diese Kategorie zu fallen. Obwohl diese Funktion am subjektivsten ist, geht Pixelworks davon aus, dass die Tonzuordnung eine bessere Darstellung des konvertierten Inhalts unter verschiedenen Betrachtungsbedingungen ermöglicht. Bei guter Umsetzung lässt sich SDR-zu-HDR gut mit den adaptiven Displaykontrast- und Weißabgleicheinstellungen kombinieren.
• HDR10 für Geräte der unteren und mittleren Preisklasse Während HDR10 in der Regel Premium-Geräten vorbehalten ist, kann Pixelworks mit Mittelklasse- und Budget-Geräten zusammenarbeiten, um „zertifiziertes HDR“ der breiten Masse zugänglich zu machen. Das Iris 5 unterstützt native 10-Bit-Verarbeitung, was die meisten preisgünstigen SoCs nicht unterstützen. Günstige mobile Displays sind mittlerweile in der Lage, mindestens 95 % DCI-P3 und etwa 400 Nits mit einem statischen Kontrast von 1000:1 zu erreichen, was für den Preis ein passables mobiles HDR-Erlebnis bieten kann. Darüber hinaus kann die Iris 5 bei LCDs die Hintergrundbeleuchtung des Displays verwalten, indem sie eine dynamische Steuerung der Hintergrundbeleuchtung einsetzt, um den Stromverbrauch zu senken und den dynamischen Kontrast zu verbessern. Die meisten LCDs sind jedoch bereits dazu in der Lage.

Zu den Features zählen das „Natural Tone Display“ und die „O1 Ultra Vision Engine“. gefunden auf dem OPPO Find X2 Pro. Diese Funktionen werden vom visuellen Prozessor Iris 5 von Pixelworks unterstützt.

Pixelworks und sein Chip bieten auch einige andere kleinere Funktionen, wie z. B. Video-Upscaling und Schärfe-/Kantenverbesserungen, und sie behaupten, dass die Iris 5 einiges an Display-Verarbeitung entlasten kann das SoC. Unten eingebettet ist ein Werbevideo des Unternehmens, das die Hauptfunktionen des visuellen Prozessors von Pixelworks hervorhebt. Wir haben das Video mit Genehmigung von Pixelworks auf YouTube hochgeladen. Wenn Sie jedoch lieber das unkomprimierte Video ansehen möchten, können Sie dies tun Dies können Sie hier auf der Pixelworks-Website tun.

Die Verbesserungen, die Pixelworks angeblich bringt, sind auf dem Papier alle solide und gut, aber ich muss noch die tatsächliche Wirksamkeit dieser Funktionen erleben. Keine davon sind völlig neue Ideen, aber gleichzeitig wurde auch keine davon besonders gut auf einem Smartphone umgesetzt. Von diesen Funktionen ist das Konzept der Anpassung des Displaykontrasts an die Umgebung wohl das wichtigste, um die Wiedergabetreue von Inhalten in einer Welt, in der jedes Flaggschiff-Telefon vorhanden ist, weiter zu verbessern scheint eine haben „A+-Anzeige“ mit Farben „nicht von perfekt zu unterscheiden“ (nicht wirklich). Zusammen mit dem, wofür Pixelworks wirbt „Branchenführend“ Ich bin gespannt, wie sich das alles verhält, wenn ich ein Telefon mit dem neuesten Iris 5-Chip in die Hände bekomme.

Pixelworks hat sich an uns gewandt, um uns über seine Produkte und Dienstleistungen zu informieren. Die oben geschriebenen Meinungen sind meine eigenen.

Überarbeitet am 25. März 2020.