Hoe Pixelworks Iris 5-chip de Android-weergave-ervaring kan verbeteren

Smartphoneschermen blijven elk jaar de visuele kwaliteit verbeteren op typische manieren zoals kleurnauwkeurigheid, kleurengamma en helderheid. We zijn echter op een punt gekomen waarop veel van de technische verbeteringen, zelfs in de beste beeldschermen, nu onmerkbaar of onopgemerkt zijn. Paneelleveranciers en OEM's proberen bovendien voortdurend nieuwe manieren te bedenken ‘Maak het gewoon groter" en vormfactor, om het meest aantrekkelijke deel van uw telefoon nog aantrekkelijker te maken. Pixelworks en hun visuele Iris-processor hebben tot doel de weergave-ervaring van smartphones te verbeteren door unieke weergavefuncties en adaptieve elementen te integreren op basis van menselijke visuele perceptie.

Pixelworks en de visuele processor Iris 5

Pixelworks was vooral onopvallend op het gebied van smartphones, maar het bedrijf werkt al zo'n twintig jaar met video- en display-oplossingen. Ze debuteerden in 2016 met hun eerste samenwerking met een smartphonemaker met ASUS op de ZenFone 3 Ultra, waarbij ze een vroege versie van hun visuele Iris-processor integreerden. Hun meest opmerkelijke smartphone-samenwerkingen tot nu toe zijn onder meer de Nokia 6.2/7.2, de ASUS ROG Phone en onlangs de

Zwarte haai 3 en de OPPO Zoek X2. De laatste twee telefoons bevatten de nieuwste vijfde generatie Pixelworks Iris-processor. De Iris 5 is een beeldschermprocessor die zich tussen de SoC van het apparaat en het IC van het beeldschermstuurprogramma bevindt, verbinding maakt met beide via de MIPI DSI en dubbele MIPI ondersteunt. Dit is samen met de software van het bedrijf, die zij "Soft Iris" noemen, verantwoordelijk voor de displayfuncties van het bedrijf.

Willekeurige weergave "verbeteringen"

Velen vertonen "verbeteringen" die OEM's bieden, die doorgaans kunstmatige en willekeurige beeldaanpassingen met zich meebrengen die de artistieke bedoeling van de inhoud kunnen vertekenen. Een veel voorkomende manier waarop OEM's van smartphones hun beeldschermen laten opvallen, is door gebruik te maken van een zeer levendige display kleurprofiel dat alle kleuren op het scherm uitbreidt zodat ze verzadigder lijken dan oorspronkelijk bedoeld. Dit gaat meestal ook gepaard met een blauwachtig wit punt, wat de meeste consumenten aantrekkelijker vinden dan het standaard witpunt dat bekend staat als D65.

Beide kenmerken waren oorspronkelijk artefacten van ruwe kleurkalibratie en het gebrek aan kleurbeheer in eerdere displays, maar verbeteringen aan beide zijn door velen slecht ontvangen; nauwkeurig kleuren hebben een gemeenschappelijke perceptie als zijnde de beperking van de schermkleur, terwijl het standaard witpunt warmer lijkt dan wat de meeste mensen gewend waren.

Om aantrekkelijk te blijven voor consumenten, moesten smartphonemakers de schermkleur kunstmatig blijven oververzadigen en een kouder witpunt gebruiken. Dit wordt tot op de dag van vandaag door veel OEM's gedaan. Samsung was berucht vanwege het feit dat ze al hun OLED-telefoons met oververzadigde beeldschermen hadden verzonden, maar met de Galaxy S10 hebben ze deze praktijk stopgezet en ze leveren ze nu met een nauwkeurig kleurprofiel in de meeste delen van de wereld (met uitzondering van hun demo-eenheden in de winkel, die begrijpelijkerwijs standaard dat levendige kleurprofiel gebruiken om te vergelijken met de anderen die dat wel doen, te).

Weergavegetrouwheid verbeteren: de adaptieve aanpassingen van Pixelworks

Er is meer nodig dan een "goed gekalibreerd" scherm voor een nauwkeurige kijkervaring. De lichtomstandigheden in de kijkomgeving van een beeldscherm kunnen het uiterlijk van de inhoud op het beeldscherm aanzienlijk veranderen. Om de inhoud er goed uit te laten zien, moet deze idealiter worden bekeken in de omgeving waarvoor deze is ontwikkeld. En om deze reden leggen kleurstandaarden die worden weergegeven ook een referentiekijkomgeving op waarvoor die kleuren accuraat lijken. Wanneer u het beeldscherm in andere omgevingen bekijkt, kunnen de kleuren op het beeldscherm onjuist lijken. Een "goed gekalibreerd" beeldscherm moet dus ook worden gekalibreerd voor zijn kijkomgeving.

Smartphones worden echter in allerlei kijkomgevingen gebruikt: buiten in het felle zonlicht, 's nachts in bed of misschien op een locatie met veelkleurig licht. Al deze verschillende omgevingen veranderen het waargenomen uiterlijk van de inhoud op het scherm van uw smartphone.

Pixelworks richt zich op het verbeteren van de weergavenauwkeurigheid in deze reële omstandigheden en het opnieuw creëren van de artistieke bedoelingen van de maker van de inhoud. In plaats van frivole verhogingen van het beeldcontrast/kwaliteit/verzadiging zijn de oplossingen van Pixelwork gebaseerd over het verbeteren van de betrouwbaarheid van de inhoud door het scherm en de inhoud ervan aan te passen aan de omgeving voorwaarden.

Dit is wat Pixelworks en hun Iris 5-chip kunnen doen:

• Kalibratie van fabrieksweergave Eerst en vooral vertelt Pixelworks ons dat ze de verantwoordelijkheid nemen voor de volledige weergavekalibratie van de telefoons waarmee ze werken. Ze voeren individuele displaykalibraties uit van elke eenheid in de fabriek, en ze beweren dat hun kalibratieresultaten binnen delta E < 1 van hun doelen liggen in hun onafhankelijke laboratoriumtests. De Iris 5 kan ook het kleurbeheer van een apparaat verzorgen.
• Realtime bewegingsverwerking op de Iris 5 Bewegingsverwerking is, als het goed wordt gedaan, een sleutelcomponent bij het verminderen van trillingen en bij het omgaan met framerate-mismatch. Pixelworks benadrukt dat dit niet moet worden verward met generieke bewegingsinterpolatie, wat resulteert in het snode ‘soap-effect". Er wordt ons verteld dat hun bewegingsverwerking de beoogde bewegingsweergave van de inhoud behoudt en deze aanpast aan het type inhoud en aan de omgeving. Dit is belangrijk omdat veel films niet bedoeld zijn om supervloeiende bewegingen te hebben, terwijl dat bij een sportstream misschien wel het geval zou moeten zijn. Bovendien neemt de perceptie van trillingen toe met het contrast van de inhoud, en wordt het contrast verder beïnvloed door de kijkomgeving. Pixelworks beweert dat ze beide factoren compenseren in hun bewegingsverwerking. Dit is vooral belangrijk voor HDR-inhoud, die het potentieel heeft voor een zeer hoog contrast. Er wordt gezegd dat de bewegingsverwerking ook werkt voor mobiele games. Pixelworks won eerder de Prijs van de Hollywood Professional Association (HPA). en de Advanced Imaging Society (AIS) Entertainment Technology Lumiere Award voor hun TrueCut motion grading-videoplatform dat wordt gebruikt in bioscoopfilms.
• Automatische witbalans- en contrastaanpassingen Zoals eerder vermeld, verandert de weergave van inhoud op een beeldscherm afhankelijk van de kijkomgeving. Pixelworks houdt zich bezig met de effecten die de helderheid en kleur van de omgeving hebben die uw perceptie van kleuren op een beeldscherm veranderen. Een warmere kijkomgeving zorgt ervoor dat de witbalans van een beeldscherm relatief kouder lijkt (en omgekeerd), een effect dat bekend staat als chromatische aanpassing. Ter compensatie moet een beeldscherm de kleuren aanpassen richting de kleur van het omgevingslicht, zodat het scherm perceptueel hetzelfde lijkt onder verschillende kleuren verlichting. Veel telefoons bieden deze functie nu, misschien wel gepopulariseerd door Apple's True Tone, die werd geïntroduceerd in hun 9,7-inch iPad Pro. True Tone past zich echter alleen aan de omgevingskleur aan, terwijl de omgevingshelderheid een verder effect heeft op het contrast van een scherm. Hoe helderder het omgevingslicht (ten opzichte van het scherm), hoe donkerder de kleuren op het scherm verschijnen, samengedrukt naar zwart. En hoe helderder het scherm (ten opzichte van het omgevingslicht), hoe lichter de kleuren op het scherm verschijnen, gecomprimeerd naar wit. Dit staat bekend als de Bartleson-Breneman-effect, en Pixelworks kan dit compenseren door het systeemgamma aan te passen en lokale contrastverbetering te gebruiken. De details van het correct implementeren hiervan zijn echter uiterst ingewikkeld, van perceptuele metingen tot de in kaart gebrachte weergavepixelwaarden. Samsung is een andere smartphone-OEM die dit in overweging neemt, maar alleen voor de hoge helderheidsmodus bij zonlicht.
• DC-dimmen om OLED-flikkering te voorkomen Bij de meeste telefoons met een OLED-scherm wordt de helderheid van het scherm aangepast door het scherm snel aan en uit te laten flikkeren, een methode die pulsbreedtemodulatie (PWM) wordt genoemd. Bij de meeste telefoons gebeurt dit flikkeren ongeveer 240 keer per seconde, en de resulterende helderheid van het scherm hangt af van hoe lang het scherm in de 'aan'-status staat. Sommige consumenten beweren echter dat ze hoofdpijn hebben veroorzaakt door dit flikkeren, en dit wordt nog verergerd bij lagere helderheidsniveaus van het scherm. DC-dimmen probeert dit te verhelpen door in plaats daarvan de helderheid van het scherm aan te passen via traditionele analoge bediening. Hoewel dit het flikkeren elimineert, kunnen schermkalibratie en uniformiteit negatief worden beïnvloed, omdat veranderingen in de spanning van een OLED de uitgangskarakteristieken aanzienlijk kunnen veranderen. Mogelijk zien we echter OLED's met hogere DAC-bitdieptes, die meer op de stroom kunnen vertrouwen om de amplitude van de individuele LED's aan te passen.
• SDR-naar-HDR-tone mapping voor video's en games De Iris 5 is in staat standaardinhoud om te zetten naar HDR. Het doel is dat standaardinhoud eruitziet alsof deze is gemasterd voor een hoog dynamisch bereik. Dit gebeurt in realtime op de Iris 5 DSP en de conversie werkt naast de andere adaptieve functies. Ik heb een hele voorloper geschreven over willekeurige weergaveverbeteringen, dus het lijkt erop dat deze functie binnen die categorie valt. Hoewel deze functie het meest subjectief is, rationaliseert Pixelworks dat de tonemapping ervoor zorgt dat de geconverteerde inhoud beter wordt weergegeven onder verschillende kijkomstandigheden. Als het goed wordt gedaan, past SDR-naar-HDR mooi bij het adaptieve schermcontrast en de witbalansaanpassingen.
• HDR10 voor apparaten uit het lage en middensegment Hoewel HDR10 doorgaans gereserveerd is voor duurdere apparaten, kan Pixelworks samenwerken met apparaten uit het midden- en budgetsegment om ‘gecertificeerde HDR’ naar de massa te brengen. De Iris 5 ondersteunt native 10-bit-verwerking, wat de meeste budget-SoC's niet ondersteunen. Goedkope mobiele beeldschermen zijn nu in staat tot minimaal 95% DCI-P3 en ongeveer 400 nits met een statisch contrast van 1000:1, wat voor de prijs een redelijke mobiele HDR-ervaring kan bieden. Bovendien kan de Iris 5 voor LCD's de achtergrondverlichting van het scherm beheren, waarbij gebruik wordt gemaakt van dynamische achtergrondverlichtingsregeling voor een lager energieverbruik en een verbeterd dynamisch contrast. De meeste LCD's zijn hier echter al toe in staat.

Het "Natural Tone Display" en de "O1 Ultra Vision Engine" zijn kenmerken gevonden op de OPPO Find X2 Pro. Deze functies worden mogelijk gemaakt door de visuele Iris 5-processor van Pixelworks.

Pixelworks en hun chip bieden ook enkele andere kleine functies, zoals video-opschaling en scherpte/randverbeteringen, en ze beweren dat de Iris 5 wat weergaveverwerking kan ontlasten de SoC. Hieronder is een promotievideo ingesloten die het bedrijf heeft gedeeld en waarin de belangrijkste kenmerken van de visuele processor van Pixelworks worden belicht. We hebben de video met toestemming van Pixelworks naar YouTube geüpload, maar als je liever de ongecomprimeerde video bekijkt, kun je doe dit hier vanaf de Pixelworks-website.

De verbeteringen die Pixelworks beweert te brengen zijn op papier allemaal goed en aardig, maar ik moet de daadwerkelijke effectiviteit van deze functies nog ervaren. Het zijn geen geheel nieuwe ideeën, maar tegelijkertijd is geen ervan erg goed geïmplementeerd op een smartphone. Van deze functies is het concept van het aanpassen van het schermcontrast aan de omgeving misschien wel het belangrijkste bij het verder verbeteren van de inhoudsgetrouwheid in een wereld waar elke vlaggenschiptelefoon lijkt om een "A+-weergave" met kleuren "niet van perfect te onderscheiden" (niet echt). Samen met wat Pixelworks noemt "toonaangevend in de sector" fabrieksweergavekalibratie, ik ben benieuwd hoe dit allemaal presteert als ik een telefoon in handen krijg met hun nieuwste Iris 5-chip.

Pixelworks nam contact met ons op om ons te informeren over hun producten en diensten. De hierboven geschreven meningen zijn die van mij.

Herzien 2020 op 25 maart.