Jak układ Pixelworks Iris 5 może poprawić jakość wyświetlania na Androidzie

Jakość obrazu na ekranach smartfonów z roku na rok jest coraz lepsza w typowy sposób, np. dokładność kolorów, gama kolorów i jasność. Jednak doszliśmy do punktu, w którym wiele postępów technicznych, nawet w wyświetlaczach najwyższej klasy, jest obecnie niezauważalnych lub niezauważalnych. Poza tym dostawcy paneli i producenci OEM nieustannie próbują wymyślić nowe sposoby „po prostu powiększ" i współczynnik kształtu, aby najbardziej wciągająca część Twojego telefonu była jeszcze bardziej atrakcyjna. Celem firmy Pixelworks i jej procesora wizualnego Iris jest ulepszenie wrażeń z wyświetlania na smartfonach poprzez integrację unikalnych funkcji wyświetlania i elementów adaptacyjnych opartych na ludzkiej percepcji wzrokowej.

Pixelworks i procesor wizualny Iris 5

Firma Pixelworks była przeważnie dyskretna w obszarze smartfonów, ale firma pracuje nad rozwiązaniami wideo i wyświetlaczami od około dwudziestu lat. Zadebiutowali swoją pierwszą współpracą z producentem smartfonów w 2016 roku wraz z ASUSem w ZenFone 3 Ultra, integrując wczesną wersję ich procesora wizualnego Iris. Do ich najbardziej godnych uwagi smartfonów, które do tej pory współpracowały, należą Nokia 6.2/7.2, ASUS ROG Phone, a ostatnio także

Czarny rekin 3 i OPPO Znajdź X2. W dwóch ostatnich telefonach zastosowano najnowszy procesor Iris piątej generacji firmy Pixelwork. Iris 5 to procesor wyświetlacza, który znajduje się pomiędzy układem SoC urządzenia a układem scalonym sterownika wyświetlacza, łącząc się z obydwoma poprzez MIPI DSI i obsługując podwójny MIPI. To, wraz z oprogramowaniem firmy, które nazwali „Soft Iris”, odpowiada za funkcje wyświetlacza firmy.

Dowolne „ulepszenia” wyświetlania

Wiele „ulepszeń” wyświetlaczy zapewnianych przez producentów OEM zazwyczaj wiąże się ze sztucznymi i arbitralnymi korektami obrazu, które mogą wypaczyć artystyczny zamysł treści. Jednym z powszechnych sposobów, w jaki producenci OEM smartfonów pomagają wyróżnić swoje wyświetlacze, jest użycie bardzo żywych kolorów profil kolorów, który rozszerza wszystkie kolory na ekranie, aby wyglądały na bardziej nasycone niż pierwotnie przeznaczony. Zwykle towarzyszy temu również niebiesko-biały punkt, który większość konsumentów uważa za bardziej atrakcyjny niż standardowy punkt bieli znany jako D65.

Obie te cechy były pierwotnie artefaktami prostej kalibracji kolorów i braku zarządzania kolorami w poprzednich wyświetlaczach, ale ulepszenia obu zostały źle przyjęte przez wielu; dokładny kolory są powszechnie postrzegane jako „ ograniczenie kolorów wyświetlacza, podczas gdy standardowy punkt bieli wydaje się cieplejszy niż to, do czego przywykła większość ludzi.

Aby zachować atrakcyjność dla konsumentów, producenci smartfonów musieli w dalszym ciągu sztucznie przesycać kolor ekranu i stosować zimniejszy punkt bieli. Do dziś robi to wielu producentów OEM. Samsung był znany z dostarczania wszystkich swoich telefonów OLED z przesyconymi wyświetlaczami, ale zaprzestał tej praktyki w przypadku Galaxy S10 i teraz dostarcza je z dokładnym profil kolorów w większości części świata (z wyjątkiem jednostek demonstracyjnych w sklepach, które, co zrozumiałe, domyślnie ustawiają ten żywy profil kolorów w celu porównania z innymi, które to robią, zbyt).

Poprawa wierności wyświetlania: adaptacyjne dostosowania Pixelworks

Aby uzyskać dokładne wrażenia wizualne, potrzeba czegoś więcej niż „dobrze skalibrowanego” wyświetlacza. Warunki oświetleniowe w środowisku wyświetlania na wyświetlaczu mogą znacząco zmienić wygląd treści na wyświetlaczu. Aby treść wyglądała dobrze, najlepiej ją oglądać w środowisku, dla którego została stworzona. Z tego powodu standardy kolorów zgodne z wyświetlaczami narzucają również referencyjne środowisko oglądania, w którym te kolory wydają się dokładne. Podczas oglądania wyświetlacza w innych warunkach kolory na wyświetlaczu mogą wydawać się nieprawidłowe. Dlatego „dobrze skalibrowany” wyświetlacz powinien być również skalibrowany pod kątem środowiska oglądania.

Smartfonów używa się jednak w najróżniejszych warunkach oglądania: na zewnątrz w jasnym świetle słonecznym, w łóżku w nocy, a może w miejscach z wielokolorowym oświetleniem. Wszystkie te różne środowiska zmieniają postrzegany wygląd treści na ekranie smartfona.

Pixelworks koncentruje się na poprawie dokładności wyświetlania w rzeczywistych warunkach i odtworzeniu artystycznych zamysłów twórcy treści. Zamiast niepoważnego zwiększania kontrastu/jakości/nasycenia obrazu, rozwiązania Pixelwork opierają się na tym na poprawie wierności treści poprzez dostosowanie wyświetlacza i jego zawartości do otoczenia warunki.

Oto, co potrafi Pixelworks i ich chip Iris 5:

• Fabryczna kalibracja wyświetlacza Przede wszystkim firma Pixelworks informuje nas, że bierze odpowiedzialność za pełną kalibrację wyświetlacza telefonów, z którymi współpracuje. Dokonują indywidualnej kalibracji wyświetlacza każdego urządzenia w fabryce i twierdzą, że wyniki ich kalibracji mieszczą się w zakresie delta E <1 od wartości docelowych w niezależnych testach laboratoryjnych. Iris 5 może także zarządzać kolorami urządzenia.
• Przetwarzanie ruchu w czasie rzeczywistym w Iris 5 Prawidłowo wykonane przetwarzanie ruchu jest kluczowym elementem ograniczającym drgania i radzącym sobie z niedopasowaniem liczby klatek na sekundę. Pixelworks podkreśla, że ​​nie należy tego mylić z ogólną interpolacją ruchu, która skutkuje nikczemnym „efekt opery mydlanej". Powiedziano nam, że ich przetwarzanie ruchu zachowuje zamierzony wygląd treści w ruchu i dostosowuje go do rodzaju treści i środowiska. Jest to ważne, ponieważ wiele filmów nie ma zapewniać superpłynnego ruchu, choć być może transmisje sportowe powinny to robić. Ponadto postrzeganie drgań wzrasta wraz z kontrastem treści, a na kontrast dodatkowo wpływa środowisko oglądania. Pixelworks twierdzi, że kompensuje oba te czynniki w przetwarzaniu ruchu. Jest to szczególnie ważne w przypadku treści HDR, które mogą zapewnić bardzo wysoki kontrast. Mówi się, że przetwarzanie ruchu sprawdza się również w grach mobilnych. Firma Pixelworks już wcześniej zdobyła nagrodę Nagroda Hollywood Professional Association (HPA). i Nagroda Lumiere za technologię rozrywkową Advanced Imaging Society (AIS). za platformę wideo do gradacji ruchu TrueCut wykorzystywaną w filmach kinowych.
• Automatyczna regulacja balansu bieli i kontrastu wyświetlacza Wspomniano wcześniej, że wygląd treści na wyświetlaczu zmienia się w zależności od środowiska oglądania. Pixelworks zajmuje się wpływem jasności i koloru otoczenia, który zmienia postrzeganie kolorów na wyświetlaczu. Cieplejsze środowisko oglądania sprawi, że balans bieli wyświetlacza będzie wydawał się stosunkowo chłodniejszy – i odwrotnie – jest to efekt znany jako adaptacja chromatyczna. Aby to zrekompensować, wyświetlacz powinien dostosować swoje kolory w kierunku kolor światła otoczenia, tak aby wyświetlacz wydawał się percepcyjnie podobny w oświetleniu o różnych kolorach. Wiele telefonów oferuje obecnie tę funkcję, prawdopodobnie spopularyzowaną przez technologię True Tone firmy Apple, która została wprowadzona w ich 9,7-calowym iPadzie Pro. Jednak funkcja True Tone dostosowuje się tylko do kolorów otoczenia, podczas gdy jasność otoczenia ma dalszy wpływ na kontrast ekranu. Im jaśniejsze jest światło otoczenia (w stosunku do wyświetlacza), tym ciemniejsze są kolory na ekranie, kompresujące się w kierunku czerni. Im jaśniejszy jest wyświetlacz (w stosunku do oświetlenia otoczenia), tym jaśniejsze są kolory na ekranie, kompresujące się w stronę bieli. Jest to tzw Efekt Bartlesona-Brenemana, a Pixelworks jest w stanie to zrekompensować, dostosowując gamma systemu i stosując lokalne wzmocnienie kontrastu. Jednak szczegóły prawidłowego wdrożenia tego są niezwykle skomplikowane, począwszy od pomiarów percepcyjnych po zmapowane wartości pikseli wyświetlacza. Samsung to kolejny producent OEM smartfonów, który bierze to pod uwagę, choć tylko w przypadku trybu wysokiej jasności światła słonecznego.
• Przyciemnianie DC, aby zapobiec migotaniu OLED W większości telefonów z ekranem OLED jasność wyświetlacza reguluje się poprzez szybkie włączanie i wyłączanie migotania ekranu, co jest metodą zwaną modulacją szerokości impulsu (PWM). W przypadku większości telefonów to migotanie występuje z częstotliwością około 240 razy na sekundę, a wynikająca z tego jasność wyświetlacza zależy od tego, jak długo wyświetlacz jest w stanie „włączonym”. Jednak niektórzy konsumenci twierdzą, że to migotanie powodowało bóle głowy, które nasilały się przy niższych poziomach jasności wyświetlacza. Przyciemnianie DC próbuje temu zaradzić, regulując jasność wyświetlacza za pomocą tradycyjnego sterowania analogowego. Eliminuje to migotanie, ale może to mieć negatywny wpływ na kalibrację i jednolitość wyświetlacza, ponieważ zmiany napięcia OLED mogą znacząco zmienić jego charakterystykę wyjściową. Możemy jednak spotkać diody OLED z większą głębią bitową przetwornika DAC, które w większym stopniu mogą polegać na prądzie w celu dostosowania amplitudy poszczególnych diod LED.
• Mapowanie tonów SDR na HDR dla filmów i gier Iris 5 potrafi konwertować standardowe treści do formatu HDR. Celem jest, aby standardowa treść wyglądała tak, jakby została zmasterowana pod kątem wysokiego zakresu dynamiki. Odbywa się to w czasie rzeczywistym na procesorze Iris 5 DSP, a konwersja działa równolegle z innymi funkcjami adaptacyjnymi. Napisałem cały prekursor na temat dowolnych ulepszeń wyświetlania, więc może się wydawać, że ta funkcja należy do tej kategorii. Chociaż ta funkcja jest najbardziej subiektywna, Pixelworks racjonalizuje, że mapowanie tonów pozwala lepiej reprezentować przekonwertowaną treść w różnych warunkach oglądania. Jeśli zostanie to zrobione dobrze, SDR-do-HDR dobrze łączy się z adaptacyjnym kontrastem wyświetlacza i regulacją balansu bieli.
• HDR10 dla urządzeń o niskim i średnim zasięgu Chociaż HDR10 jest zwykle zarezerwowany dla urządzeń wyższej klasy, Pixelworks może współpracować z urządzeniami średniej klasy i budżetowymi, aby udostępnić masom „certyfikowany HDR”. Iris 5 obsługuje natywne przetwarzanie 10-bitowe, którego nie obsługuje większość budżetowych SoC. Tanie wyświetlacze mobilne obsługują teraz co najmniej 95% DCI-P3 i około 400 nitów przy kontraście statycznym 1000:1, co zapewnia zadowalające mobilne wrażenia HDR w tej cenie. Ponadto w przypadku wyświetlaczy LCD Iris 5 może zarządzać podświetleniem wyświetlacza, wykorzystując dynamiczną kontrolę podświetlenia w celu zmniejszenia zużycia energii i poprawy dynamicznego kontrastu. Jednak większość wyświetlaczy LCD już to potrafi.

Funkcje obejmują „Wyświetlacz Natural Tone” i „O1 Ultra Vision Engine”. znalezione w OPPO Find X2 Pro. Funkcje te są obsługiwane przez procesor wizualny Iris 5 firmy Pixelworks.

Pixelworks i ich chip zapewniają także inne drobne funkcje, takie jak skalowanie wideo i ulepszenia ostrości/krawędzi i twierdzą, że Iris 5 może odciążyć część przetwarzania obrazu SoC. Poniżej znajduje się udostępniony przez firmę film promocyjny, który przedstawia główne funkcje procesora wizualnego Pixelworks. Przesłaliśmy film do YouTube za zgodą Pixelworks, ale jeśli wolisz obejrzeć nieskompresowany film, możesz zrób to tutaj, w witrynie Pixelworks.

Ulepszenia, które według Pixelworks wprowadza, są na papierze solidne i eleganckie, ale rzeczywistej skuteczności tych funkcji jeszcze nie doświadczyłem. Żaden z nich nie jest całkowicie nowym pomysłem, ale jednocześnie żaden z nich nie został bardzo dobrze zaimplementowany na smartfonie. Spośród tych funkcji koncepcja dostosowania kontrastu wyświetlacza do otoczenia jest prawdopodobnie najważniejsza dla dalszej poprawy wierności treści w świecie, w którym każdy flagowy telefon wydaje się mieć „Wyświetlacz klasy A+” z kolorami „nie do odróżnienia od doskonałego” (Nie aktualne). Wraz z tym, co Pixelworks reklamuje jako „wiodący w branży” fabryczna kalibracja wyświetlacza, nie mogę się doczekać, jak to wszystko będzie działać, gdy dostanę w swoje ręce telefon z najnowszym chipem Iris 5.

Firma Pixelworks skontaktowała się z nami, aby poinformować nas o swoich produktach i usługach. Opinie napisane powyżej są moimi własnymi.

Zmieniono 2020 r., 25 marca.