如何应对移动互联网设备中的显示设计挑战

如果帧缓存放在显示屏外部，那么其位置取决于成本和电源管理机会之间的折衷。将处理器内存用作帧缓存具有最低成本优势，因为不会浪费已经给处理器提供的资源。然而，将系统内存用作帧缓存具有隐性的功耗问题。MID/上网本上的显示器大多数时候是显示静态内容，如显示文本消息或网页，因此系统处理器不需要连续更新缓存。在这种等待情况下完全可以关闭处理器。但帧缓存必须持续给显示控制器提供数据，因此如果处理器内存用作缓存的话，处理器必须保持激活状态，这样就失去了节能的机会。

使用中间缓存的成本可能比使用处理器内存高，但当使用较高分辨率的显示屏时，成本将比将帧缓存嵌入在显示屏内低。然而，由于帧缓存不受处理器控制，这种外部缓存可以达到很好的节能效果。在等待状态时处理器可以关闭，这样做不会阻止显示驱动器访问缓存。

选择显示增强算法

虽然显示子系统的接口和帧缓存单元提供了优化系统成本和功耗的有利机会，但最大的机会还在于背光系统。通过实现适当的增强算法，开发人员可以调整显示内容以补偿显示屏的动态范围限制。增强算法还能补偿逆向光，它能在显示屏的可视动态范围内智能地重新映射显示内容而不是调整背光强度来优化可视性能。

然而，增强算法必须能够与典型的MID/上网本显示内容一起工作，这种内容通常包含混合的图形、文本和影像与视频。当使用全局增强算法(如伽玛校正)时，这种混合内容会造成一定的问题。增强图像可视性的算法可能使文本或图形无法阅读。而自适应的像素x像素图像增强方法可以避免这个问题，它使用上下文信息(如相邻像素值)来判断对图像数据作了什么修改(如果有的话)。

Apical Imaging公司的Iridix算法就是这样一种自适应图像增强算法，在与移动显示屏一起使用时的好处已得到证实。这种算法在人类感知模型基础上使用描述显示屏属性的参数(如动态范围)来重新映射图像内容，从而获得最佳可视性。举例来说，Iridix有选择地扩大图像数据中的像素至像素变化，使得微小阴影变得更加生动。这种算法有助于补偿由于显示屏有限动态范围而导致的较低内容位的视觉损失。由于这种算法是有选择性的，它会不同程度地影响图像的不同部分。与伽玛校正等全局性增强算法改善某些领域的可视性、降低其它部分的可视性不同，如图2所示，自适应增强算法在增强阴影细节的同时不会破坏较亮内容中的明亮区。

图2：自适应增强算法可以在不破坏重要内容的前提下恢复阴影中失去的细节。

这种自适应增强算法可以向开发人员提供两大好处。一个是可以用具有有限动态范围的较低成本显示屏取得高质量图像。但最大化这种范围内的图像可视性也可以用来补偿更高反射环境光(如强太阳光条件下)效应。所有算法需求是有关显示屏可视范围的上限和下限、背光强度和环境光强度的信息。这样就可以保护低亮度信息，否则这些信息由于图像数据映射进实际可视范围而被环境光破坏。

自适应增强算法可降低功耗

这种保护信息的能力也意味着自适应增强算法可以向开发人员提供降低系统功耗需求的机会。在逆光情况下无需提高背光亮度，MID/上网本可以使用自适应增强算法改变图像数据来获得强环境光下的最大可视性。MID/上网本还能利用自适应增强算法降低暗环境光线下的背光亮度。结果是在不牺牲图像可视性的条件下显著降低了平均功耗。

因此自适应增强算法在开发人员设计显示子系统时向他们提供了相当大的灵活性。他们可以使用较低成本显示屏获得良好的可视性，用功能更强的显示屏提高可视性，降低背光亮度以节省功耗，或在不增加功耗的条件下补偿强环境光线，或选择这些特性的一些组合。最佳折衷方案取决于地区性和人口统计学市场，以及发展中的消费者期望值和使用案例，因此这种灵活性也将成为今后产品功能增强的关键。

这种自适应增强算法的好处已经得到了现场验证。如图3所示，QuickLogic公司视觉增强引擎(VEE)中的Iridix算法实现提高了MID/上网本显示屏中的视频库可视性。比较(a)不带和(b)带自适应增强算法的图像可以看出，虽然光线保持相同，但后者的周边文本和图形性能没有降低。

图3：自适应增强算法的关键是它能提高图像的可视性，同时不要求增强背光或牺牲图形清晰度。

因此显示子系统是MID/上网本设计的一个关键要素，开发人员应重点加以关注。MID/上网本在低迷经济中表现出来的成长机会肯定会引起激烈的竞争。在多媒体和智能手机及媒体播放器市场中的经验表明，设计需要满足甚至超过消费者的所有成本和电池寿命期望值才能取得成功。移动电视的试运行表明，良好的观看体验也是产品成功的关键。

显示子系统是设计人员满足这些目标的最大机会所在。显示子系统通常是便携式设计*耗最大的部分，因此这里的改进将对电池寿命有最大的影响。显示屏和背光是设计中成本最高的部分，这也使得显示子系统成为显著降低成本的机会所在。通过整合节省成本和节省能量的架构化选择以及自适应算法来保持图像的可视性，开发人员以及移动网络运营商将能充分发掘这种机会带来的好处。