提升行动装置屏幕的观赏效果

提升行动装置屏幕的观赏效果

行动上网装置(MID)与上网本(Netbook)一项成功关键是使用者的使用体验——尤其是屏幕显示效果。 消费者对这些装置的电池续航力，必须远优于传统的可携式计算机，持续一整天的电力似乎是最低限度的要求。行动上网装置与上网本亦必须比膝上型或笔记型计算机更为轻巧，并搭载理想的屏幕分辨率。4到7英寸的屏幕搭配Wide SVGA (WSVGA) 的分辨率，是行动上网装置的最佳规格;上网本方面的最佳规格则是WSVGA 或 WXGA分辨率的11英寸屏幕。

　　对屏幕的要求是重要关键

　　使用者的观看经验对市场发展成败有决定性的影响。系统必须能显示文字、图像、行动电视、电影、以及影像，包括单独显示以及在单一屏幕中多重显示。此外，屏幕影像必须能够在各种背景亮度条件下依然可以清楚观看，包括室内与户外，且甚至在因使用者移动而导致环境变换背景亮度改变时，仍呈现清晰且层次分明的影像效果。

　　功耗的考虑将促使大多数MID采用液晶屏幕(LCD)。但LCD通常的显示对比范围较为有限-约在200:1或400:1的范围。各种光线状况与干扰使得可视范围更窄小。如图1所示，LCD屏幕在将输入影像数据对映到输出端时，会藉由完全不透明的液晶体达到最低的输出值，而藉由完全透明的晶体来达到最大的输出值。最大的像素亮度以流明为计量单位，在理想的环境下，显示子系统能产生视觉的动态范围，会与屏幕的对比度以及背光的强度有一定函数关系。

　　但若周遭环境的光线相当明亮，使用者实际看到的对比范围，会比屏幕产生的对比还来得小。从LCD表面散射的环境光线，会导致屏幕低色调范围的画面细节不可视。因此，屏幕影像数据将对应到背光与反射环境光线所围出的 “范围内”，而低于环境光线值范围外的显示信息肉眼就会看不见。在显示影像范围内的对比，以及使用者观看经验的质量，都取决于于 “动态范围”的大小。

　　传统的设计方法，是藉由扩大动态范围的大小来改进显示信息的可视性。放大动态范围的作法，必须采用高动态范围的LCD面板、提高背光强度、或同时采用两种方法。这些方法会增加背光强度会大幅提高显示子系统的耗电需求，并减低电池续航力。在传统设计中，背光已占去30%至60%的系统耗电。

　　研发业者在致力于其MID与上网本的成本与电池续航力之间取得平衡时，必须寻找有异于传统设计方法的替代方案。在考虑替代方案时，显示子系统的两个元素值得特别注意。其中之一是储存显示数据的画面缓冲区，其所在的位置。另一项更重要的考虑因素，是显示子系统的影像质量的提升。

选择显示强化方案

　　虽然透过配置显示子系统的画面缓存器有助于使得系统成本与功耗取得平衡，但最好的作法则是从背光系统着手。采用合适的视效提升算法，研发业者可调整显示内容，藉以补偿屏幕动态范围的限制。视效提升的设计亦可补偿逆向光照的影响，透过运算将显示内容重新对映至屏幕的可视动态范围内，而达到最佳的影像的可视性，而不是只是简单的调整背光的强度。

　　这种强化方法必须能在一般MID/上网本屏幕内容上运作，包括混合图像、文字、影像、以及影片等内容。当使用像是gamma校正等全域式强化法时，这种混合内容的显示会衍生许多问题。可能出现为了提高影像可视性，却让文字或图形无法辨识的情况。有一种根据不同像素进行适应性的影像强化法，能避免上述的问题，它采用包括参考邻近像素等周围信息，藉以分析是否对该画面像素数据进行修正。

　　Apical Imaging开发的Iridix算法，就是这种适应性影像强化技术，用在行动装置屏幕时，已证明确实有效。算法采用许多表现屏幕的属性参数，像是动态范围，根据人眼感受的模式，将影像内容重新对映到可视范围以达到最佳的可视性。例如，Iridix会选择性地针对影像数据的不同像素进行变更，让细微的阴影灰阶更加分明。这有助补偿因屏幕动态范围有限的关系而导致较低画面数据位可视性偏低的情况。但由于其选择性的调整，因此影像的不同区域会受到不同程度的调整。有别于全域的强化方法，像是色调校正，虽然会提高某些区域的可视性，但也降低其它区域的可视性，如图2所示，调适性强化方法会改善阴影区域的细节表现与灰阶呈现，但不会洗掉较亮部分区域的细节。

　　这种调适性强化方法，为研发者带来两项好处。第一，它们能为动态范围有限的低成本屏幕提供更高的影像质量。其次在这些限制下能够提高影像的可视性的特性，也可用来补偿周遭光线的强光反射所造成的影响，像是强烈的阳光。算法需要的信息，只有屏幕可视范围的上限与下限、以及背光与周围光线的强度。它可回复遭周遭光线洗掉的画面细节，将影像数据对映到实际可视的范围。