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作者 | 包永剛
出品 | 雷鋒網產業組
2020年，安卓陣營的部分旗艦手機和游戲手機屏幕刷新率達到了120Hz甚至144Hz，打破長久以來智能手機60Hz刷新率的常態。一時間，手機是否需要高刷新率屏幕的討論不絕于耳。下一代iPhone的屏幕能否從60Hz升級到120Hz也備受關注。
可以明確的是，120Hz確實可以讓游戲玩家獲得更好的游戲體驗，也給視頻的拍攝和創作帶來新的價值。但是，想要充分發揮120Hz屏幕的優勢，仍然有不少挑戰。
在手機SoC和屏幕之間增加一顆獨立顯示芯片對于提升手機顯示體驗是更普惠的做法嗎？
手游玩家和視頻創作者率先從120Hz屏幕受益
屏幕刷新率（Refresh Rate）指的是畫面每秒更新的次數，現在大部分手機都是60Hz刷新率，也就是每秒更新60幀畫面。120Hz的刷新率下，每秒畫面幀速（fps，framerate per second) 提升至120fps，也就是每秒120幀畫面。
“120Hz肯定比60Hz好，但120Hz給我們帶來的是什么？”Pixelworks全球銷售與市場資深副總裁熊挺對雷鋒網表示，“120Hz對于提升手機視頻觀看和游戲體驗確實有意義。當然，影響手機游戲的體驗也有很多因素，包括網絡連接、觸控等。”
“120Hz還有一個比較大的價值是視頻拍攝，高幀率可以讓拍攝出的視頻更加流暢。”熊挺同時指出。
但無論是游戲還是視頻拍攝，發揮高幀率都面臨著明顯的挑戰。從技術層面來看，手機作為對功耗極其敏感的智能終端，120Hz顯然會帶來功耗的增加，這也是目前手機上120Hz刷新率的主要挑戰。
高幀率對視頻拍攝也帶來了挑戰，因為幀率讓每幀曝光的時間更短，暗光環境下要保持拍攝質量就會有壓力。“這也不是不能解決的問題，在暗光下，通過低幀率拍攝視頻，再通過插幀的方式成為高幀率視頻。類似的做法也可以應用在高速慢鏡頭視頻上。”熊挺表示。
相比技術層面的挑戰，用戶想要享受120Hz屏幕帶來的更好游戲和視頻體驗，一個更大的共同挑戰是內容。雖然手機屏幕支持了120Hz，但大部分游戲依舊是主流的30-60Hz，在沒有手機SoC、手機OEM、游戲提供商和運營商共同合作優化的時候，想要獲得顯著的游戲性能提升并非易事。
MediaTek無線通信事業部技術行銷處處長李俊男此前也對雷鋒網表示：“手游體驗的提升，除了需要我們的游戲引擎，也需要我們更緊密地與游戲提供商合作。”
目前，一些游戲已經支持120Hz刷新率，讓廣大的游戲玩家率先享受到了高刷新率屏幕的優勢。
想要直接觀看高幀率視頻的用戶則需要繼續等待。根據市場研究機構的分析，如今超過98%的電影都是24fps，超過98%的流視頻都是標準動態范圍（SDR，Standard-dynamic-range），也就是說視頻內容與設備之間有明顯的斷層問題。
如何發揮120Hz屏幕的優勢？
視頻內容與手機硬件之間的斷層問題可以解決嗎？熊挺說：“提升顯示的效果需要通過端到端的方法，也就是從制作內容開始，到控制分發再到顯示端，把最初創作的意圖與顯示屏的能力結合起來，才能達到最好的效果。”
僅就顯示端的手機，就有明顯挑戰。手機OEM會根據產品的定位以及特性選定合適的SoC和屏幕，此時，想要提升手機顯示的質量，理想的情況是手機SoC以及屏幕提供商與手機OEM聯合優化。挑戰在于手機SoC公司或許具備部分類似的能力，但往往并沒有這樣的工程化配置，屏幕提供商也很難提供顯示精準的屏幕，如果手機OEM公司想要提升手機的最終顯示效果，作為吸引目標受眾的買點，難題就落在了作為系統集成商的自己身上。
Pixelworks可以幫助手機OEM們解決這一挑戰，通過提供獨立的顯示芯片，連接手機的主控芯片和顯示面板，將大屏幕上的技術引入移動設備，包括全時HDR、色彩校準、自動適應顯示等。
目前，全球眾多手機OEM包括一加、OPPO、酷派、TCL、中興、華碩、諾基亞等都推出了內置Pixelworks芯片的手機。
熊挺介紹，視頻顯示的五大要素是分辨率、顏色、運動、對比度和細節。Pixelworks的核心技術就是圖像處理IP，創立20多年來已經有300多項已經發布和待批專利。
在解決高幀率手游方面，Pixelworks的方法是讀取一些游戲的命令和運動矢量等前瞻性因素，如果30幀的游戲，通過插幀成60或90幀，甚至成120幀，不僅可以發揮高刷新率屏幕的優勢，還能實現30%-40%左右的能耗降低（幀率越高的游戲能耗降低越明顯）。這是通過GPU算力減負達到的。
針對視頻，傳統的插幀運算會產生極小的延遲。熊挺表示，“基于游戲的工作模式，需要先讀取前瞻性運動矢量等信息，也就是要知道下一幀是做什么。這與原來的后插幀不同，我們把這種方式稱為前向插幀，這其中是相當復雜的協同，需要與游戲平臺與開發公司積極合作。”
除了高幀率，Pixelworks的全時HDR（高動態范圍，High-dynamic-range）視頻也能帶來更好的顯示體驗。
整體而言，HDR可以帶來顯著的顯示提升，包括更多的暗部細節，更討喜的色彩。
值得一提的是，無論是在注重性能的游戲手機上還是普通的千元機上，Pixelworks通過插幀、HDR、運動補償、六軸色彩校準等操作實現了顯著的顯示效果提升。
下面的兩個Demo展示就展示出了效果對比：
iPhone 12 Pro（上）與Nokia千元機（下）顯示效果對比（手持拍攝有抖動）
為了更進一步提升手機的顯示效果，Pixelworks近期推出了首款基于AI的顯示處理器i6，可以實現業界領先的HDR色調映射、AI引擎自適應優化視覺質量、AI智能輔助局部對比度和清晰度、AI智能輔助SDR進行HDR映射等一系列功能，并且保持低功耗的特性。
但想要獲得最佳的顯示體驗還是需要從內容創作端到最終用戶端的解決方案來提升。Pixelworks提出了TrueCut方案，聯合手機OEM、屏廠、APP處理器提供商、內容提供商、視頻APP提供商、游戲開發商等全產業鏈共同提升顯示體驗。
據悉，Pixelworks與優酷合作，利用TrueCut平臺將現有的影視內容重制升級為HDR，提升用戶觀感。目前，有超過數萬小時的TrueCut格式內容，可用的設備有逾150款機型。
小結
手機已經成為視頻觀看的主流設備，隨著智能手機屏幕、處理器的提升，Pixelworks的優化方案一方面可以更好發揮120Hz屏幕的優勢，另一方面可以讓硬件配置不高的手機也能享受到更好的視頻和游戲體驗。
只是，內容成為了發揮高性能硬件關鍵限制。未來幾年情況會有多大的改善？
注：文中頭圖來自愛搞機，其它圖片均來自Pixelworks雷鋒網
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