提升行動裝置屏幕的觀賞效果

Ｍｅｈｕｌ　Ｋｏｃｈａｒ　ＱｕｉｃｋＬｏｇｉｃ

行動上網裝置(MID)與上網本(Netbook)一項成功關鍵是使用者的使用體驗一尤其是屏幕顯示效果。消費者對這些裝置的電池續航力，必須遠優于傳統的可攜式計算機，持續一整天的電力似乎是最低限度的要求。行動上網裝置與上網本亦必須比膝上型或筆記型計算機更為輕巧，并搭載理想的屏幕分辨率。4到7英寸的屏幕搭配Wide SVGA(WSVGA)的分辨率，是行動上網裝置的最佳規格；上網本方面的最佳規格則是wSVGA或WXGA分辨率的11英寸屏幕。

對屏幕的要求是重要關鍵

使用者的觀看經驗對市場發展成敗有決定性的影響。系統必須能顯示文字、圖像、行動電視、電影、以及影像，包括單獨顯示以及在單一屏幕中多重顯示。此外，屏幕影像必須能夠在各種背景亮度條件下依然可以清楚觀看，包括室內與戶外，且甚至在因使用者移動而導致環境變換背景亮度改變時，仍呈現清晰且層次分明的影像效果。

功耗的考慮將促使大多數MID采用液晶屏幕(LCD)。但LCD通常的顯示對比范圍較為有限一約在200:1或400:1的范圍。各種光線狀況與干擾使得可視范圍更窄小。如圖1所示，LCD屏幕在將輸入影像數據對映到輸出端時，會藉由完全不透明的液晶體達到最低的輸出值，而藉由完全透明的晶體來達到最大的輸出值。最大的像素亮度以流明為計量單位，在理想的環境下，顯示子系統能產生視覺的動態范圍，會與屏幕的對比度以及背光的強度有一定函數關系。

但若周遭環境的光線相當明亮，使用者實際看到的對比范圍，會比屏幕產生的對比還來得小。從LCD表面散射的環境光線、會導致屏幕低色調范圍的畫面細節不可視。因此，屏幕影像數據將對應到背光與反射環境光線所圍出的“范圍內”，而低于環境光線值范圍外的顯示信息肉眼就會看不見。在顯示影像范圍內的對比，以及使用者觀看經驗的質量，都取決于于“動態范圍”的大小。

傳統的設計方法，是藉由擴大動態范圍的大小來改進顯示信息的可視性。放大動態范圍的作法，必須采用高動態范圍的LCD面板、提高背光強度、或同時采用兩種方法。這些方法會增加背光強度會大幅提高顯示子系統的耗電需求，并減低電池續航力。在傳統設計中，背光已占去30％至60％的系統耗電。

研發業者在致力于其MID與上網本的成本與電池續航力之間取得平衡時，必須尋找有異于傳統設計方法的替代方案。在考慮替代方案時、顯示子系統的兩個元素值得特別注意。其中之一是儲存顯示數據的畫面緩沖區，其所在的位置。另一項更重要的考慮因素，是顯示子系統的影像質量的提升。

選擇顯示強化方案

雖然透過配置顯示子系統的畫面緩存器有助于使得系統成本與功耗取得平衡，但最好的作法則是從背光系統著手。采用合適的視效提升算法，研發業者可調整顯示內容，藉以補償屏幕動態范圍的限制。視效提升的設計亦

可補償逆向光照的影響，透過運算將顯示內容亙新對映至屏幕的可視動態范圍內，而達到最佳的影像的可視性，而不是只是簡單的調整背光的強度。

這種強化方法必須能在一般MID／上網本屏幕內容上運作，包括混合圖像、文字、影像、以及影片等內容。當使用像是gamma校正等全域式強化法時，這種混合內容的顯示會衍生許多問題。可能出現為了提高影像可視性，卻讓文字或圖形無法辨識的情況。有一種根據不同像素進行適應性的影像強化法，能避免上述的問題，它采用包括參考鄰近像素等周圍信息，藉以分析是否對該畫面像素數據進行修正。

Apical Imaging開發的Iridix算法，就是這種適應性影像強化技術，用在行動裝置屏幕時，已證明確實有效。算法采用許多表現屏幕的屬性參數，像是動態范圍，根據人眼感受的模式，將影像內容重新對映到可視范圍以達到最佳的可視性。例如、Iridix會選擇性地針對影像數據的不同像素進行變更，讓細微的陰影灰階更加分明。這有助補償因屏幕動態范圍有限的關系而導致較低畫面數據位可視性偏低的情況。但由于其選擇性的調整，因此影像的不同區域會受到不同程度的調整。有別于全域的強化方法，像是色調校正，雖然會提高某些區域的可視性，但也降低其它區域的可視性，如圖2所示，調適性強化方法會改善陰影區域的細節表現與灰階呈現，但不會洗掉較亮部分區域的細節。

這種調適性強化方法，為研發者帶來兩項好處。第一，它們能為動態范圍有限的低成本屏幕提供更高的影像質量。其次在這些限制下能夠提高影像的可視性的特性，也可用來補償周遭光線的強光反射所造成的影響，像是強烈的陽光。算法需要的信息，只有屏幕可視范圍的上限與下限、以及背光與周圍光線的強度。它可回復遭周遭光線洗掉的畫面細節，將影像數據對映到實際可視的范圍。

適應性強化技術能降低功耗

回復畫面細節的特性，也就是所謂適應性強化方法，亦同時讓研發業者有機會降低系統的耗電需求。舍棄傳統在強光光環境下提高背光強度的作法，MID／上網本藉由倒入適應性強化法的方式而可以在較低背光強度的情況下仍有很理想的顯像質量與可視效果，在周遭光線極強烈的情況下，達到最高的可視性。在周遭光線昏暗的情況下，MID／上網本亦可在背光強度下，并進行調適性的強化補償。其好處是是大幅降低平均系統功耗，而不犧牲影像的可視性。

適應性強化的利益，已在實際運用中獲得驗證。如圖3所示，內置Iridix算法的QuickLogic視覺強化引擎(VEE)，改進MID／上網本屏幕中影片畫面的可視性。比較沒有使用(a)與有使用(b)調適性強化方法的畫面內容，顯示光線是相同，且文字與圖形周遭也沒有出現可視性降低的情況。

在滿足消費者對于電池續航力與成本方面的期盼，顯示子系統是研發業者的最好機會，并能為其設計的行動上網裝置／上網本提供理想的觀看效果。選擇節省成本與電力的設計架構，配合彈性的強化改良，藉以維持理想的觀看效果，研發業者，以及行動網絡業者一將讓研發業者能充份運用這方面的機會。這將讓研發業者充份掌握行動上網裝置／上網本的商機。在多媒體與智能型手機、行動影音、以及媒體播放器等市場的經驗顯示，產品設計必須滿足或超越消費者對于成本、電池續航力、觀看經驗等方面的要求，才能在市場成功大放異彩。