挾低成本/高彈性優勢　CSSP提升行動裝置螢幕可視性

隨著越來越多的消費者電子郵件、簡訊、網頁瀏覽，以及瀏覽下載和串流媒體的應用，使得個人電腦已越來越趨於行動化發展。這些行動裝置的外型差異很大，從手機大小至膝上型、以至於即將推出的折疊式平板電腦和智慧型聯網裝置(Smartbook)等。

這些許多變化中的相同點，就是消費者對於電池可持續很長一段時間，而且希望顯示器可提供良好的可視性。

顯示器可視性的重要性，在歐洲行動電視早期的試驗中明顯可見。當地使用者要求購買相關的服務，以使他們可在行動裝置上觀看2006年世界盃。但是，將近24%的這些用戶並沒有更新延長這些服務，其中，顯示效果為其主要不滿意之處。

日光影響降低可視性

圖1　在高環境光下，由於面板表面反射的緣故，液晶面板的影像畫質往往會流失。

為了滿足消費者需求，行動裝置必須能夠很理想地顯示靜止圖像、影片、圖形和文字，而這些資訊媒體經常是混合出現在同一個螢幕上。不論是在何種環境之下，消費者都想擁有良好的視覺體驗。室內、室外、在日光下或人工光源下，白天或晚上，行動裝置的顯示器都需要卓越的色彩定義和對比度達到清晰和精準的畫質呈現。然而，用於行動裝置的傳統顯示器，會隨著環境光的增強而影響性能。環境光的影響導致顯示面 板顯示範圍的暗處細節無法呈現，並降低文字 和圖形的對比，而模糊了影像中陰影處的細節(圖1)。

針對此影像遭Wash Out問題的傳統解決方案，一直是藉由使用者或主機系統在高環境光條件下提高背光強度來改善。然而，提高背光強度會大幅增加顯示器子系統的功耗，其接近行動裝置的總體功率的50%，進而減損電池續航力。設計者可以利用一種廣泛應用於現有的顯示增強演算法，以在高環境光下提高可視度，但每個資訊媒體的型式都需要不同的演算法來獲得最佳效果。為了在整個顯示器達到全域強化，設計者可能須要妥協於其中某一個媒體的可視性，來改善另一種狀況下的可視性。

這些設計方案也相當缺乏彈性，當使用者從一個環境移動到另一個環境時，就會造成問題。例如，一個看起來適合戶外的背光強度設定，在室內則會讓圖像便顯得過亮，而使用者被迫必須隨著環境的變化頻繁地調整。靜態顯示增強演算法在某種環境下達到較好的結果，但卻可能在另一個環境下無法理想呈現。從使用者的角度而言，理想的顯示子系統必須能夠自動適應不斷變化的外在光線條件，以提供一致的可視性，而且不因此影響電池續航力。

此理想設計方案透過快輯的CSSP平台將能實現。這些CSSP平台是一些專用邏輯和一個可程式化邏輯單元的組合，其能在製造和封裝後，針對特定的客戶要求而客製化。

可程式化邏輯單元係基於一個非常低功耗的非揮發性技術。所造就的是一個小尺寸的客製解決方案，不僅有具有符合成本效益的定價和可獲性，而且無需如特定應用積體電路(ASIC)開發光罩和庫存費用。

在CSSP需求確認過程中，快輯提供一個經實地測試的PSB模組資料庫，快輯的系統解決方案部門藉此快速形成一個專屬客戶的配置與設定。某些CSSP解決方案平台如ArcticLink系列，已經將多項此種類似功能建置於最佳化的硬體接線邏輯中。其他如PolarPro元件平台，則為完全可配置與程式化的。在這兩種情況下，快輯根據其具體需要在設計中加入PSB並量身訂作模塊。這種可程式化配置的特性，不僅使CSSP可針對最終產品而優化，更允許使用CSSP的單一電路板的設計能被用於多種衍生產品，且僅須改變CSSP晶片配置。

提升視覺效果

為協助可攜式裝置開發業者解決其顯示品質和功耗上的挑戰，快輯的CSSP方案提供視覺效果提升解決方案(VEE)和顯示器功耗最佳化方案(DPO)兩個關鍵的PSB。VEE模塊可提升可視性，並可配合DPO模塊運作同步降低顯示器功耗。所有PSB配置可依特定的面板參數而調整，如解析度、介面類型和對比度。

VEE PSB是顯示解決方案的核心。VEE使用已具專利的特有人類感知演算法，可動態重新映射圖像資訊，以將其最佳化，而完整利用到顯示面板之殘餘動態顯示範圍，包括最大光源輸出(由背光強度決定)和圖像最暗的部分(由環境亮度決定)。此重新映射是非線性的，而是依特定的顯示面板特性予以最佳化。由於VEE是基於人類視覺成相模型而開發，因此可維持畫面陰影處細節，予以呈現，以達到良好可視性。該演算法是透過局部範圍計算運作，而非整禎圖像，因此在圖形、文字和圖片的混合顯示情況下，可避免因接收圖像形態與種類的不同增強而影響輸出效果。由於其運算均為以邏輯為基礎(Logic-based)，而不是由處理器運算，因此VEE的PSB可在低功耗的重況下提供高效能。

DPO PSB可與VEE和一個環境光感測器搭配，根據環境亮度強度和最低可視性門檻，藉由控制背光強度來降低顯示器的功耗。DPO會讀取環境亮度的訊息，透過脈衝寬度調變器(PWM)來控制背光電源。透過與VEE的搭配，DPO可提供顯示器亮度或電源設定訊息給VEE，使VEE配合目前觀賞的環境條件自動調整影像畫質提升輸出強度。此種協同自動運作的結果，可在維持最佳化的電源設定下達到一致性的顯示可視性，並已透過實地驗證，可延長電池續航力13～23%。

解決畫面分割難題

越來越多新興的顯示平板和Smartbook的尺寸與外形，帶來了一個行動設計者從未經歷的挑戰--Multi-part多螢幕顯示。不同於雙螢幕手機，其圖像是獨立的顯示於裝置的相反側的螢幕，平板顯示器的分割是同時顯示，基本上所形成的，是一個橫跨兩個或以上獨立顯示面板的單一顯示視窗(圖2)。

圖2　平板電腦必須能夠將單一邏輯圖像輸出到多個顯示面板上。

使用多螢幕設計的裝置，不僅須分割圖像至數個部分來顯示，同時還要保持圖像邏輯一致性，因此類似拖放及游標等功能，須要無縫地在面板間運作。這種邏輯一致性很難透過軟體達成。如果是試圖透過驅動程式處理，驅動軟體將很複雜、緩慢，並且須針對設計者打算採用的特定顯示器的尺寸和形式而量身訂作。如果是透過系統中央處理器/作業系統(CPU/OS)層級處理試圖簡化搭配不同顯示規格系列之創造，則在軟體方面須要大幅修改作業系統。採用正確的硬體方法來實現以上需求，將可快速完成設計和而免於更改作業內容。

快輯所提供的RGB-split PSB，在其CSSP方案中實現了上述功能需求。RGB-split模塊從VEE模塊或其他畫面來源取得影像資料，並自動將其分割分配於多個面板，而無需軟體介入。在處理器端，該介面與連接至單一液晶面板的介面相同。RGB-split PSB轉換此單一影像數據分流為多個數據流，以配送至兩個以上的獨立面板。

由於RGB-split是自動的，以硬體的方式實現，因此此圖像分割無需任何軟體的修改。分割必須沿著圖像的垂直線進行，但PSB可調整配置以符合顯示器尺寸、型態和數量。因此，單一電路板的設計可運用在單一或多面板的產品設計並配合不同的顯示解析度及尺寸。

提供額外功能特色

然而，RGB-split PSB不只是分割一個影像資訊流成為多個影像流。它還可提供格式轉換，接受來自CPU端以行動顯示數位介面(MDDI)或RGB格式輸入和並以序列或並列方式輸出RGB資料。PSB還提供改善分割畫面外觀的特性，包括平滑邊界連接(Column Crop)和畫面兩側空白區域填黑補實(Black Column Fill)。

Column Crop滿足人類視覺系統的期望，圖像中間隙(Gap)的成因，是遮蔽而非分割。因此對於一條橫跨兩個面板的對角線而言，在邊界跨越處看起來必須盡可能地平滑連接單純的影像分割，會讓使用者在邊界段差處出現一段水平斷點，而造成圖像的不連續感(圖3)。

圖3　簡單分割一個圖像至多個顯示螢幕(左)可以建立外觀變形，而Column Crop(右)可恢復視覺的連續性。

Column Crop可透過不顯示在邊界跨越處出現的圖像部分，排除此種不平滑連結的情況。

圖4　自動填黑補實功能在圖像的原生格式不符合顯示尺寸時，非常有用。

Black Column Fill是PSB在畫面顯示區外緣予以填黑補實，以構成包含圖像的垂直黑邊(Vertical Letterbox)。當原本顯示內容不同於最終顯示尺寸的解析度或長寬比時，此功能非常有用，其可將圖像置於顯示器中心而無需軟體重新映射。Column Fill影片播放時，也用來將可視顯示區域限制於單一主螢幕而跨越到另一個螢幕(圖4)。

快輯VEE、DPO和RGB-split顯示系統模塊，可解決今日行動裝置設計人員所面臨的最重要挑戰，即功耗、明亮的日光下之可視性，以及在多重顯示面板上顯示單一圖像畫面。透過可程式配置架構來提供這些設計方案，將使顯示器選擇最佳化時，毋須改變電路板設計，快輯的CSSP提供設計者低成本的解決方案，在因應多種產品的變化需求時毋須重新設計。

(本文作者任職於快輯)