揭秘众多HDR及高刷屏手机幕后的功臣

因此，我们也可以看到，智能手机在继屏幕尺寸、分辨率及材质的持续提升之后，屏幕的高动态范围(HDR)技术以及高帧率，正在成为智能手机厂商及用户追逐的热点。

比如近期发布的iQOONeo5、OPPOFindX3、RedmiK40系列、魅族18系列都标配了支持HDR10＋及120Hz高刷新率的屏幕；华硕ROG游戏手机5系列支持HDR10＋，屏幕刷新率达到了144Hz；腾讯红魔游戏手机6不仅支持HDR，屏幕刷新率更是提升到了165Hz。当然这也使得手机的成本大幅提升，售价自然也不菲。那么HDR及高刷新率真的能够给手机屏幕显示效果带来新的革命吗？移动端的HDR及高帧率内容生态是否也已经跟上了手机硬件的发展？

在这之前我们需要先来了解下HDR与高刷新率为屏幕显示效果究竟能够带来哪些提升。

HDR意味着什么？

所谓HDR（High-DynamicRange，高动态范围图像技术），是一种能够提供更大的动态范围以及图像细节的显示技术，是根据不同的曝光时间的LDR（Low-DynamicRange，低动态范围图像），并利用每个曝光时间相对应最佳细节的LDR图像来合成最终HDR图像。HDR能够更好的反映出真实环境中的视觉效果，即实现接近人眼所能覆盖的色域，亮度和对比度范围。

如下图中的“蛇形图”代表的就是我们人眼所能看到的所有的颜色。目前传统高清电视所能看到的是这个图里面的最小的这个黄色三角形所覆盖的色域范围；而一些高阶UHD电视则基本可以看到这个黑色三角形所覆盖的色域范围，这个范围已比较接近人眼。

不过目前在智能手机上，还没有支持到，中高端手机大都也只支持到DCI-P3色域，介于和之间。值得一提的是，DCI-P3也是美国电影工业为数字电影院所制定的色域标准。

在亮度方面，人眼所能分辨的范围是0到10000nit，超出这个范围来说，对于人眼也就没有了意义。而普通液晶电视能表现的最低亮度为0.1nit（OLED可以为0nit），最亮为500到1000nits之间，现在一些电竞显示器可以达到1400nit。同样，现在高端旗舰手机的屏幕最高亮度也达到了电竞显示器的水准，比如三星Note20Ultra、红魔游戏手机6的屏幕最大亮度似乎都达到了1500nit，魅族18系列的屏幕也达到了1300nit。

这里顺便提一句，一些支持HDR10或HDR10+的屏幕都支持10bit色深，这个色深指的是颜色的细腻程度，数值越大色彩过渡越平滑自然。大多数的显示器都是8bit色深，可以显示1670万种颜色。而通常我们所说的HDR屏幕的色深则为10bit或12bit，这使得它们可以显示10.7亿种颜色或687亿种颜色。虽然，对于我们人类的肉眼，最多能够分别1000多万种颜色。但是它在数据上定义了成像中更多、更高质量的细节。

所以，现在所谓的手机HDR屏，并未达到严格意义上的接近人眼所能覆盖的色域及亮度范围，当然相比之前的SDR屏已经是要高出了很多，能够为用户带来更好的显示效果体验。

高刷屏与高帧率内容

至于屏幕的刷新率（RefreshRate），又称帧率，指的是显示屏对于所显示的画面每秒刷新的次数。现在大部分手机屏幕刷新率都是在60Hz，也就是每秒刷新60次画面。而高端的旗舰机现在很多已经达到了90Hz/120Hz，最新发布的腾讯红魔游戏手机6系列更是达到了165Hz。

那么，高刷新率的屏幕能够带来什么好处呢？

但是这并不代表，有24FPS就够了。因为人眼还是能够感知到高帧率和低帧率之间的区别，帧率越高，画面越流畅，带来的视觉体验效果也就越好，特别是在电影在展示快速移动的画面时，或者是画面需要频繁快速变换的游戏当中。有实验表明，一般游戏玩家也能分辨出“144FPS”和“240FPS”的游戏显示画面所带来的体验区别。

如何破解内容与设备的断层问题？

虽然现在很多的高阶智能手机屏幕都已经开始支持HDR以及高刷新率，但是HDR及高帧率的内容却仍是比较匮乏。

那么如何来解决现有的手机硬件与内容之间的断层问题呢？目前主要有两种解决方案，一个是加大HDR及高帧率内容的制作和产出，但这个需要的时间周期和资金投入较大；另一个则是利用技术手段将现有的SDR及低帧率内容转换成HDR及高帧率内容。

众多HDR及高刷新率手机的幕后功臣：Pixelworks

除了以上介绍的这几款2020年发布的旗舰机之外，之前的黑鲨一代、二代游戏手机，华硕ROG一代、二代游戏手机也都采用了Pixelworks的视觉处理器。此外，近几年诺基亚、TCL、酷派、中兴的一些机型也有采用Pixelworks的视觉处理器或Pro软件来提升手机的显示效果。截至去年三季度，已有7家手机客户推出的超过30款机型搭载了Pixelworks的显示处理器或Pro软件。

而最新发布的iQOONeo5、华硕ROG5系列手机、OPPOFindX3也都采用了Pixelworks的技术。

△Pixelworks的全球销售与市场资深副总裁熊挺

此外，对于高帧率的手机游戏匮乏问题，Pixelworks也可以通过其视觉处理器将30-60FPS的游戏插帧提升至90-120FPS。

（这里芯智讯解释一下，为什么提前读取游戏的命令和运动矢量，能够提前生成一帧画面，虽然很多游戏手机的屏幕刷新率达到了120Hz，但屏幕的触控/按键采样率很多都达到了240Hz甚至更高。比如魅族18系列的触控采样率为240Hz，黑鲨3系列触控采样率为270Hz，华硕ROG游戏手机5系列触控采样率为300Hz，红魔6的双触控游戏肩键的触控采样率更是达到了400Hz。也就是说游戏操控命令采集频率是比画面刷新率更快的，这也是为什么可以提前根据游戏的命令和运动矢量来提前生成一帧插帧。）

此外，Pixelworks的游戏插帧技术还可以降低目前高刷新率手机在运行高帧率手游面临的高功耗及发热问题。因为正常的高帧率手游的每一帧画面都需要依赖手机GPU来计算生成，这样会给GPU带来很大的负担，功耗和发热也必然会增加。

据熊挺透露，利用Pixelworks的游戏插帧方案，可在发挥高刷新率屏幕的优势的同时，减负GPU，实现30%-40%左右的功耗降低（相对于正常运行高帧率游戏的方式），进一步提升手机的续航时间，减少手机发热。

据介绍，Pixelworksi6这款处理器的总功耗比它的前身（Pixelworksi3处理器，之前称为Iris3）降低了40%。

最新发布的华硕ROG游戏手机5系列就采用了Pixelworks最新发布的i6视觉处理器。

构建TrueCut生态

需要指出的是，前面所介绍的将现有SDR内容转换为HDR内容的方式，始终只是一个退而求其次的解决方案，SDR源内容再怎么通过算法提升，也不可能达到真实的HDR内容那么丰富的细节。如果要将HDR源内容完美的呈现到智能手机屏幕上，提供与大屏一致的HDR体验，需要一套完整的端到端的解决方案。

显然，对于手机厂商来说，仅打通整个硬件环节就有非常大的挑战。手机厂商需要联合手机SoC厂商和屏厂来一起对于手机屏幕显示效果进行联合优化，但是手机SoC厂商很难来针对每款手机的屏幕来进行针对性的优化，同样屏厂也很难来配合手机厂商针对每款手机都来做优化，毕竟一个手机厂商一年可能会推出10多款的手机新品，而市场上也有着数十家手机厂商，如果每家手机厂商的产品要去配合做优化，那么工作量显然极为巨大。而屏厂和手机SoC厂商的商业模式则都是提供标准化的产品来满足广泛的客户需求。因此，这也给了Pixelworks以机会。

据介绍，目前已有超过20,000小时的TrueCut格式内容，同时有9家OEM的超过150款现有机型支持TrueCut格式内容。

小结：