“如果人眼不能分辨的話，所有顯示設(shè)備顯示的內(nèi)容都是沒(méi)有意義。所以我們做的所有工作，其實(shí)是盡可能還原我們自然世界原本的色彩和亮度。”日前，在一次線上分享會(huì)上，賽靈思大中華區(qū)核心市場(chǎng)事業(yè)部市場(chǎng)及業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)總監(jiān)酆毅如是說(shuō)道。

賽靈思公司大中華區(qū)核心市場(chǎng)事業(yè)部市場(chǎng)及業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)總監(jiān)酆毅（Bob Feng）

是什么讓賽靈思這家傳統(tǒng)的FPGA龍頭廠商開(kāi)始思考關(guān)注顯示世界里技術(shù)效果與自然呈現(xiàn)的哲學(xué)命題了呢？

答案是HDR（High-Dynamic Range），即高動(dòng)態(tài)范圍。

隨著顯示技術(shù)的不斷升級(jí)，再加上消費(fèi)者對(duì)顯示效果孜孜不倦的追求，HDR技術(shù)逐漸成為顯示面板、智能電視、智能手機(jī)等廠商追逐和炒作的熱點(diǎn)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，HDR高動(dòng)態(tài)范圍圖像相比普通的圖像，能夠更好的反映出真實(shí)環(huán)境中的視覺(jué)效果。

HDR技術(shù)帶來(lái)的畫(huà)質(zhì)提升是直觀可感的，即使是普通觀眾也能用肉眼辨別。因此從2016年開(kāi)始，眾多廠商紛紛在電視產(chǎn)品上搭載HDR技術(shù)。

不過(guò)，呈現(xiàn)完美的HDR需要兩個(gè)條件，第一是卓越的色彩表現(xiàn)力，即寬色域；第二是高亮度范圍。

在寬色域方面，在顯示業(yè)界2K HD級(jí)別的顯示的色度范圍遵循的是全高清廣播標(biāo)準(zhǔn)BT.709；而當(dāng)在4K UHD級(jí)別下，則遵循DCI-P3標(biāo)準(zhǔn)色域更廣；在8K SHV級(jí)別下，則遵循REC2020標(biāo)準(zhǔn)，色域越來(lái)越接近人眼。

而在高亮度范圍方面，人眼所能覆蓋的范圍是0到10000 nits，太陽(yáng)光甚至可以達(dá)到16億nits。因此，業(yè)界為此制定了3條曲線，被稱之為伽馬曲線，攝像機(jī)的采集內(nèi)容和顯示傳輸?shù)膬?nèi)容，即光電轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換的過(guò)程，二者是相輔相成的。

酆毅認(rèn)為，對(duì)于追尋接近自然的顯示效果來(lái)說(shuō)，光講顏色不講亮度是沒(méi)有意義的。一個(gè)沒(méi)有亮度的東西，顏色再豐富也是不能表征出來(lái)的。

當(dāng)然，反之亦然，當(dāng)顯示亮度超出人眼識(shí)別范圍的亮度同樣也是沒(méi)有意義的，因?yàn)樽罱K呈現(xiàn)的效果必須是人眼能夠辨別的。

而從面板顯示技術(shù)來(lái)看，目前行業(yè)主流的顯示技術(shù)正在從LCD背光向Micro LED背光以及OLED/Micro LED等自發(fā)光等方向演進(jìn)。酆毅強(qiáng)調(diào)，顯示技術(shù)的迭代最終的目標(biāo)是更加完整地還原人眼所見(jiàn)，在逐次迭代的過(guò)程，也會(huì)越來(lái)越接近HDR。

對(duì)于顯示廠商來(lái)說(shuō)，為了越來(lái)越接近人眼所見(jiàn)，就要不斷推出新的顯示面板技術(shù)，所以，如何盡可能的提升現(xiàn)有的顯示面板的對(duì)于HDR內(nèi)容的還原，成為了現(xiàn)階段面板廠商所面臨的主要問(wèn)題。

看到這里，似乎看不出HDR和FPGA到底有什么關(guān)系。事實(shí)上，這需要我們了解HDR圖像內(nèi)容是如何顯示在屏幕上的？

根據(jù)酆毅介紹，在攝像端，環(huán)境光被收束至攝像機(jī)中的光電轉(zhuǎn)換過(guò)程中，光線被PQ HDR或HLG HDR伽馬曲線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；在圖像端，則需要針對(duì)不同屏幕進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，進(jìn)行色量轉(zhuǎn)換的這一器件便是TCON（時(shí)序控制器）。

酆毅表示，假設(shè)電信號(hào)是許多調(diào)色桶，TCON芯片便是控制色量調(diào)控和色量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵芯片。而色彩容量轉(zhuǎn)換的效果取決于HDR標(biāo)準(zhǔn)、顯示器類型和顯示器供應(yīng)商。其中，HDR標(biāo)準(zhǔn)確定了如何使用選定的伽瑪曲線、最大動(dòng)態(tài)范圍和色域來(lái)創(chuàng)建交付內(nèi)容，而顯示器類型和供應(yīng)商則確定了實(shí)際的表示能力。

事實(shí)上，LCD、OLED、疊屏、Micro LED等面板方案在顏色與電信號(hào)的映射上不可能是完全一樣的，因此，在不同供應(yīng)商的不同技術(shù)類型的顯示面板中，每一個(gè)都需要在其TCON中使用特定的色彩容量映射算法，從而最大程度的優(yōu)化顯示效果。也就是說(shuō)， 如果使用傳統(tǒng)的通過(guò)ASIC或ASSP等專用器件設(shè)計(jì)TCON的方法，意味著要為不同的面板、不同的供應(yīng)商進(jìn)行不同的開(kāi)模， 成本、效率、復(fù)雜度可想而知。

與此同時(shí)，HDR內(nèi)容通常還伴隨著不同分辨率和刷新率需求，這就極大地增加了TCON輸入和輸出接口的種類和帶寬的需求。 同樣使得傳統(tǒng)ASIC或ASSP TCON方法變得越來(lái)越困難，甚至阻礙了新型創(chuàng)新面板的及時(shí)采用。

接下來(lái)，就是發(fā)揮FPGA優(yōu)勢(shì)的時(shí)候了。

為了解決上述挑戰(zhàn)，賽靈思推出的FPGA產(chǎn)品提供了相比ASIC或ASSP更為靈活的解決方案。針對(duì)不同的分辨率下，F(xiàn)PGA TCON所具有的的邏輯可編程性在LCD、OLED、疊屏、Micro LED下具有很好的適配性。對(duì)于屏廠來(lái)說(shuō)，原本可能需要多顆ASIC或ASSP才能夠解決的問(wèn)題，現(xiàn)在可能只需要一顆FPGA就能夠解決，從而大大簡(jiǎn)化了整體設(shè)計(jì)、增強(qiáng)了效率，并極大地減輕屏廠的負(fù)擔(dān)。

酆毅表示，賽靈思FPGA TCON設(shè)計(jì)可以對(duì)接任何面板、任何背光、任何接口。所以選用FPGA作為T(mén)CON將成為屏廠一個(gè)非常理想的選擇。

具體來(lái)看，賽靈思提出了三種FPGA TCON適配，F(xiàn)HD的情況下使用Spartan-6 FPGA 系列產(chǎn)品、UHD下使用Kintex-7系列產(chǎn)品、8K情況下使用Kintex UltraScaleFPGA 系列產(chǎn)品。

據(jù)介紹，目前賽靈思已經(jīng)與視顯光電合作，針對(duì)不同面板廠商不同技術(shù)類型的面板分別推出了基于Spartan-6、Kintex-7,、Kintex UltraScale KU060、Kintex UltraScale KU115的解決方案。

當(dāng)然，F(xiàn)PGA應(yīng)用到屏幕TCON設(shè)計(jì)上有很多優(yōu)勢(shì)，在Micro LED、mini LED等新興的應(yīng)用領(lǐng)域，不少?gòu)S商都在開(kāi)始采用FPGA方案，但在大批量商用市場(chǎng)ASIC已經(jīng)有很多成熟的方案，所以兩者未來(lái)將呈現(xiàn)同步發(fā)展的格局。

最后，酆毅感慨的說(shuō)道，“TCON的設(shè)計(jì)是很藝術(shù)的。尤其屏廠，我一直都非常崇敬他們， 感覺(jué)他們就是專門(mén)為人眼做服務(wù)的藝術(shù)家。他們需要有很多優(yōu)秀的平臺(tái)能夠去進(jìn)行無(wú)限的創(chuàng)造，能夠盡可能還原我們?nèi)搜鬯诖臇|西。我很高興，賽靈思的FPGA正在這個(gè)造福人類的事業(yè)中扮演日益重要角色。”（來(lái)源：賽靈思）

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