作為FPGA的發(fā)明者——賽靈思，手握極具靈活性、高性能的FPGA技術(shù)，似乎看別的芯片都有一種嫌棄不夠暢快的感覺。當(dāng)瞄上顯示領(lǐng)域時(shí)，就會(huì)發(fā)出來(lái)自心底的一問(wèn)：“一個(gè)FPGA就能解決的事，為什么要那么多ASIC/ASSP？” ? 這個(gè)問(wèn)題的始末需要從HDR說(shuō)起。 ? 何為HDR？HDR是”High Dynamic Range”的縮寫，意思是圖像的“高動(dòng)態(tài)范圍”，在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與電影攝影術(shù)中，是用來(lái)實(shí)現(xiàn)比普通數(shù)位圖像技術(shù)更大曝光動(dòng)態(tài)范圍（即更大的明暗對(duì)比度）的一組技術(shù)。 ? 最近幾年，HDR已經(jīng)從一種專業(yè)術(shù)語(yǔ)變成消費(fèi)宣傳商用詞匯，如移動(dòng)電話、相機(jī)、游戲機(jī)等廠商都在說(shuō)自己設(shè)備支持HDR，簡(jiǎn)而言之，HDR因?yàn)榭梢苑浅Ｇ逦倪€原更多圖像的細(xì)節(jié)，從而受到從面板企業(yè)到電視行業(yè)甚至消費(fèi)者的廣泛關(guān)注。 ?

在之前的一場(chǎng)“賽靈思電視與顯示技術(shù)媒體交流會(huì)”上，來(lái)自美國(guó)硅谷的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)開發(fā)總監(jiān)酆毅（Bob Feng）從HDR聊起，一直解刨到顯示行業(yè)控制芯片技術(shù)和現(xiàn)狀。 ? ?

HDR 內(nèi)容和顯示實(shí)際上包括三個(gè)考慮因素：動(dòng)態(tài)范圍、光電/電光傳遞函數(shù)(OETF/EOTF) 和寬色域。 ? HDR 提供了從黑色到白色的更大范圍，或通常所稱的更白的白色或更黑的黑色。可以測(cè)量到的白色亮度高達(dá)10,000 cd/m2 或尼特，而黑色亮度則低至零。在確定亮度范圍時(shí)，還應(yīng)考慮色調(diào)漸變或亮度形狀與像素值的關(guān)系。OETF/EOTF 或伽馬曲線描述了像素值和相應(yīng)的發(fā)光之間的關(guān)系。此外，還包含了更寬廣的色彩范圍，用來(lái)實(shí)現(xiàn)更逼真的色彩飽和度級(jí)別，從而實(shí)現(xiàn)更逼真的色彩表現(xiàn)。 ?

如下圖所示，左邊是制作出來(lái)的內(nèi)容，類似調(diào)色桶，需要盡可能的映射到顯示器中。為了最好地將具有較大色彩容量的HDR 內(nèi)容呈現(xiàn)給具有較小色彩容量的給定顯示器，必須完成適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換或映射過(guò)程。左邊需要OEM廠做主芯片的設(shè)計(jì)，而右邊對(duì)于面板廠，需要用TCON（時(shí)序控制器）芯片來(lái)解決色調(diào)映射和色量轉(zhuǎn)換。 ?

在屏幕技術(shù)方面，從下圖可以看出，能夠真正表征出HDR的屏幕，只有紅色框里的部分。 ?

據(jù)酆毅以及相關(guān)資料解釋，這些新面板中的每一個(gè)都需要在其TCON中使用特定的色彩容量映射算法，以正確地定制各種色域和對(duì)比度輸入，例如混合對(duì)數(shù)伽馬(HLG)、HDR10 和杜比視界。 ? 該算法的目的是提供轉(zhuǎn)換功能，以正確匹配各個(gè)面板自身的伽瑪曲線特征，并可根據(jù)每個(gè)供應(yīng)商的需求進(jìn)行多次轉(zhuǎn)換。盡管如此，HDR 內(nèi)容通常伴隨著高分辨率和快速刷新率需求，這就極大地增加了TCON輸入和輸出接口的種類和帶寬需求。 ? 以往的方法都是通過(guò)專用集成電路(ASIC)或?qū)Ｓ?a target="_blank">半導(dǎo)體產(chǎn)品(ASSP)等專用器件來(lái)設(shè)計(jì)TCON，“這就意味著當(dāng)你設(shè)計(jì)TCON時(shí)，就需要根據(jù)LCD屏、OLED屏、Dual Cell疊屏、Micro LED屏本身技術(shù)的不同，都設(shè)計(jì)一個(gè)ASIC。” 酆毅表示：“相應(yīng)的，不同清晰度，F(xiàn)ULL HD （FHD）、UHD、8K都需要設(shè)計(jì)一套系統(tǒng)，這對(duì)屏廠來(lái)說(shuō)是非常大的負(fù)擔(dān)?！?? 酆毅舉例道，目前除了LG之外，其他面板廠還不能完整解決OLED良率問(wèn)題，如此時(shí)去開發(fā)ASIC，不僅困難重重，且沒有意義。此外，比如新出來(lái)的疊屏電視，雖然是基于較為成熟LCD技術(shù)來(lái)解決背光密度和有效度問(wèn)題，但也需要新的TCON，來(lái)兼顧內(nèi)外屏幕。

? 對(duì)于賽靈思的FPGA來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)FHD、UHD、8K的性能需求，來(lái)選擇對(duì)應(yīng)的FPGA產(chǎn)品系列。 ? 產(chǎn)品這部分，據(jù)介紹，對(duì)于FULL HD，主頻為150兆赫，賽靈思Spartan-6是非常適合的芯片；當(dāng)演進(jìn)到4K，主頻從150兆赫變到600兆赫，需要使用Kintex-7來(lái)實(shí)現(xiàn)。同理對(duì)于8K，則KintexUltrascale更合適。對(duì)此，酆毅還表示，Kintex-7和KintexUltrascale擁有更快的主頻， 如Kintex-7普遍可以跑在300MHz，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)4K處理只需要雙像素并行總線。相較其它FPGA的四像素總線選擇，賽靈思的方案可以在邏輯規(guī)模成本和功耗上占優(yōu)。 ?

放眼內(nèi)容產(chǎn)生到面板這一條線，如下圖所示，常規(guī)方案中的智能電視，是在主流的TV SoC之外，再加上Mobile SoC，隨后通過(guò) ASIC/ASSP設(shè)計(jì)的TCON。此時(shí)對(duì)于面板廠來(lái)說(shuō)，要面對(duì)各種接口與SoC。如果采用FPGA TCON方案，可以從四級(jí)選擇變成三級(jí)，V-by-One接口還能被剔除。 ?

“三芯片架構(gòu)與雙芯片架構(gòu)方案對(duì)比，最大的不同就是節(jié)省了一個(gè)主芯片——4K TV SoC。設(shè)計(jì)變得相對(duì)容易，節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間的成本。而有Mobile SoC 替代電視主芯片可以更好的融合Internet的海量?jī)?nèi)容，無(wú)論是專業(yè)的流媒體服務(wù)還是新興的社交媒體和自媒體?！?酆毅如此說(shuō)道。 ? 從市場(chǎng)層面來(lái)看，酆毅表示FPGA方案并不會(huì)完全替代TCON ASIC/ASSP方案，而是共存狀態(tài)，ASIC是市場(chǎng)非常成熟的方案。但隨著新興面板和技術(shù)的出現(xiàn)，廠商可以不用受ASIC設(shè)計(jì)的局限，通過(guò)FPGA TCON方案快速打入市場(chǎng)。 ?

在客戶案例中，酆毅舉了視顯光電的例子，其8K Media Player是一款集存儲(chǔ)、輸出分辨率為8K片源的播放器，支持現(xiàn)有主流8K面板。支持現(xiàn)有主流的電視機(jī)（夏普、索尼、創(chuàng)維、三星等60Hz和120Hz刷新率電視機(jī)），該播放器支持視頻片源通過(guò)USB3.0寫入，并存儲(chǔ)于播放器內(nèi)的SSD固態(tài)硬盤，通過(guò)獨(dú)有的高性能視頻編碼處理器，以HDMI2.0/HDMI2.1/DP1.4接口與8K電視互聯(lián)輸出4K@60Hz、8K@30Hz、8K@60Hz等規(guī)格無(wú)損的高清視頻。

? 視顯光電總經(jīng)理李興龍?zhí)岬剑骸癋PGA的靈活可編程性，為我們快速開發(fā)新產(chǎn)品，新技術(shù)帶來(lái)極大的助力。比如我們用FPGA開發(fā)了針對(duì)視頻領(lǐng)域的各種專用傳輸接口，針對(duì)8K應(yīng)用的HDMI2.1，DP1.4等，我們利用FPGA可編程快速迭代的特點(diǎn)，最早給出解決方案，可以比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，或者ASIC方案，更快的推出新產(chǎn)品?！?? 當(dāng)然，在未來(lái)，酆毅稱，賽靈思將在大規(guī)模使用TCON中，優(yōu)化成本方面做功夫。 ?

審核編輯：黃飛

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