高性能显示驱动程序、人工智能和界面推动视觉体验的多样

shuszhao

随着显示技术从高清到全高清甚至QHD的快速发展，以及可折叠显示器、双屏、触摸屏功能和沉浸式体验(包括增强现实和虚拟现实(AR/VR))等功能的出现，用户的期望值也随之迅速提高。由于对高端功能的需求通常与主流设备的专业市场相关，一些形式因素呈现出聚合趋势。但即便如此，用户也不希望其产品的功能性和体验性会大打折扣。

在2020年国际消费电子展(CES 2020)上，各类设备层出不穷，包括传统电视和显示器到笔记本电脑、手机以及AR/VR头戴设备等。而最新的显示技术则令终端用户惊叹不已。这类设备采用先进的人机界面，其分辨率和刷新率每年都在提高(特别是在笔记本和显示器上)，在颜色、亮度和功率方面也有很多创新。除了翻盖笔记本，可拆卸和可转换PC也是一个巨大的增长领域。此外游戏笔记本和显示器市场也在快速增长。创作者PC是一个新兴市场。色彩准确性、色彩空间对该市场而言至关重要。HDR也是这类电脑的要求。更高刷新率，亮度和色彩准确性已成为当下显示器的主要需求。

如何实现所有这类显示器的功能？


显示器与接口的连接方案对于满足用户预期体验而言十分重要。智能手机和配件都在使用USB-C接口，笔记本电脑和平板电脑也倾向于使用具有多个端口以及支持10Gbps以上传输速率的USB-C接口。
USB-C连接器的最新标准版本是USB4，其数据传输速率可高达40 Gbps的，能带来更高性能的视频、音频和充电体验。USB4互连标准能够在USB4结构上传输USB3.x、DP和PCIe协议；根据最新发布的USB4 1.0版本，重定时器信号调节器是USB4结构的重要组成部分。

新标准极有可能推动USB相关技术的发展，使行业能够在USB3.2的基础上演进，并为下一代USB铺平道路。在2020年国际消费电子展上，硅谷数模半导体公司总裁李旭东（Patrick Li）表示:“USB4将成为所有连接的标准。现在，随着显示屏的形式因素和绝对数量的快速增长，USB4将推动行业真正的创新。”他补充说，这不只是技术层面的创新。“如今，用户体验同样重要，专注于此以及专注于整个生态的公司更有可能满足客户的需求和期望。”
李旭东强调硅谷数模的核心任务是开发以视觉为中心的技术，以满足显示器、信号以及用户体验的需求。他说:“我们的使命是提供显示器集成电路和知识产权(IP)技术，结合移动产品、AR/VR、显示面板技术、人工智能、机器人技术和机器视觉等领域的最高性能应用 ，实现视觉生活。” 性能是我们技术的核心，结合智能色彩管理和节能技术后，我们的产品会更加智能化。
硅谷数模专注于两个关键领域：
适用于沉浸显示的各类形式因素的显示面板控制器，包括双显示器，AR/VR、笔记本电脑、智能手机和新的交互方式，如触控、笔和机器视觉。
高速端到端接口连接半导体解决方案，可实现数据、视频和功率在多个协议中（USB 3、3.1、3.2、4、DisplayPort、PCIe、HDMI和其他）传输。

                               
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图1硅谷数模显示面板和接口连接解决方案

这些方案旨在提升从源到显示器的用户体验，使用一种平衡的方法来节省功耗，同时提供所需的性能和体验。
回顾该公司在拉斯维加斯CES上的演示后，可以明确一件事情：硅谷数模的时序控制器（TCON）、重定时器（Retimer）、显示转换器(Display Converter)和控制器(Controller)是为了在低功耗芯片（许多芯片都是完整的嵌入式片上系统）中实现从源到显示器的长距离高质量信号传输而开发的，同时提供所需的性能和体验。正如硅谷数模营销副总裁Michael Ching所说，“我们在每次重定时后都会彻底清除信号。”这意味着视频信号的质量和完整性可以得到保证，并确保用户以预期的方式从体验中受益。

CES中的新品: TCON，具有内嵌式触控(In-cell touch)和真正的双向USB-C有源电缆


硅谷数模在CES上推出了两款重要的新产品。一个是业界最低功耗的超高清（UHD）嵌入式DisplayPort（eDP）时序控制器（TCON）ANX2187。该TCON支持3D色域旋转(3D color gamut rotation)和内嵌式触控(In-cell touch); 另一个是Time Square RD1011参考设计，它是业界第一个具有集成重定时器的双向USB-C有源电缆 。
ANX2187是唯一具有光域中3D色域旋转功能(3D color gamut rotation)的笔记本电脑TCON，解决了不同显示面板之间的色彩匹配问题以及低蓝光显示器带来的挑战，同时仍然保留了其他颜色的色彩精度，解决了标准动态范围(SDR)和高动态范围(HDR)都需要颜色转换的问题。它是一个兼容eDP 1.4b标准的四通道TCON，具有面板自刷新（PSR）和选择性更新PSR（PSR2）功能，支持高达3840x2400（UHD+）的分辨率。它还支持内嵌式手指和有源触控笔操作，以及具有1D，1.5D和2D局部调光功能（local dimming）的VESA DisplayHDR。
新款ANX2187利用硅谷数模半导体公司在低功耗工艺方面的技术领先地位，使用28nm工艺技术将UHD 60Hz的功耗降低到216-286mW，这是迄今为止最小的UHD笔记本电脑TCON封装。Michael Ching在消费电子展上说:“内嵌式触控使用同一条线路来驱动LCD，因而减少了组件和重量。由于它不需要额外的玻璃层，其传输率提升了7-10%。”在CES产品展示中，新的LG-Gram便是使用这一技术的产品。该产品配置了具有内嵌式触控的TCON。集成的触摸屏图层使显示屏尺寸减少了25%，并使显示面板的重量减少了200克。
硅谷数模为CES2020推出的另一款大型产品是Time Square RD1011。它是一款真正支持双向USB-C™至USB-C™的有源线缆的高性能参考设计，能够将USB-C源连接到距离数米的USB-C设备。借助硅谷数模半导体公司在高速信号管理、USB-C端口控制器架构以及经过验证的SRIS和LTTPR重定时器技术方面的专长，RD1011可提供一流的性能，最高的互操作性，最低的功耗（低于1.5W）和最少的物料清单(BOM)费用。

                               
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图2。用于双向USB-C有源电缆的Time Square RD1011参考设计

硅谷数模营销副总裁Michael Ching称:“Times Square通过巧妙的架构，能利用一根细小但强大的USB-C线缆，将系统性能扩展到显示器、高度集成的扩展坞和VR HMD。”RD1011采用双定时器结构，使用4米双绞线，线缆两端各带一个用于连接的插卡，可在不牺牲性能的情况下实现长度最大化。RD1011是一个双向解决方案，可远距离扩展USB-C、USB 3.2 10 Gbps Gen2或DisplayPort 8.1 Gbps HBR3源输出。RD1011同时兼容USB 3.2的SRIS架构，以及用于DisplayPort 1.4a互操作性的透明和非透明(LTTPR)架构；
这些新设备是硅谷数模系列产品的一部分，该系列产品细分为五类，分别用于显示驱动程序、控制器和接口:
•内嵌式触控时序控制器，如ANX2187
•用于USB Gen2 10G和DP HBR3 8.1G的重定时器，如AN74xx系列的10 Gbps USB-C重定时器，能够切换DisplayPort以及USB 3.2 Gen2信号，支持适用于高性能、低功耗笔记本、二合一可转换笔记本、台式电脑、移动设备和服务器的USB-C端口;符合USB Gen 1 (5G)和Gen 2 (10G)USB转发器规范，并基于经市场验证的架构。
•针对双显示应用进行了优化的显示控制器，例如具有4通道输入和4通道输出的ANX7580 DP至MIPI显示控制器； 该控制器已应用于LG V50双屏，华硕ROG双屏等双显示器产品中。
•为AR/VR头戴设备优化的显示控制器，如ANX753x系列产品，用于互联VR头戴式显示器或HMD（Oculus、Valve、Varjo）的、微软混合现实（MR）HMD（三星、宏碁、惠普、戴尔、华硕）、增强现实（AR）HMD（Magic Leap One）。
•用于DisplayPort over USB-C和DP到HDMI的显示转换器 ，如Times Square RD1011。
在CES的演示之旅中，硅谷数模热切地指出，公司正致力于将专业领域的色彩准确性纳入主流，并与面板制造商和原始设备制造商的整个生态系统密切合作，以确保最终产品提供最佳用户体验。
就色彩准确性而言，增强色块处理技术（advanced color blocking）是其中一个方面。在诸如ANX218之类的时序控制器中，硅谷数模展示了它如何在光学空间中调整颜色，使用单个固件自动和单独地调整每个面板的颜色，而不影响灰度。

                               
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图3。增强色块处理技术（Advanced Color Block）自动和单独地使用一个固件调谐每个面板的颜色，而不影响灰度。

硅谷数模的技术是通过调整每一帧中的每个像素而不造成延迟来实现这一点;该技术能够自动修复低蓝光面板的色温，并为SDR和HDR应用程序转换颜色空间。Michael Ching评论道:“如果你去掉蓝色，它就会变成淡黄色。所以我们调整面板，把蓝色放回去。我们可以改变每块面板的色温，这对面板制造商来说非常有价值，因为它降低了成本，提高了产量。”
Michael Ching还强调了其他功能，例如局部调光（local dimming），其中TCON可以修改像素值以补偿光晕效果。“这对具有高对比度要求的HDR非常重要。”另一个主要功能是动态对比度增强，其中每一帧的每个像素都可以自动调节，而不会带来延迟；人工智能则能够根据图像内容动态修改对比度增强设置。
硅谷数模的最新AR/VR HMDs的整体解决方案可能是5G的杀手级应用之一。该公司相信，商业应用存在于各类场景中，而“第四次工业革命”中工业环境下的自动化应用趋势将会是一个关键领域。同时该解决方案也有可能成为教育环境中的有力工具。

                               
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图4。适用于各个配置的VR/AR端到端解决方案

该公司表示，其AR/VR显示控制器正在成为真正的片上系统（SoCs），大量的图像处理技术正在集成到桥接控制器中：非同步重投影（asynchronous reprojection）、镜头畸变校正（lens distortion correction）、色差校正（chromatic aberration correction）和彩色序列分割（color sequence segmentation）。李旭东表示：“我们不仅仅是一家连接芯片供应商-我们的TCON是一个完整的系统，有许多组件集成在同一个模具或封装上。视觉显示还没有达到人类可以完全享受的分辨率，人眼对分辨率的最高需求约为16K。随着分辨率和每秒帧数推动行业不断发展，我们创新之路在于优化产品路线图并创造出高性能的产品，以满足最终的客户体验。

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