HDR
顯示真實世界 Xilinx發表FPGA時序控制器解決方案
近年來,感光元件與顯示器持續發展高動態範圍(High Dynamic Range, HDR)技術,希望呈現更貼近人眼所觀察到的真實世界,業界晶片、顯示面板、PC、系統廠商均參與制定HDR標準。在同一個場景,人眼可以感受到的明暗變化範圍較大,相較於目前的感光元件能夠看到更明亮的光位、更深黯的暗位,以及最亮與最暗的明顯對比,賽靈思(Xilinx)發表FPGA時序控制器(Timing Controller, TCON)解決方案,提供顯示器廠商更豐富的顯示效果。
圖1 高動態範圍HDR是結合廣色域WCG與高亮度範圍HLR
為了呈現更貼近人眼所觀察到的真實世界,忠實表現出從太陽光射到無光射陰影處這樣大的範圍,各家影音製造廠商無一不以提高影像的動態範圍為目標,Xilinx大中華區核心市場事業部市場及業務開發總監酆毅表示,HDR可以還原更多的圖像細節,在較暗色度區域獲取更多的細節表現,顯示出更多的深度和內容。
酆毅強調,HDR的概念,非常容易被誤解為高對比或高亮度,但真正的HDR應該是廣色域加上高亮度範圍,事實上是一個二維色度範圍,再加上一個一維的亮度範圍,兩個整合在一起,變成三維的概念。以圖1(左)為例,傳統的高解析顯示器所能看到的是REC709,是這個圖裡最小的三角形。但是UHD或者4K,是外部這個更大的三角形。到了8K,或者REC2020,能看到的是更大的三角形。對於亮度範圍,一般稱為伽馬曲線,對於攝影機的採集內容,實際上是一個光電傳輸函數,對於顯示器來說,是一個電光傳輸函數,所謂的光電轉換和電光轉換,正好是相輔相成相轉換的。
不同的顯示技術有自己的電光轉換曲線,與顏色表現曲線,以目前主要的三種顯示技術LCD、OLED、MicroLED為例,酆毅提到,OLED的亮度約800nits,MicroLED則可以做到4000nits,量子點可以做到1000nits。但是對於黑色表現來說,OLED可以做到接近於0或0.0001,但是量子點或LCD螢幕,則可能做到0.005,也就是說每一種螢幕的色度空間和亮度範圍,動態範圍是不一樣的,可以把它分解成兩部分,一個是亮度轉換,另外一個是顏色轉換。
顯示器基於其顯示原理與技術架構,都必須要進行顏色轉換,面對不同的顯示技術,必須解決TCON晶片裡面的色調映射和色量轉換問題,而這個轉換是根據每個顯示技術的不同,螢幕的種類不同和每個面板廠的設計不同而有所差別。酆毅指出,由於FPGA邏輯的可程式設計性,不管是LCD的演算法、OLED演算法、MicroLED演算法,FPGA TCON可以搭配任何面板、背光與介面。
TCON的影像處理就是色域色調的轉換,有些TCON還會整合圖像的縮放功能,比如說smart TCON。傳統的TCON架構是四級的設計,包括三個晶片;搭配FPGA的TCON設計,結構可以簡化成三級,少掉V-by-One晶片,只剩下兩個晶片,可以在FPGA設計裡完全被剔除掉,可以簡化智慧電視的設計。
安提國際發表NVIDIA Turing系列 加速精確繪圖運算
GPGPU和邊緣運算解決方案供應商安提國際發布NVIDIA Quadro嵌入式解決方案,未來將發售一系列Quadro Turing架構的MXM圖形模組,以GPU解決方案協助客戶完成良好的產品應用。Quadro為NVIDIA顯示卡中適用於工作站、電腦輔助設計、電腦成像、數位內容打造、科學運算和機器學習的方案,在各式工業用繪圖、成像及人工智慧領域的應用方面,Quadro系列產品能夠符合應用場域的需求與期待。
Quadro Turing架構的MXM圖形模組,以GPU解決方案協助客戶完成良好的產品應用 (來源:安提國際)
Quadro MXM產品中,安提將會提供三種Quadro Turing架構GPU的MXM,包括以Quadro T1000打造的M3T1000-PN、Quadro RTX3000打造的M3T3000-QN,以及Quadro RTX5000打造的M3T5000-WN。這次的MXM系列將提供3,072個CUDA運算核心與9.4TFLOPS的運算效能,能夠達成多數工業用與專業繪圖設計的需求。同時,顯示卡提供四個顯示閘口,支援高動態範圍成像(HDR)影片、解析度8K 60Hz的高品質成像。提供使用者在工作上的視覺體驗,其繪圖運算能力更能夠提供符合需求且精確的資料分析。
安提的顯示卡以精小、緊湊的設計為主,以利在各種應用情境中,能夠彈性部署在尺寸、重量與功耗(SWaP)皆有所要求的嵌入式系統,尤其適合應用在極需精確影像呈現與高度運算工作量的醫療與遊戲產業。Quadro MXM系列皆以Turing架構為主,為高效能的視覺運算的資料中心所打造。其中配備有NVIDIA Turing架構的Quadro RTX系列,支援即時光線追蹤,展現真實的光線移動、影子變化、光線倒影成像等,也可以及時提供電影品質的渲染效果。RTX Turing GPU的特色在於著色技術上的進展,相較於過去的架構,帶來更強大、彈性的效能。
Quadro RTX Turing系列也支援深度學習超高取樣技術(DLSS),通用於各式人工智慧技術的深度學習訓練。Tensor核心則可讓使用Tensor Float 32的AI訓練獲得10倍加速效能、使用FP64的高效能運算提升2.5倍,帶來更良好的人工智慧訓練、推論以及繪圖運算能量。
高通新推5G行動平台優化行動體驗
美國高通公司(Qualcomm)旗下子公司高通技術公司宣布推出高通Snapdragon865行動平台,結合先進的5G數據機及射頻系統與先進行動平台,旨在為新一代旗艦裝置提供良好的聯網能力與效能。
高通技術公司資深副總裁暨行動部門總經理Alex Katouzian表示,Snapdragon865支援先進的5G聯網能力與各種功能,全面提升行動裝置的標竿,這是高通在無線通訊累積超過三十年的領導技術與創新之結晶。
該平台的高通SnapdragonX55 5G數據機及射頻系統可提供最高達7.5Gbps的傳輸速度,超越多數有線聯網裝置,帶來全新行動體驗。第五代高通人工智慧引擎(Qualcomm AI Engine)與最新高通感測樞紐(Qualcomm Sensing Hub)帶來智慧與個人化體驗。Snapdragon865包含高速Spectra480影像訊號處理器(ISP),其每秒達二十億畫素的十億級畫素處理速度,賦予行動裝置全新攝影與錄影功能。電競玩家可利用Snapdragon一系列全新Snapdragon Elite Gaming功能,體驗媲美桌上型電腦的電競體驗與超逼真影像效果,展開最高級別電競競技。新一代高通Kryo585CPU效能提升最高達25%,全新高通Adreno650GPU整體效能提升最高達25%(與前代相比),確保新一代旗艦裝置處理能力更為優越。從電競、捕捉影像、多工至聯網,Snapdragon865賦予使用者良好能力。
Snapdragon865優點包括其為先進的5G行動平台。其SnapdragonX55 5G數據機及射頻系統為首見商用數據機到天線之5G解決方案,全面提供穩定快速傳輸,最高傳輸速度可達7.5Gbps。其全方位數據機及射頻系統,支援先進技術如高通5G PowerSave、高通Smart Transmit技術、高通寬頻封包追蹤(Wideband Envelope Tracking)技術,與高通Signal Boost等,提供優異的網路覆蓋、數據傳輸表現,更支援電池全天續航。此5G全球解決方案支援包括TDD與FDD頻段中毫米波與sub-6頻譜的所有關鍵區域與頻段。此外,其與非獨立(NSA)及獨立(SA)模式,動態頻譜共享(DSS)與全球5G漫遊皆可相容,並支援 multi-SIM。除了5G聯網能力,Snapdragon865更經由高通FastConnect6800行動聯網子系統重新定義Wi-Fi6效能與藍牙音訊體驗。Wi-Fi6功能的各種創新讓使用者可享有達1.8Gbps的連接速度和低延遲,特別是在同時多台裝置的擁擠網路環境中表現尤佳。FastConnect6800為率先獲得Wi-Fi聯盟的Wi-Fi CERTIFIED6認證的產品之一。除了支援aptX Adaptive與高通TrueWireless Stereo Plus,新推出高通aptX音訊讓Snapdragon865成為首個以藍牙支援無線超寬頻(Super Wide Band)語音的行動平台,以提供清晰的音訊,並可降低延遲、延長電池續航力、提升各式無線耳機的連線韌性。
全新第五代高通人工智慧引擎與全新人工智慧軟體工具包為最新相機、音訊與電競體驗賦予優越效能。其人工智慧效能可達每秒15兆次(TOPS)運算表現,為前代產品的兩倍。高通人工智慧引擎的核心是全新且升級的高通Hexagon張量加速單元(Qualcomm Hexagon Tensor...
電競顯示器Mini LED背光漸成主流
根據IHS統計,電競顯示器市場在2016~2017年快速成長,到了2018年成長漸趨平緩。2018年電競顯示器出貨量成長率明顯較以往低,總出貨量547萬台,占整體顯示器4.3%。而同時新競爭者主打低價位加入市場,廠商為求提高產品品質選擇採用Mini LED作為背光源,以提升附加價值及產品競爭力。
工研院產科國際所電子與系統組產業分析師林松耀表示,由於Mini LED技術利用封裝尺寸更小、數量更多、密度更高的LED晶粒為背光來源,其區域背光調整功能最小單位為單一LED,採用300~1,000區域獨立控制,相對一般直下式區域背光調整,Mini LED同時具降低面板背光模組厚度、光暈、漏光現象,更有望在對比度、色域、亮度等方面更接近OLED。Mini LED為固體材料,故可以做成曲面,同時在高動態範圍成像(HDR)以及低功耗方面都具備優勢。
從2019年的CES和Computex都可以看出,目前高階的電競顯示器都非常強調曲率(Curved)。另外,高影格率(Frame Rate)、大尺寸、高解析度、窄邊框、HDR等都是電競螢幕現在的技術規格發展重點。
過去電競顯示器主要競爭者為ASUS、ACER、DELL等,而AOC與HKC等廠商低價加入市場,AOC從2017年的24.9萬台成長到2018年的96.6萬台,成長率為196%;HKC則從2017年的25.0萬台成長至2018年的88.3萬台,成長率為181%。在2018年AOC與HKC出貨量已超越傳統競爭者ASUS與ACER,可見新競爭者來勢洶洶。
林松耀指出,廠商為提高競爭力,紛紛轉戰高階電競顯示器。舉例來說,ACER在2019 CES展出的ConceptD系列CM7321K螢幕即採用Mini LED作為背光源,可獨立調整1,152區背光亮度,HDR標準達VESA DisplayHDR 1,000,峰值亮度可達1,000nits。預計於2019年9月推出,目前定價為2,990美元。
林松耀進一步說明,現階段Mini LED背光產品的發展主要挑戰仍在於成本。LED晶片數量以及驅動IC的增加,再加上良率與均勻性等因素,導致價格高居不下。
全新Arm ISP技術滿足更高畫質需求
全球IP矽智財授權廠商Arm宣布推出全新Arm Mali-C52與Mali-C32影像訊號處理器(ISP),藉由完整的解決方案提供最高的影像品質,實現智慧連網裝置即時處理更高畫質影像的需求。
在人類五種感官中,視覺是演化程度最高、感受最豐富的感官,由超過200萬條神經纖維,將視網膜的訊息傳送到大腦。而過去數十年來,數位世界一直致力於超越我們自身的視覺處理能力。創造「數位之眼」處理即時的高畫質影像,讓觀看者真實感受環境的狀況,是Arm的生態系統致力於推向一兆台聯網裝置時所面臨的眾多挑戰之一。
Arm預測,在所有連網裝置中,物聯網裝置對於嵌入式視覺功能需求最為殷切。安全(監控)與IP攝影機市場預計到2021年的年成長率將達到20%,屆時出貨量可望超過5億台;個人機器人年成長率達75%,預計到2021年出貨量將成長到200萬台;智慧家庭市場預計到2021年之前,年成長率可望達14%,規模將成長到8,800萬台,而其他包括無人機、AR/MR設備以及運動攝影機等裝置,將從新興裝置演變成大眾化的產品。
上述裝置所採用的影像技術中,其中一個關鍵環結就是嵌入在裝置內的ISP技術。全新Arm Mali-C52與Mali-C32對每個畫素進行超過25個處理步驟,這些步驟包括高動態範圍(HDR)、雜訊抑制、以及色彩管理。
大廠CES齊秀新品 8K LCD/可捲曲OLED電視亮相
在2019年美國消費性電子展(CES 2019)中,不僅5G、人工智慧(AI)、自駕車為重要亮點,各大廠商也藉此機會大秀旗下顯示器技術的最近進展。其中,液晶(LCD)電視產品已開始強打8K高解析度與HDR高對比效果;OLED 4K電視也往更大尺寸、更輕薄發展,除此之外,更看到了可以捲曲收納的OLED電視。而MicroLED與MiniLED技術,大廠也各有技術突破。
友達光電於CES 2019展出眾多新品,其中包含85吋8K4K全平面無邊框ALCD液晶電視面板、搭載AHVA技術反應速度最快的電競監視器面板、具備HDR高動態範圍的MiniLED背光電競筆電面板、超低功耗LTPS筆電面板,以及採用全貼合技術的超高解析駕駛艙顯示器。其中,4K電競筆電面板採用MiniLED背光技術達到240調光分區數(Dimming Zones),最高亮度超過1,000nits,符合VESA DisplayHDR規範的最高等級。
此外,友達也同時宣布結盟全球知名家電品牌業者創立8K協會(8K Association, 8KA),致力推動8K生態體系的建構。友達長期投入尖端顯示技術的開發,並率先量產85吋8K4K ALCD液晶電視面板。因應超高畫質電視時代來臨及搶搭2020年東京奧運的8K解析度轉播商機,友達與三星電子、海信、TCL、Panasonic等家電巨擘聯手成立業界首家8K協會,期以透過密切結盟合作,制定適用於全球的8K顯示技術標準,以加速其技術導入及生態鏈整體發展,為全球各地觀賞者帶來最佳視覺效果和體驗。
在該展期間,Sony也發表了自家首款最新的8K HDR液晶電視BRAVIA MASTER系列的Z9G,二款產品採用85吋與98吋超大尺寸。另外,Sony亦發表了旗下的OLED電視A9G,該產品則有55吋、65吋與77吋三種規格;並且比Sony先前推出的OLED更為輕薄。
另一方面,三星(Samsung)在CES 2018展示過146吋的MicroLED顯示器The Wall之後,在2019年,三星更是取得了相當的技術突破。在CES 2019展會上,三星展出了75吋模組化MicroLED顯示器以及219吋的The Wall。其中,由於其間距技術有所突破,因此該75吋MicroLED顯示器能夠達到4K高畫質顯示效果。三星影像顯示部門總裁Jonghee Han表示,模組化的MicroLED設計能讓顯示擺脫尺寸的侷限,未來期待能夠透過MicroLED無邊界、可拼接的特性,實現顯示器的無限可能。
在2018年樂金(LG)便已透露準備打造可捲曲收納的OLED電視,在CES 2019展會中,LG不負眾望展出了Signature OLED TV R產品。該顯示器具備4K解析度,在全展開時尺寸可達65吋,並且可以有五種不同的螢幕展開尺寸,以因應不同的室內環境應用需求。除了全展開可以作為電視觀賞之外,也可以小部分展開螢幕,作為提供時間、天氣、燈光調節資訊的顯示器。
MiniLED顯示器無縫拼接衝4K 高對比驅動方案即將量產
晶粒尺寸(LED Chip Size)落在100~200微米左右的MiniLED,除了被使用在LCD顯示器的背光應用之外,也有廠商將小間距LED顯示器的像素間距(Pixel Pitch)與晶粒尺寸壓低至MiniLED等級,並導入大型看板應用之中。以晶粒尺寸125×225微米的MiniLED而言,能做到130寸的4K顯示效果;搭配驅動方案更能使其顯示效果接近HDR 10高對比。
聚積科技微發光二極體事業部經理黃炳凱表示,聚積科技目前已與多家國際專業影音設備廠商合作,聚積的LED顯示驅動IC也已準備好迎接MiniLED的量產,預計2019年第一季可望有完整的MiniLED解決方案上市。同時,也有望能在2019年度發表MicroLED顯示器的驅動方案。
聚積科技於近日展出晶粒尺寸125×225微米、像素間距0.75mm、箱體尺寸為30×30cm與60×30cm的MiniLED顯示器。並宣布箱體壞點方面有長足的進步,MiniLED生產良率已不再是挑戰。
MiniLED顯示器的可視角高達178°,能無縫拼接成任意形狀與尺寸,目前最大已可組合成130吋的4K顯示器,逐漸應用在室內廣告看板、電影院等商用空間,未來更朝螢幕背光應用等發展。黃炳凱指出,在室內看板相關應用中,窄邊框LCD拼接顯示器依然可以看到1公分左右的拼接縫隙,但MiniLED顯示器則能做到完全無縫拼接,並且能做到比投影顯示更高對比度與亮度。
由聚積科技所推出的驅動IC MBI5359顯示效果即可達到16-bit灰階,對比度也高達25,500:1,畫面表現更細緻;實際量測色域範圍可達84%的BT.2020,色彩飽和度更濃郁,為現階段最接近HDR 10的顯示效果。
線掃描/雙鏡頭3D視覺各有所長 康耐視方案齊發
機器視覺若要擴大在工業中的應用,3D機器視覺是重要發展方向之一。不同於2D機器視覺,3D機器視覺加上了深度的量測,應用範疇便能增加許多。要做到3D機器視覺有許多不同的技術方式,製程自動化機器視覺系統開發商康耐視(Cognex)便於近日發表了最新的雷射掃描與雙鏡頭3D機器視覺解決方案,以因應最新的產線需求。
康耐視資深應用工程師陳元得表示,以雷射線掃描技術實現的3D機器視覺而言,最常遇到的局限是必須在掃描精度與速度之間取捨,無法兩者兼具。因此,該公司於今年推出了新品DSMax雷射位移感測器,以雷射線掃描做到3D機器視覺感測,並期盼能同時兼顧業界所需的量測精準度與作業速度。
陳元得進一步說明,DSMax在正式推出之間便已與三星(Samsung)合作許久,針對消費性電子產品的組裝需求研發。該方案能做到20KHz掃描速度與2K解析度圖像的感測器,同時其採用單幀高動態曝光技術(HDR),因此非常適合用於量測與檢測物件。例如,在智慧型手機生產線上組裝時,能用來檢測元件周圍的預留空間是否足夠,以保護電器使用時的安全。
另一方面,康耐視同時也推出了雙鏡頭解決方案--ES-A5000系列面陣掃描3D攝影機。陳元得表示,能快速取得影像並判斷方位是雙鏡頭3D機器視覺的最大優勢,因此該技術多是落實在機器手臂的引導應用之中。該產品亦推出了各種不同的解析度規格,以符合各類業者需求。