谁需要手机的120Hz屏幕？
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2021-03-03 12:06
作者 | 包永刚
2020年，安卓阵营的部分旗舰手机和游戏手机屏幕刷新率达到了120Hz甚至144Hz，打破长久以来智能手机60Hz刷新率的常态。一时间，手机是否需要高刷新率屏幕的讨论不绝于耳。下一代iPhone的屏幕能否从60Hz升级到120Hz也备受关注。
可以明确的是，120Hz确实可以让游戏玩家获得更好的游戏体验，也给视频的拍摄和创作带来新的价值。但是，想要充分发挥120Hz屏幕的优势，仍然有不少挑战。
在手机SoC和屏幕之间增加一颗独立显示芯片对于提升手机显示体验是更普惠的做法吗？
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手游玩家和视频创作者率先
从120Hz屏幕受益
屏幕刷新率（Refresh Rate）指的是画面每秒更新的次数，现在大部分手机都是60Hz刷新率，也就是每秒更新60帧画面。120Hz的刷新率下，每秒画面帧速（fps，framerate per second) 提升至120fps，也就是每秒120帧画面。
“120Hz肯定比60Hz好，但120Hz给我们带来的是什么？”Pixelworks全球销售与市场资深副总裁熊挺对雷锋网表示，“120Hz对于提升手机视频观看和游戏体验确实有意义。当然，影响手机游戏的体验也有很多因素，包括网络连接、触控等。”
“120Hz还有一个比较大的价值是视频拍摄，高帧率可以让拍摄出的视频更加流畅。”熊挺同时指出。
但无论是游戏还是视频拍摄，发挥高帧率都面临着明显的挑战。从技术层面来看，手机作为对功耗极其敏感的智能终端，120Hz显然会带来功耗的增加，这也是目前手机上120Hz刷新率的主要挑战。
高帧率对视频拍摄也带来了挑战，因为帧率让每帧曝光的时间更短，暗光环境下要保持拍摄质量就会有压力。“这也不是不能解决的问题，在暗光下，通过低帧率拍摄视频，再通过插帧的方式成为高帧率视频。类似的做法也可以应用在高速慢镜头视频上。”熊挺表示。
相比技术层面的挑战，用户想要享受120Hz屏幕带来的更好游戏和视频体验，一个更大的共同挑战是内容。虽然手机屏幕支持了120Hz，但大部分游戏依旧是主流的30-60Hz，在没有手机SoC、手机OEM、游戏提供商和运营商共同合作优化的时候，想要获得显著的游戏性能提升并非易事。
MediaTek无线通信事业部技术行销处处长李俊男此前也对雷锋网表示：“手游体验的提升，除了需要我们的游戏引擎，也需要我们更紧密地与游戏提供商合作。”
目前，一些游戏已经支持120Hz刷新率，让广大的游戏玩家率先享受到了高刷新率屏幕的优势。
想要直接观看高帧率视频的用户则需要继续等待。根据市场研究机构的分析，如今超过98%的电影都是24fps，超过98%的流视频都是标准动态范围（SDR，Standard-dynamic-range），也就是说视频内容与设备之间有明显的断层问题。
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如何发挥120Hz屏幕的优势？
视频内容与手机硬件之间的断层问题可以解决吗？熊挺说：“提升显示的效果需要通过端到端的方法，也就是从制作内容开始，到控制分发再到显示端，把最初创作的意图与显示屏的能力结合起来，才能达到最好的效果。”
仅就显示端的手机，就有明显挑战。手机OEM会根据产品的定位以及特性选定合适的SoC和屏幕，此时，想要提升手机显示的质量，理想的情况是手机SoC以及屏幕提供商与手机OEM联合优化。挑战在于手机SoC公司或许具备部分类似的能力，但往往并没有这样的工程化配置，屏幕提供商也很难提供显示精准的屏幕，如果手机OEM公司想要提升手机的最终显示效果，作为吸引目标受众的买点，难题就落在了作为系统集成商的自己身上。
Pixelworks可以帮助手机OEM们解决这一挑战，通过提供独立的显示芯片，连接手机的主控芯片和显示面板，将大屏幕上的技术引入移动设备，包括全时HDR、色彩校准、自动适应显示等。
目前，全球众多手机OEM包括一加、OPPO、酷派、TCL、中兴、华硕、诺基亚等都推出了内置Pixelworks芯片的手机。
熊挺介绍，视频显示的五大要素是分辨率、颜色、运动、对比度和细节。Pixelworks的核心技术就是图像处理IP，创立20多年来已经有300多项已经发布和待批专利。
在解决高帧率手游方面，Pixelworks的方法是读取一些游戏的命令和运动矢量等前瞻性因素，如果30帧的游戏，通过插帧成60或90帧，甚至成120帧，不仅可以发挥高刷新率屏幕的优势，还能实现30%-40%左右的能耗降低（帧率越高的游戏能耗降低越明显）。这是通过GPU算力减负达到的。
针对视频，传统的插帧运算会产生极小的延迟。熊挺表示，“基于游戏的工作模式，需要先读取前瞻性运动矢量等信息，也就是要知道下一帧是做什么。这与原来的后插帧不同，我们把这种方式称为前向插帧，这其中是相当复杂的协同，需要与游戏平台与开发公司积极合作。”
除了高帧率，Pixelworks的全时HDR（高动态范围，High-dynamic-range）视频也能带来更好的显示体验。
整体而言，HDR可以带来显著的显示提升，包括更多的暗部细节，更讨喜的色彩。
值得一提的是，无论是在注重性能的游戏手机上还是普通的千元机上，Pixelworks通过插帧、HDR、运动补偿、六轴色彩校准等操作实现了显著的显示效果提升。
下面的两个Demo展示就展示出了效果对比：
iPhone 12 Pro（上）与Nokia千元机（下）显示效果对比（手持拍摄有抖动）
为了更进一步提升手机的显示效果，Pixelworks近期推出了首款基于AI的显示处理器i6，可以实现业界领先的HDR色调映射、AI引擎自适应优化视觉质量、AI智能辅助局部对比度和清晰度、AI智能辅助SDR进行HDR映射等一系列功能，并且保持低功耗的特性。
但想要获得最佳的显示体验还是需要从内容创作端到最终用户端的解决方案来提升。Pixelworks提出了TrueCut方案，联合手机OEM、屏厂、APP处理器提供商、内容提供商、视频APP提供商、游戏开发商等全产业链共同提升显示体验。
据悉，Pixelworks与优酷合作，利用TrueCut平台将现有的影视内容重制升级为HDR，提升用户观感。目前，有超过数万小时的TrueCut格式内容，可用的设备有逾150款机型。
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小结
手机已经成为视频观看的主流设备，随着智能手机屏幕、处理器的提升，Pixelworks的优化方案一方面可以更好发挥120Hz屏幕的优势，另一方面可以让硬件配置不高的手机也能享受到更好的视频和游戏体验。
只是，内容成为了发挥高性能硬件关键限制。未来几年情况会有多大的改善？
注：文中头图来自爱搞机，其它图片均来自Pixelworks
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