現(xiàn)代VR頭顯需要大量的計(jì)算資源來實(shí)時(shí)渲染高分辨率的內(nèi)容。所以，優(yōu)先考慮效率變得至關(guān)重要，特別是對(duì)于一體機(jī)版本。系統(tǒng)消耗能量的一個(gè)重要源頭是顯示器，而調(diào)暗屏幕可以節(jié)省相當(dāng)多的能源。

　　但是，這可能會(huì)導(dǎo)致顯示內(nèi)容中可見細(xì)節(jié)和對(duì)比度的損失。在一項(xiàng)研究中，瑞士提契諾大學(xué)團(tuán)隊(duì)提出了一種隨時(shí)間調(diào)節(jié)亮度的技術(shù)，同時(shí)最大限度地減少可見細(xì)節(jié)的潛在損失，并避免明顯的時(shí)間不穩(wěn)定性。

　　概括來說，給定一個(gè)預(yù)定的功率預(yù)算和視頻序列，可以通過亮度圖像的子帶分解來測(cè)量對(duì)比度損失，并離線優(yōu)化每幀的亮度水平，以確保均勻的時(shí)間對(duì)比度損失。

　　功耗是硬件設(shè)計(jì)的一個(gè)基本軸，特別是對(duì)于便攜式設(shè)備。電池壽命和計(jì)算能力形成了一個(gè)謹(jǐn)慎的平衡，有效利用電源可以直接有助于增加計(jì)算能力預(yù)算，以實(shí)現(xiàn)更逼真和交互式的應(yīng)用。

　　在VR設(shè)備中，調(diào)暗屏幕是一種常見的節(jié)能方法，但它需要在功耗和圖像質(zhì)量之間進(jìn)行權(quán)衡。分析表明，對(duì)于節(jié)能目標(biāo)為30%的OLED架構(gòu)，均勻調(diào)光在感知影響方面排名第二。另外，當(dāng)節(jié)能目標(biāo)超過60%時(shí)，均勻調(diào)光成為保持視覺質(zhì)量的最有效方法。

　　對(duì)于常見的LCD，均勻調(diào)光是唯一能夠在不造成顯著感知質(zhì)量損失的情況下將功耗降低50%的方法。所以，改進(jìn)全局調(diào)光技術(shù)是在各種架構(gòu)中推進(jìn)節(jié)能顯示設(shè)計(jì)的前景途徑。然而，對(duì)亮度水平的實(shí)質(zhì)性修正可能會(huì)降低內(nèi)容的可見度和亮度對(duì)比度。

　　在一項(xiàng)研究中，瑞士提契諾大學(xué)團(tuán)隊(duì)提出了一種動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)屏幕亮度以降低顯示功耗的新技術(shù)。所述方法是一個(gè)基于Low Level人類視覺模型的優(yōu)化問題，考慮感知亮度對(duì)比度。優(yōu)化過程旨在實(shí)現(xiàn)三個(gè)目標(biāo)之間的平衡。

　　首先，它旨在將功耗維持在指定的輸入水平。其次，它尋求在整個(gè)序列中確保一致的亮度對(duì)比度損失。最后，它保證任何隨時(shí)間變化的亮度不會(huì)判斷成偽影，比如可見的閃爍。

　　團(tuán)隊(duì)專門為虛擬現(xiàn)實(shí)顯示器設(shè)計(jì)了解決方案，并利用這樣一個(gè)事實(shí)：沉浸在虛擬環(huán)境中的用戶無法訪問現(xiàn)實(shí)世界的刺激，對(duì)全局亮度變化的敏感度較低。團(tuán)隊(duì)通過主觀的人類實(shí)驗(yàn)徹底驗(yàn)證了所述技術(shù)，并在實(shí)際硬件測(cè)量了它的功耗節(jié)省。

　　他們的目標(biāo)是通過根據(jù)顯示的內(nèi)容智能地調(diào)暗屏幕，保持可見的對(duì)比度，從而實(shí)現(xiàn)顯示器的特定平均功率預(yù)算。由于這種時(shí)間亮度調(diào)制或會(huì)導(dǎo)致可見的時(shí)間偽影，所以限制調(diào)制速率以保持平滑。

　　所述方法通過分析使用多波段頻率分解建模的感知亮度對(duì)比度來量化可見對(duì)比度的損失。除了量化對(duì)比度損失的大小外，團(tuán)隊(duì)同時(shí)識(shí)別由于亮度降低而導(dǎo)致細(xì)節(jié)不可見的圖像區(qū)域。然后，使用逐幀預(yù)測(cè)來優(yōu)化整個(gè)視頻序列離線的亮度調(diào)制。

　　實(shí)驗(yàn)證明，與在序列持續(xù)時(shí)間內(nèi)均勻降低亮度的基線解決方案相比，所提出方法不僅提高了感知質(zhì)量，而且可以提高任務(wù)性能。除了離線優(yōu)化之外，研究人員同時(shí)提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的在線解決方案，并實(shí)現(xiàn)了相同的目標(biāo)。

　　團(tuán)隊(duì)指出，方法的有效性取決于內(nèi)容。亮度和細(xì)節(jié)變化較小的序列獲益較少。對(duì)方法的一個(gè)有趣的擴(kuò)展將涉及使用序列中重要區(qū)域的附加信息來指導(dǎo)優(yōu)化。這將使在特定幀中優(yōu)先考慮對(duì)比度保存，同時(shí)在沒有關(guān)鍵內(nèi)容的幀中實(shí)現(xiàn)更積極的調(diào)光。

　　另外，實(shí)驗(yàn)使用了一個(gè)基于均勻背光的LCD面板的功耗模型。然而，這個(gè)模型并不適用于所有的顯示技術(shù)。不過，所提出方法依然可以跨各種技術(shù)使用。但是，應(yīng)該調(diào)整功耗模型，并且確切的節(jié)省量將根據(jù)具體技術(shù)而有所不同。’

　　未來研究的一個(gè)有趣方向是擴(kuò)展方法并利用顯示器的局部調(diào)光能力。另一個(gè)令人興奮的未來研究領(lǐng)域是探索跳眼抑制。

　　相關(guān)論文：Temporal Brightness Management for Immersive Content

　　https://paper.nweon.com/16336

　　總的來說，新興的VR技術(shù)對(duì)圖像質(zhì)量和性能的要求越來越高，所以電源效率是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。團(tuán)隊(duì)主要介紹了一種用于管理圖像亮度隨時(shí)間變化的新技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)所需的功率預(yù)算，同時(shí)保持均勻的時(shí)間對(duì)比度損失。

　　研究人員提高了細(xì)節(jié)可見性和可感知的質(zhì)量，并且不引入可感知的偽影。另外，他們通過各種感知實(shí)驗(yàn)廣泛驗(yàn)證了所提出方法，并通過自定義硬件代理證實(shí)了節(jié)能聲明。