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,。當瞄上顯示領(lǐng)域時,，就會發(fā)出來自心底的一問：“一個FPGA就能解決的事,，為什么要那么多ASIC/ASSP？”
這個問題的始末需要從HDR說起,。
何為HDR,？HDR是“High Dynamic Range”的縮寫，意思是圖像的“高動態(tài)范圍”,，在計算機圖形學(xué)與電影攝影術(shù)中，是用來實現(xiàn)比普通數(shù)位圖像技術(shù)更大曝光動態(tài)范圍（即更大的明暗對比度）的一組技術(shù),。
最近幾年,，HDR已經(jīng)從一種專業(yè)術(shù)語變成消費宣傳商用詞匯，如移動電話,、相機,、游戲機等廠商都在說自己設(shè)備支持HDR，簡而言之,，HDR因為可以非常清晰的還原更多圖像的細節(jié),，從而受到從面板企業(yè)到電視行業(yè)甚至消費者的廣泛關(guān)注。
近日的一場“賽靈思電視與顯示技術(shù)媒體交流會”上,，來自美國硅谷的賽靈思公司大中華區(qū)核心市場事業(yè)部市場及業(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。
賽靈思公司大中華區(qū)核心市場事業(yè)部市場及業(yè)務(wù)開發(fā)總監(jiān)酆毅（Bob Feng）HDR 內(nèi)容和顯示實際上包括三個考慮因素：動態(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,?？梢詼y量到的白色亮度高達10,000 cd/m2 或尼特，而黑色亮度則低至零,。在確定亮度范圍時,，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，用來實現(xiàn)更逼真的色彩飽和度級別,，從而實現(xiàn)更逼真的色彩表現(xiàn),。
如下圖所示，左邊是制作出來的內(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?shù)霓D(zhuǎn)換或映射過程,。左邊需要OEM廠做主芯片的設(shè)計,，而右邊對于面板廠，需要用TCON（時序控制器）芯片來解決色調(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比度輸入,，例如混合對數(shù)伽馬（HLG）、HDR10 和杜比視界,。
該算法的目的是提供轉(zhuǎn)換功能,，以正確匹配各個面板自身的伽瑪曲線特征，并可根據(jù)每個供應(yīng)商的需求進行多次轉(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專用集成電路（ASIC）或?qū)Ｓ冒雽?dǎo)體產(chǎn)品（ASSP）等專用器件來設(shè)計TCON,，“這就意味著當你設(shè)計TCON時，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)計一個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)計一套系統(tǒng),，這對屏廠來說是非常大的負擔?！?/p>
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良率問題,，如此時去開發(fā)ASIC,，不僅困難重重，且沒有意義,。此外,，比如新出來的疊屏電視,，雖然是基于較為成熟LCD技術(shù)來解決背光密度和有效度問題，但也需要新的TCON,，來兼顧內(nèi)外屏幕,。
對于賽靈思的FPGA來說，可以根據(jù)FHD,、UHD,、8K的性能需求，來選擇對應(yīng)的FPGA產(chǎn)品系列,。
產(chǎn)品這部分,，據(jù)介紹，對于FULL HD,，主頻為150兆赫，賽靈思Spartan-6是非常適合的芯片,；當演進到4K,，主頻從150兆赫變到600兆赫，需要使用Kintex-7來實現(xiàn),。同理對于8K,，則KintexUltrascale更合適。對此,，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 ASIC/ASSP設(shè)計的TCON,。此時對于面板廠來說,，要面對各種接口與SoC。如果采用FPGA TCON方案,，可以從四級選擇變成三級,，V-by-One接口還能被剔除。
“三芯片架構(gòu)與雙芯片架構(gòu)方案對比,，最大的不同就是節(jié)省了一個主芯片——4K TV SoC,。設(shè)計變得相對容易,，節(jié)約設(shè)計時間的成本。而有Mobile SoC 替代電視主芯片可以更好的融合Internet的海量內(nèi)容,，無論是專業(yè)的流媒體服務(wù)還是新興的社交媒體和自媒體,。” 酆毅如此說道,。
從市場層面來看,，酆毅表示FPGA方案并不會完全替代TCON ASIC/ASSP方案，而是共存狀態(tài),，ASIC是市場非常成熟的方案,。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)計的局限,，通過FPGA TCON方案快速打入市場,。
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,、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（夏普,、索尼、創(chuàng)維,、三星等60Hz和120Hz刷新率電視機）,，該播放器支持視頻片源通過USB3.0寫入，并存儲于播放器內(nèi)的SSD固態(tài)硬盤,，通過獨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)帶來極大的助力,。比如我們用FPGA開發(fā)了針對視頻領(lǐng)域的各種專用傳輸接口，針對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，最早給出解決方案,，可以比競爭對手,，或者ASIC方案，更快的推出新產(chǎn)品?！?/p>
當然,，在未來，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。