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，這可能會導(dǎo)致顯示內(nèi)容中可見細(xì)節(jié)和對比度的損失。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量對比度損失，并離線優(yōu)化每幀的亮度水平，以確保均勻的時(shí)間對比度損失。

　　功耗是硬件設(shè)計(jì)的一個(gè)基本軸，特別是對于便攜式設(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，對亮度水平的實(shí)質(zhì)性修正可能會降低內(nèi)容的可見度和亮度對比度。

　　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比度損失。最后，它保證任何隨時(shí)間變化的亮度不會判斷成偽影，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比度來量化可見對比度的損失。除了量化對比度損失的大小外，團(tuán)隊(duì)同時(shí)識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

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　　總的來說，新興的VR技術(shù)對圖像質(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。