瑞士团队研发VR动态调光技术平衡画质与功耗
随时间调节亮度的技术，同时最大限度地减少可见细节的潜在损失，并避免明显的时间不稳定性
（映维网Nweon 2025年05月28日）现代VR头显需要大量的计算资源来实时渲染高分辨率的内容。所以，优先考虑效率变得至关重要，特别是对于一体机版本。系统消耗能量的一个重要源头是显示器，而调暗屏幕可以节省相当多的能源。
但是，这可能会导致显示内容中可见细节和对比度的损失。在一项研究中，瑞士提契诺大学团队提出了一种随时间调节亮度的技术，同时最大限度地减少可见细节的潜在损失，并避免明显的时间不稳定性。
概括来说，给定一个预定的功率预算和视频序列，可以通过亮度图像的子带分解来测量对比度损失，并离线优化每帧的亮度水平，以确保均匀的时间对比度损失。
功耗是硬件设计的一个基本轴，特别是对于便携式设备。电池寿命和计算能力形成了一个谨慎的平衡，有效利用电源可以直接有助于增加计算能力预算，以实现更逼真和交互式的应用。
在VR设备中，调暗屏幕是一种常见的节能方法，但它需要在功耗和图像质量之间进行权衡。分析表明，对于节能目标为30%的OLED架构，均匀调光在感知影响方面排名第二。另外，当节能目标超过60%时，均匀调光成为保持视觉质量的最有效方法。
对于常见的LCD，均匀调光是唯一能够在不造成显著感知质量损失的情况下将功耗降低50%的方法。所以，改进全局调光技术是在各种架构中推进节能显示设计的前景途径。然而，对亮度水平的实质性修正可能会降低内容的可见度和亮度对比度。
在一项研究中，瑞士提契诺大学团队提出了一种动态调节屏幕亮度以降低显示功耗的新技术。所述方法是一个基于Low Level人类视觉模型的优化问题，考虑感知亮度对比度。优化过程旨在实现三个目标之间的平衡。
首先，它旨在将功耗维持在指定的输入水平。其次，它寻求在整个序列中确保一致的亮度对比度损失。最后，它保证任何随时间变化的亮度不会判断成伪影，比如可见的闪烁。
团队专门为虚拟现实显示器设计了解决方案，并利用这样一个事实：沉浸在虚拟环境中的用户无法访问现实世界的刺激，对全局亮度变化的敏感度较低。团队通过主观的人类实验彻底验证了所述技术，并在实际硬件测量了它的功耗节省。
他们的目标是通过根据显示的内容智能地调暗屏幕，保持可见的对比度，从而实现显示器的特定平均功率预算。由于这种时间亮度调制或会导致可见的时间伪影，所以限制调制速率以保持平滑。
所述方法通过分析使用多波段频率分解建模的感知亮度对比度来量化可见对比度的损失。除了量化对比度损失的大小外，团队同时识别由于亮度降低而导致细节不可见的图像区域。然后，使用逐帧预测来优化整个视频序列离线的亮度调制。
实验证明，与在序列持续时间内均匀降低亮度的基线解决方案相比，所提出方法不仅提高了感知质量，而且可以提高任务性能。除了离线优化之外，研究人员同时提出了一个简单的在线解决方案，并实现了相同的目标。
团队指出，方法的有效性取决于内容。亮度和细节变化较小的序列获益较少。对方法的一个有趣的扩展将涉及使用序列中重要区域的附加信息来指导优化。这将使在特定帧中优先考虑对比度保存，同时在没有关键内容的帧中实现更积极的调光。
另外，实验使用了一个基于均匀背光的LCD面板的功耗模型。然而，这个模型并不适用于所有的显示技术。不过，所提出方法依然可以跨各种技术使用。但是，应该调整功耗模型，并且确切的节省量将根据具体技术而有所不同。
未来研究的一个有趣方向是扩展方法并利用显示器的局部调光能力。另一个令人兴奋的未来研究领域是探索跳眼抑制。
总的来说，新兴的VR技术对图像质量和性能的要求越来越高，所以电源效率是一个重大挑战。团队主要介绍了一种用于管理图像亮度随时间变化的新技术，以实现所需的功率预算，同时保持均匀的时间对比度损失。
研究人员提高了细节可见性和可感知的质量，并且不引入可感知的伪影。另外，他们通过各种感知实验广泛验证了所提出方法，并通过自定义硬件代理证实了节能声明。
