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到2020年市场对可穿戴设备的需求将增长三倍

2018年06月13日 08:50 次阅读

高清媒体消费正在经历双重增长,一是消费者数量的增加,二是向更加高清的内容过渡。增长动力来自日益普及、速度越来越快的互联网接入服务以及移动设备(手机、平板电脑、可穿戴设备等)的爆炸式增长。因此,当今的很多可穿戴设备都能处理高清媒体的消费。

即使按照最保守的估计,到2020年,市场对物联网(IoT) 和可穿戴设备的需求将增长三倍。这意味着全球将有500亿件设备。这将催生对新一代显示器驱动器和帧缓冲器(一种与传统显示器中所使用的内存不同的内存)的需求。虽然嵌入式RAM能够满足初代可穿戴设备的需要,但当今的高清和大型可穿戴显示器需要大得多的帧缓冲内存。这些要求不同于传统的PC和电视显示器,因为它们使用电池供电,能效是主要的设计约束条件。大多数最新的可穿戴设备将具备极高的空间效率和能效,以至于它们将能在充满电后连续工作数天甚至数周,同时还能完成各种复杂的操作。这就是我们为何需要新一代显示其驱动器的原因所在。

为了了解可穿戴设备的帧缓冲器要求,让我们首先研究一下图形系统的架构。每一个图形系统都由三个组件构成:硬件、图形库和一个使用它的应用。

到2020年市场对可穿戴设备的需求将增长三倍

图形库和应用由软件控制,而硬件则由一个帧缓冲器控制,后者是一个连续高吞吐量内存。帧缓冲器中的每一个存储单元对应屏幕上的一个像素。像素强度由其电压决定。

显示器的分辨率由以下因素决定:

扫描行数

每行的像素数

每个像素的位数

以1024x768 24位图像为例,它是PC最常用的屏幕分辨率。

1024 X 768 X 24 = 18.9Mb

这是帧缓冲器支持这种显示器所需的最小容量。尽管如此,如果它是一个具备视频功能的动态显示器,仅有一个这样容量的内存还不够。这给帧缓冲器提出了吞吐量要求。

对于上述分辨率下的一个每秒30帧(fps)的视频而言,最大吞吐量是:18.9 x 30 = 566Mbps。

如上所述,帧缓冲器中的每一个存储单元对应屏幕上的一个像素。对于一个n位彩色显示器而言,n位中的每一位是一个单独的位平面(例如,24位色有24个位平面)。N个存储单元将存储每个像素的状态,来自每个n位平面的二进制值被加载到存储器中的对应位置。最终的二进制数被诠释为0到2n – 1之间的一个强度值,然后被一个数模转换器转换为一个0到最大电压之间的模拟电压值,从而实现2n种强度。

两个因素决定了显示器所使用的帧缓冲器类型:容量和吞吐量。增加图像的分辨率需要更大的内存,而增加视频的fps需要更高的吞吐量。有两种方法满足这个要求:增加帧缓冲器的容量和吞吐量,或者通过增加帧缓冲器的容量降低吞吐量(例如,将前者增加一倍,将后者减半)。通过增加帧缓冲器的容量(通常是在一个芯片中集成多个帧缓冲器),我们能够降低吞吐量,因为芯片必需经历的输入-输出周期减少了。例如,将容量增加一倍后,两个帧可被同时存储在一个缓冲器中,这意味着给定时间内该缓冲器被调用/引用的次数减少了一半,因此实现了较低的吞吐量。因此,内存分为两类:高密度和高吞吐量。这方面的内容将在本文稍后讨论。

仔细观察Nvidia和AMD的最新一代计算机图形处理器(GPU)的规格后,我们发现内存容量大幅增加,通常达到数个GB。这是因为大多数现代GPU是为游戏和高清渲染应用而设计的,此外还有很多占用内存空间的额外功能:MSAA(使用采样频率成倍增加缓冲器的容量)、预取、影子缓冲器、延迟渲染和特效。即使窗口滚动等我们习以为常的功能也需要占用额外的缓冲空间。大多数游戏缓冲器采用三重缓冲(每个帧使用三个缓冲器)和HDR(正常的HDR深度是64位,而非24位)。很多这些高端GPU还支持多个高清显示器,这意味着为每个显示器内置一个专用缓冲器。

但是,由于它们的显示器较小,大多数可穿戴设备和便携设备还不需要这些功能。理想的方法是将MCU的嵌入式内存资源用作帧缓冲器。它将拥有最高的吞吐量,而且最容易实现。但是,对于可穿戴设备中的新一代显示器而言,大多数MCU的内存还不够。此外,日益增高的程序复杂性要求将更大的嵌入式内存用作MCU的一级高速缓存。对于大多数当代可穿戴设备而言,显示器的分辨率为QVGA(Quarter Video Graphics Array-四分之一视频图形阵列),而对于这些显示器而言,以下规格将够用:24位| 480*360 | 30fps。对于可穿戴设备的显示器而言,它们意味着每英寸像素数(ppi)达到300个。这种显示器对内存的要求是吞吐量为120 Mbps的4Mb内存。但是, 未来的设备将配备分辨率高得多的显示器,超过400 ppi,与众多最新一代的手机相当。对于尺寸相同的显示器而言,日益增高的ppi意味着帧缓冲器的容量也要相应增加。如上所述,有两种方法实现这个容量的帧缓冲器:吞吐量约为120 Mbps 的4Mb缓冲器或吞吐量约为30Mbps的16Mb缓冲器。在这两种方法中,小容量缓冲器具备众多好处-尺寸更小(芯片或CSP)、功耗更低、成本更低、选择更多(随着容量密度越来越大,厂商和产品种类会越来越少)。对于可穿戴设备而言,尺寸、功耗和成本是所有设备组件的最重要的决定因素。

应用最广泛的帧缓冲内存是动态RAM(DRAM),虽然常见的最高性能的内存是静态RAM(SRAM)。DRAM的功耗高于SRAM,吞吐量低于后者。虽然SRAM的性能极高,是最新一代便携设备的理想选择,但大多数电池支持型设备并未使用它们,这是因为SRAM的产品种类较少,仅有低密度产品,最大128Mb。SRAM存储单元的结构较复杂,由6个晶体管构成,而DRAM存储单元由1个晶体管 + 1个电容器构成。这就是SRAM在增加密度上受限的原因所在,而这已经被证明是其最大的局限性。虽然SRAM因这个局限性未被应用于传统的消费管家婆生活幽默设备(PC、电视、手机等),但考虑到可穿戴设备所需的帧缓冲内存容量较小,SRAM对于可穿戴设备而言并非坏事。此外,在这些设备中,较高的性能(较高的吞吐量等同于较低的功耗)也是SRAM的一大优势。

随着对高性能尤其是低功耗的需求的归来,曾被视为已绝迹的内存类型-SRAM-似乎要重振雄风。您可以阅读这篇文章 ,了解新一代可穿戴和物联网设备中的SRAM。文章阐述了SRAM超越帧缓冲的用途:从内存扩容到数据记录。

很多领先的SRAM厂商推出了一系列创新技术,主要是为了满足可穿戴系统的需求:从更高的可靠性到新的封装形式。在高清视频录制和处理领域,赛普拉斯也有一个不同凡反响的HD帧缓冲器系列。欲详细了解帧缓冲内存的配置和HD帧缓冲器系列,请参阅以下应用指南:在视频和成像应用中使用高密度可编程FIFO。

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智能产品已经走进了千家万户的生活中,在大部分人还沉浸在智能产品的娱乐功能中时,有人已经将智能产品和居...

发表于 2018-04-13 02:16 226次阅读
最适合老年群体穿戴的智能手表

这套舒适的睡衣竟然是一款可穿戴设备

向来喜欢恶搞的美国通信运营商T-Mobile在4月1日推出了全新产品,T-Mobile ONEsie...

发表于 2018-04-13 00:46 145次阅读
这套舒适的睡衣竟然是一款可穿戴设备

两种穿戴健身记录仪的方式

Misfit与时尚珠宝厂商BaubleBar合作推出两种穿戴Misfit Flash的时尚方式。Mi...

发表于 2018-04-13 00:33 143次阅读
两种穿戴健身记录仪的方式

MAX30003主要特性和优势

Maxim公司的MAX30003是用于可穿戴设备的超低功耗单路生物电势模拟前端(AFE)解决方案,提...

发表于 2018-04-12 08:48 141次阅读
MAX30003主要特性和优势

麻省理工新科技:不开口就能说话的耳机

这样一个耳机,几乎是我们过去幻想中存在的东西,现在却离我们不再遥远。 不用开口就能互相交流,我相信你...

发表于 2018-04-10 16:18 202次阅读
麻省理工新科技:不开口就能说话的耳机

日本Skeletonics外骨骼套装开售 穿上就...

近日,日本外骨骼制作公司Skeletonics发布了一款正式销售的外骨骼机型Skeletonics ...

发表于 2018-04-09 16:25 201次阅读
日本Skeletonics外骨骼套装开售 穿上就...

西安大学在柔性可穿戴设备研究领域更进一步

近日,西安交通大学贾春林科学家工作室,采用化学刻蚀的自组装1-3型纳米复合薄膜的方法,在柔性的云母衬...

发表于 2018-04-09 10:44 208次阅读
西安大学在柔性可穿戴设备研究领域更进一步

有了口罩净化器再也不用在北京吃免费雾霾

2017年5月4日,在北京生活的小伙伴绝对不会忘记的好日子,这一天我们都吃了免费的套餐,这样的日子随...

发表于 2018-04-09 00:42 135次阅读
有了口罩净化器再也不用在北京吃免费雾霾

华米黄汪:华米可穿戴设备了解一下?

成功上市之后,黄汪再一次和我们分享了一些新的思考。 我有大半年没敢在媒体说话了,上市之前有半年的静默...

发表于 2018-04-08 10:23 829次阅读
华米黄汪:华米可穿戴设备了解一下?

中国AMOLED总投资居世界第一

AMOLED是一种薄膜固态器件,这使得它更易于用于柔性显示。它的制造工艺相对简单,同时也减少了由于显...

发表于 2018-04-08 09:38 769次阅读
中国AMOLED总投资居世界第一

苹果与用户签订协议,收集心率数据,目的是为新品做...

苹果开始正式向用户收集信息,并且发送了心脏调查数据,当用户点击通知后Heart Study软件就会跳...

发表于 2018-04-06 12:30 957次阅读
苹果与用户签订协议,收集心率数据,目的是为新品做...

智能可穿戴设备处于逆境,不如看看苹果怎么说?

日前,苹果公布新一财季的财报,Apple Watch在2018 Q1取得了有史以来最好的销售成绩:新...

发表于 2018-04-06 12:12 909次阅读
智能可穿戴设备处于逆境,不如看看苹果怎么说?

苹果17年卖了1800万块智能手表,比16年多增...

据外媒报道,苹果智能手表正式开始了增长模式。市场研究公司Canalys刚刚发布的报告显示,在2017...

发表于 2018-04-06 11:30 2113次阅读
苹果17年卖了1800万块智能手表,比16年多增...

华米上市首日,市值达到6.56亿美元

华米科技在美国纽约证券交易所成功上市,股票代码为HMI,发行价为11美元,截止收盘,华米科技股价上涨...

发表于 2018-04-06 09:09 523次阅读
华米上市首日,市值达到6.56亿美元

可穿戴管家婆生活幽默设备利用体温发电新材料

在金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室,邰凯平研究员向记者介绍了这一新材料,据中科院金属研究所向...

发表于 2018-04-05 13:30 886次阅读
可穿戴管家婆生活幽默设备利用体温发电新材料

高通已经放弃智能手表?处理器已两年未更迭

虽然大部分的旗舰处理器芯片的更迭周期仅有一年时间,Wear 2100已经迎来两周岁的生日。

发表于 2018-04-05 09:30 1173次阅读
高通已经放弃智能手表?处理器已两年未更迭

性价比之王的小米手环3终于要来了

2014年7月22日下午4点,小米正式发布了第一代小米手环。作为一款智能穿戴产品,小米手环的诞生简直...

发表于 2018-04-05 09:09 2146次阅读
性价比之王的小米手环3终于要来了

苹果正在打造一款防水的蓝牙耳机

彭博社援引知情人士的消息称,苹果公司正在着手对其无线耳机AirPods进行升级。

发表于 2018-04-04 15:46 1096次阅读
苹果正在打造一款防水的蓝牙耳机

Apple Watch助力苹果创新高

在2016年,苹果“其他产品”类目总营收达到110亿美元;不过 Guggenheim的分析师Robe...

发表于 2018-04-04 15:39 752次阅读
Apple Watch助力苹果创新高

诺基亚宣布开始研究可穿戴设备其数字健康业务的战略...

Withings系列诺基亚在2016年收购了法国管家婆生活幽默公司Withings,一年并重新命名为诺基亚健康...

发表于 2018-04-04 15:35 621次阅读
诺基亚宣布开始研究可穿戴设备其数字健康业务的战略...

智能手表厂商Fitbit净亏损为4550万美元

智能手表厂商Fitbit发布了2017年第四季度及全年财务报告。

发表于 2018-04-04 15:04 445次阅读
智能手表厂商Fitbit净亏损为4550万美元

Fitbit与adidas合作发布新款智能手表

Fitbit是一家发展智能穿戴公司的美国厂商,旗下产品有着不错的销量,在今年的MWC展会上,Fitb...

发表于 2018-04-04 14:58 630次阅读
Fitbit与adidas合作发布新款智能手表

Fitbit首席执行官表示:打算推出一款“更具吸...

Fitbit 首席执行官 James Park 表示,他们打算在 2018 年推出一款“更具吸引力”...

发表于 2018-04-04 14:54 588次阅读
Fitbit首席执行官表示:打算推出一款“更具吸...

智能穿戴分论坛:华为、高通携手IDT等名企分享主流可穿戴解决方案

发表于 2017-11-23 16:08 7450次阅读
智能穿戴分论坛:华为、高通携手IDT等名企分享主流可穿戴解决方案

预示未来一些可穿戴设备可以做到永不断电

发表于 2017-07-10 11:28 1112次阅读
预示未来一些可穿戴设备可以做到永不断电