写下本文的原因是因为今天在微博上看到了一篇奇文:「游戏手机中的 DLSS，浅谈 Pixelworks X5 Pro 这颗图像处理芯片」，文章的主要内容是介绍 MEMC 如何神奇的提升了帧率，并提高了游戏体验的。
作为一个与屏幕打交道差不多十年的工程师，从原理上介绍一下 MEMC 与 QSYNC，当你理解了原理后应该就会明白，MEMC 与 QSYNC 到底哪个才是游戏手机需要的。
MEMC
MEMC 的全程叫做 Motion Estimation and Motion Compensation，顾名思义是运动预估与补偿，常见于电视当中近几年也逐步被高端手机引入。
MEMC 的原理是通过算法，在正常画面 N 和画面 N+1 之间通过计算得到插帧，来让画面变化更加顺滑和平顺。对于常见的24/30甚至60帧的视频，通过 MEMC 技术在60/120Hz 刷新率的显示器与电视上播放，会得到更加顺滑的效果。
▼MEMC 原理示意
当然 MEMC 也并非完美，由于算法是需要预估(Estimation)的，所以算法不够好或者某些特定条件下，经过 MEMC 的视频会出现一些纰漏，这在很多对高端电视的评测中都有提及这里就不再赘述了。
我们今天主要要谈的是，为什么游戏中几乎没有厂商会提 MEMC 呢，是 NVIDIA、AMD、Intel 这些 GPU 厂商的工程师不够聪明吗？答案是 MEMC 需要付出的一个代价——延迟
MEMC 需要根据两帧画面去计算中间帧，在使用的时候需要将 N 和N+1 帧的画面存到 Frame Buffer(帧缓存)当中，计算完插帧后再输出对应的画面，这就意味着 MEMC 会带来更大的延迟。
一般来说 MEMC 算法可能会带来1~2帧的延迟(不同的 MEMC 算法与处理方式不同)，那么对于不同的帧率我们可以简单的计算出 MEMC 带来的延迟:
- 30帧插60帧:1~2*1/30=33.33ms~66.67ms
- 45帧插90帧:1~2*1/45=22.22ms~44.44ms
- 60帧插120帧:1~2*1/60=16.67ms~33.33ms
对于游戏来说 16.67~66.67ms 已经是非常大的值了，尤其是和平精英或者 CF 手游这种 FPS/TPS 游戏，这种延迟带来的体验退步基本是不可接受的。所以在 PC 平台你没有看到 NVIDIA、AMD 亦或是 Intel 将任何 MEMC 技术用于游戏，GPU 厂家提供的提高帧率方案一般也都是 DLSS 或是智能渲染的办法。
QSYNC(FREESYNC,G-Sync,AdaptiveSync,VRR)
由于高通没有可以公开的 QSYNC 资料，这里我们以 AMD 的 FREESYNC PROJECT 白皮书来介绍 PC GPU 厂商是如何提高游戏体验的。常见的 SYNC 技术有三种:FREESYNC(AMD)、G-Sync(NVIDIA)、AdaptiveSync(VRR,DP 协会以及 Intel)，三者在具体实现上有细微的差异，但是核心做法都是相同的，通过调整显示画面间的 VBLANK(垂直/帧间间隙)来调整刷新率，以达到垂直同步、无画面撕裂和低延时的效果。
▼FREESYNC 原理示意
一般意义上来说在显示器领域，无论 AMD、NVIDIA 还是 Intel 都会使用调节 VBLANK(帧与帧间的时间间隔)，但为什么这么多年手机领域却看不到类似的技术呢？
其实高通很早就开发了 QSYNC 技术，它的原理与 AMD、NVIDIA 以及 Intel 的技术是类似的，但是它们在手机上应用都会遇到一个严重的问题——亮度变化。PC 领域无论是笔记本还是显示器都使用 LCD(薄膜液晶显示器件)，它的一大优势就是电压驱动(电压决定亮度)，当 VBLANK 变大时屏幕的亮度基本是不变的，这样就可以做到可变刷新率的同时不影响显示效果。
而 OLED 屏幕是电流驱动型(电流决定亮度)，因此当帧率剧烈变化时，需要保证像素点中的电流精确不变，这对于漏电流很大的 LTPS(低温多晶硅) 来说基本是不可能的。所以一般 OLED 屏幕的可变刷新率范围很低，为了保证屏幕画质最低刷新率一般不会低于60Hz。
▼Samsung Display OLED
如何实现 OLED 超大刷新率范围?目前唯一的方案就是 LTPO 技术，通过在 LTPS 工艺中加入氧化物晶体管(Oxide，一种漏电率极低的晶体管)，来让不同刷新率下屏幕亮度可以精确一致。当120Hz 屏幕最低可以降低到 48Hz 甚至 24Hz(实际上今年三星屏幕做到了最低1Hz)，高通的 QSYNC 也就可以开始在手机端真正应用了。
当然如果想要同时做到低频(节省功耗)、低延迟的体验，还需要屏幕的驱动 IC 支持 CMD Mode 以及 SOC 联动调试，首批产品应该是 OPPO Find X3 系列以及一加9系列。
关于高通的 QSYNC 在手机上如何实现，感兴趣的读者可以参考知乎@沧浪之水的几篇文章:
- VSync与屏幕撕裂
- Android系统上的操控延时
- Android上的FreeSync（下）实现方法
总结，游戏手机到底需要什么?
本文并不是简单的 MEMC 无用论，对于单机游戏以及响应时间要求不高的游戏，MEMC 确实可以提升画面的流畅度，但是它的缺点——增加延迟依然是不可忽视的。厂商和媒体铺天盖地宣传只说好处，决口不提代价是不可取的，用户实际使用时一定会发现问题的。
我心目中的理想游戏手机应该是直屏(曲面屏手感差)+高刷屏幕+QSYNC/类似技术降低延迟，可惜目前 LTPO 技术只有高端机才能配备，而这些高端手机往往为了外观选择曲面，对于真正的手游玩家来说只能是遗憾。
好了，本篇短文到此结束，我们下篇文章再见~
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