再聊电视中的画质芯片：如何定义画质芯片？为何大家认知有偏差？

关于电视中的画质芯片，我们在过去数年里多多少少在不同的场景中都提到，但是我们的确没有去做一个系统化的介绍。主要是这个问题一方面比较复杂，大众容易被带节奏，不管带节奏的是厂商还是某个人；另一方面画质芯片现在方案的确比较多，没有统一的模式，想要讲清楚也比较难。不过因为最近关于这部分的争议的确不少，所以我们觉得还是有必要再来说说，至少将我们理解的“画质芯片”再和大家讨论一下！

实际上在2022年的时候，我们就针对画质芯片比较深入的谈过一次。不过随着和厂商以及工程师接触得更多，同时对芯片的理解力提升，所以这次对于画质芯片的讨论，和四年前的内容并不冲突，但会更为深入。另外为了方便大家的阅读和理解，这次我们更直接一点，使用Q/A的问答方式来展现。当然我们还是要强调，很多内容是基于我们自己的理解，可能会有遗漏甚至错误，也希望大家和我们沟通交流，并且对内容进行指正。

什么是电视画质芯片？

先要明确电视画质芯片的定义。在我们看来，凡是电视内拥有图像处理能力的芯片，都可以称之为画质芯片。按照现在各家品牌的宣传，以及电视的结构而言，我们还可以相对扩展一下，将其设定两个前提。首先在芯片结构上，多数为ASIC结构，其次拥有厂商自己的独立算法IP。但总的来说，电视中只要负责处理画质部分的芯片，都可以被广义的称之为画质芯片。这其中当然也包括了主SoC芯片，比如联发科的MT9655；或者三星、LG自己设计的SoC芯片。所以过去一段时间，很多电视厂商直接将自己的电视SoC进行包装称之为画质芯片，当然也是没错的。但这种和大众认知中的“独立画质芯片”是有区别的。

什么是独立画质芯片？

如何定义独立画质芯片，是个让人头疼的事情，因为现在的电视芯片的设计方案太多，所以不同用户之间的认知也有很大偏差。在一部分人看来，只负责画质处理，不负责其他功能如TCON以及BCON的芯片，就叫独立画质芯片。不过在我们看来，任何电视SoC之外的芯片，只要有厂商独有的画质引擎算法IP，它都可以称之为独立画质芯片。这是因为目前很多拥有电视品牌自己算法IP的画质芯片，都集成了TCON功能，所以纯粹只负责画质运算处理的芯片相对较少了，总不能因为少数案例，就直接否定其他产品的设计方案吧？

索尼过去一些机型中的XR芯片就有一个纯粹没有其他功能的画质芯片，TCL某些旗舰机型也拥有单独的画质芯片。但是像大多数时候海信、TCL以及更多品牌的机型，他们的画质芯片其实很多时候就是带画质算法IP的超级TCON芯片。只是厂商在宣传时不会去刻意渲染这部分，而且用户对于这些细节也不是很清楚。所以我们觉得大家统一一个思路，免得在这上面起过多的争执，把除了SoC之外，也能负责画质处理的芯片都看做独立画质芯片，是比较符合现状同时也比较客观的说法。

如果说SoC也是画质芯片，那独立画质芯片的意义何在？

如果拆机的话，就会发现一般使用联发科芯片的电视，现在基本上都有自己单独的画质芯片了，当然也包括了含画质算法IP的TCON芯片；但是三星和LG自研发的电视芯片，基本就是一个单芯片方案了。这其中有商业因素的考量，也有实际算力和功能需求的考量。当然很重要的一点是通用公版芯片以及自研发非通用芯片的区别。

比如联发科、晶晨、瑞昱以及联咏这些为电视品牌提供SoC芯片的厂商，我们都称之为通用电视芯片供应商，不管是TCL、海信、飞利浦、松下拿到的同型号芯片都是相同的，这就意味着如果作为画质芯片，大家的电视在画质引擎算法IP上就没区别了，画质高低全靠自己的理解，上限和下限没有区别，这样就体现不出不同品牌之间的差异。所以从商业考量而言，厂商要保持自己的品牌溢价和核心竞争力，一定要最核心的独家画质算法IP掌握在自己手里，所以厂商自己流片在SoC之外做独立画质芯片，也是保证自己的利益。而三星和LG的SoC芯片都是自己研发不对外提供，别人也拿不到它的画质算法，所以他们可以将所有功能包括独有的画质引擎都放在自己的SoC中，不需要单独再去做独立画质芯片了。

另外一个原因是哪怕公版的SoC 算力再大，它也需要同时处理 CPU、GPU、音频解码、网络传输等工作，而画质处理是一项吞吐量巨大、高并发的任务。与其让SoC芯片同时兼顾处理画质，还不如在专门做一颗针对图像像素矩阵优化、结构单一的独立画质芯片，这样在功耗、发热量和电路效率表现更好。以前像索尼这样的厂商，也曾使用过SoC兼顾画质处理的单芯片方案，结果功能部分直接翻车，最后也老老实实回到单独用独立画质芯片来处理画质的方案。

当然这里也有例外，虽然联发科做公版的SoC销售给各大电视厂商，但也有厂商在公版SoC的基础上进行定制，将自家独有的画质算法IP集成进去，比如飞利浦过去某款机型的SoC就是定制版，其他电视品牌用不到。这就有点类似LG和三星自己研发主SoC芯片的味道了。不过从成本角度考虑，如果电视在一定周期内销量足够大，那么在这个周期内自己流片做一颗画质芯片是比较划算的。

独立画质芯片是否需要单独PCB承载？

一般我们拆解电视，会发现电视有多个PCB，按照我们的说法一般有主板、逻辑板以及电源板。其中主板上的芯片就是SoC芯片，逻辑板上的芯片一般是TCON芯片，那么是不是意味着独立画质芯片（不管有没有TCON功能）都需要一个单独的PCB承载呢？答案是否定的……现在厂商的方案太多，其实我们也很难说哪种方案是最合适的。

比较常见的就是主板加逻辑板，两种芯片各自一个PCB，厂商的画质算法IP就直接集成在TCON芯片中，TCL、松下、海信等很多厂商的电视都看得到这种方案；也有像Q10M、Q10L这样内部除了电源板还有三个PCB，分别搭载三颗不同的芯片，比如联发科SoC、TCON芯片以及画质芯片。另外我们也见过一个PCB内有两种芯片的，比如索尼一些机型，画质芯片和SoC就是集成在一个PCB上。

不过从经济角度而言，可能将所有芯片都集成在一个PCB上是比较合适的，这部分就看厂商如何设计布局了。有头部厂商的工程师告诉我们，最好就是把所有芯片集成在一个PCB上，甚至后面有可能成为一种高端产品的主流模式，画质功能不缩减，同时成本也能节约点，工作效率还比现在通过排线连接几个PCB更高。只不过这也需要大量的试错，不但要考虑PCB设计、电气性能等方面，也涉及到芯片的稳定性。

实事求是的说，不同厂商的方案都不相同，甚至相同厂商在不同机型上的设计也不一样，我们也很难去评判不同设计的优劣。只是我们肯定不能简单说电视内部PCB越多或者越少，电视的效果就一定更好。不过由于不是每个厂商都有设计以及生产SoC的能力，所以对于多数厂商而言，如果在个公版SoC之外，还能拥有独立的画质芯片，至少能说明这厂商在画质研发上是有自己的想法和独有的一些东西。

画质算法到底可以放到电视哪些芯片中？

不管厂商如何吹得天花乱坠，通常厂商自己的算法IP只可能放在电视内部的四颗芯片中，分别是SoC、TCON芯片、BCON芯片以及单独无其他功能的纯画质芯片，如果是OLED电视的话，当然就不用考虑BCON芯片了。当然这几种方案各有优劣，而且就像我们说的，直接将SoC芯片当做画质芯片来主要处理画质，现在至少在中高端电视上不是一个大家的选择。

如果不做定制，用通用公版SoC芯片来做画质处理，最大的优点当然就是成本最低以及系统集成度高，所有包括TCON等功能都集成在一起，厂商拿供应商已集成了的画质算法去做画质处理，或者在大算力的NPU上跑软件算法。当然这种情况画质处理就得和系统去抢算力和带宽，而且没什么独家的算法IP可谈，一些功能实现起也相对吃力。

放在单独的画质芯片中是不错的选择，自己流片自己掌握画质算法IP，有自己的技术壁垒。不过要么ASIC架构芯片流片成本不低，一颗芯片要用好多年；要么就用单颗成本极高的现成可编程FPGA芯片……当然算力独享且不影响系统自然是优点，但也对电路设计和信号延迟的要求极高，毕竟多了一颗芯片信号转发。

将画质算法放到TCON芯片部分也是一个方案，或者说做一个带TCON功能的画质芯片，也是现在我们常见的设计。这种设计的画质芯片是很适合做画面补偿、动态残影消除、OLED防烧屏位移等跟屏幕、像素物理特性强相关的算法。当然传统TCON芯片本身的算力有限，在AI时代也跑不了什么较大的模型，所以现在很多厂商做画质芯片，都顺带结合了TCON功能，顺序我们还是要弄清楚才行。

至于Mini LED电视时代，一些厂商将自己独有的控光算法放在BCON芯片中，这种算是“控光智能强化”？不过哪怕是厂商的独有算法IP，也只用于背光而无法涉足到色彩、噪点等要素……但是这部分也会涉及到如光晕抑制、瞬态响应等画面表现，如果有厂商自己的算法，比如什么16bit调光算法什么的，那理论上说是画质芯片似乎也没有问题。从这个角度而言，一个电视中如果独立存在单独画质芯片、TCON芯片以及BCON芯片，将他们都称为画质芯片也不是问题，厂商也可以在宣传上做更多的文章……个人感觉以后画质芯片的演化还是高度集成的趋势。

如果有独立画质芯片，是不是意味着画质算法可以升级以及迭代？

直接说答案：大多数时候是不行的！其实无论是ARM架构的主SoC，还是大家自己流片的画质芯片，实际从类型而言大多数都是ASIC芯片，这和ARM、Risc-V这些芯片架构没有联系。简单来说，ASIC芯片它是“专用芯片”，在设计制造时，电路就已经固化在晶圆上了，一旦流片出厂终生无法修改。换句话说，当画质算法确定后，流片出厂这颗画质芯片的算法就刻在了芯片的电路中，彻底固化了。

所以很多时候如果画质芯片本身有了问题，是很让人头疼的事儿，特别是一些关于底层结构的问题，基本上就只能干瞪眼了，想要在原有算法上增添新的东西也无法实现。这就是为什么很多电视厂商隔几代产品后，画质芯片都不同的原因。如果可以任意迭代画质算法，那索尼就不会把X1画质芯片升级到XR画质芯片了。当然从这个角度而言，也需要厂商在设计画质芯片的时候，就要想得更长远。由于芯片流片费用非常高，所以要想降低成本，厂商就要将这颗芯片尽量多的应用在更多机型上，这样分摊下来单颗ASIC芯片的成本就摊薄了。当然换一个角度考虑，如果一个电视厂商一年卖不了多少台电视，自己还要去流片做画质芯片，那就不理智了。

那我们日常电视所谓的OTA升级改善画质是怎么回事呢？这里要注意，改善画质不代表要对算法进行迭代和颠覆。实际上ASIC芯片的电路虽然是固定死的，但电路里的参数和运行指令则是灵活可修改的。厂商在遇到一些问题的时候，可以改变芯片寄存器中的参数，或者对控制器、NPU进行微代码升级，遇到一些硬件上的BUG，甚至可以通过软件层面的“绕行”来进行修复。特别是解决一些硬件BUG，如果因为电路固化无法用常规手段解决，那么通过软件绕过有问题的功能模块，而使用CPU或者GPU去模拟计算相应的功能从而解决BUG，是非常有效的手段，虽然会消耗更多的算力。多说一句，海信的H7画质芯片虽然是Risc-V指令架构，但也是一种ASIC芯片。

至于为什么我们说大多数画质芯片是ASIC，因为的确有少部分产品使用FPGA架构的芯片。相对于ASIC电路固死专用的思路，FPGA实际上最大的差异就是在可编程上，芯片面积大成本高，单颗就是几美元至几十美元。FPGA芯片内部由大量的逻辑块和可编程连线组成，可随时通过编程改变功能、用途，当然改变画质算法也不在话下。所以很多厂商前期都是在FPGA芯片上做验证，验证觉得差不多了，再将这套算法用在ASIC芯片上。

因为成本很高，所以如果厂商电视销量大，那么用FPGA芯片就不划算了。但是如果厂商某些高端机型（显示器或者电视）每年就销售个几千上万台，那么用FPGA就比较划算，这样算下来成本反而会降低，当然这种情况相对比较少了，毕竟厂商不需要每代电视都更换一种画质算法，流片一次用好几年的情况反而是最常见的！打个比方，联发科的Pentonic 800眼瞅着就要奔五年去了，粗略估计一下上千万台电视应该都用了这颗芯片吧……

写在最后

这次其实说得比较零碎，因为这部分可说的东西太多，但我们的确不是专业的芯片工程师，我们了解的东西有局限性，我们只能尽自己理解的部分，希望能简单通俗地为大家尽量说明白一些，甚至我们认为一定会有不同的声音，当然这是好事！其实我们更多还是希望大家对于画质芯片的理解上，有自己的思考，而不是只跟着厂商的宣传和话术走，至于谁的理解更为正确？这个在我们看来不是最重要的，最重要的是我们的理解不要偏离实际太远！

我们以前一直表达的概念是，只要电视有厂商自己的画质引擎算法IP，是不是完全独立没有其他功能的画质芯片重要性就会降低！毕竟在这个时代，高集成化是一个趋势。何况在我们的理解中，像SoC之外带有TCON功能的画质芯片，也是真正的独立画质芯片。不过最终如何，还是看电视表达的出来的效果，另外就算大家都有画质芯片，谁的算法IP更胜一筹实际上也更为重要。