参考文章:
有趣的屏幕省电技术:Intel DPST动态节能技术
DRRS 支持
一台笔记本电脑什么部分最耗电?当然是屏幕了,据Intel研究( DPST技术介绍),一台超薄本,在典型使用场景下,耗电分解如下:
可以看到,在通常使用中,显示屏幕几乎耗费了三分之一的电力!这也是为什么,我们笔电开发中,对省电最直接的度量标准是开屏待机时间(Idle-screen-on time)的原因了。对此,Intel有很多有趣的屏幕省电技术,如DPST(Display Power Saving Technology)、DRRS(Display Refresh Rate Swithing)、PSR(Panel Self-Refresh)等技术。
1 DPST
这些技术的着力点各有不同,DPST着力点主要在背光部分。据测算在200尼特亮度的时候,背光部分占据笔电Panel整体耗电量的80%;在60尼特的时候,也占据Panel的67%的耗电量,可谓是大头中的大头。对此,显卡厂商有很多方案方案,如N卡的DIDIM。Intel的DPST号称能够无感节省25%的电力,那它是怎么做到的呢?这个要从笔电的Panel的原理讲起。
1.1 显示器Panel的原理
一个普通的LCD显示屏由四部分组成:电路层、背光层、液晶层和表层。
LCD显示器的真正发光的部分是背光(Backlight)层,它发出均匀的面状白光(LED是点状光);液晶层根据每个点的色彩和亮度信息,对光线进行偏转,由于对三原色不同光线偏转率不同,从而影响不同点最后的颜色。液晶层实际上是个耗散层,如白色就让三原色等量的透过;纯黑色则遮蔽三原色;纯红色则红光透过率高,而其他两个颜色遮蔽等等。理解这点对理解DPST的原理相当重要。
1.2 DPST的工作原理
背光是功耗的大头,降低背光亮度就能省电。但降低背光就会导致图像整体变暗,就像我们手动调节屏幕亮度一样,对使用体验有很大影响。有没有办法即降低背光亮度,又不影响使用体验呢?
有减就要有增才能保证结果不变,要不影响摄入我们眼睛的光强,排除掉大家原地变异,瞳孔忽然变大这种不可能以后,那就需要对光传播路线的其他部分进行补偿。既然知道液晶层是个纯耗散层,光是由背光提供的,液晶层只是提供偏转和遮蔽功能,那么少一些偏转,让更多的光通过,不就可以补偿背光的减弱了吗?不错,这就是DPST的原理:
参考资料1是Intel的工程在IEEE上发表的Paper,详细介绍了DPST的原理。图片上部分是普通的情况,正常背光,落叶照片在液晶层每个点的选择性偏转下,显示的结果在右上部;图片下面是开启DPST后的情况,背光减弱后,通过让整体图片每个点少遮住的调节,也就是相当于将原图片调亮一点来进行补偿,结果显示在右下部。两种情况最后结果肉眼看起来相差不大,不影响使用体验。那么具体是怎么调节每个色点呢?
其实相当简单粗暴。大家都知道,图形显示是GPU里面的Framebuffer通过Display Engine搬运到Panel上的,每个LCD上的色点对应FrameBuffer里的一个色点(如真彩一个点占据32位bit)。DPST通过不停扫描(每秒好多次)FrameBuffer,将FrameBuffer中的每个点根据图形分析算法,改浅色一点,从而增加光通过量来进行补偿的。
1.3 DPST的调节与关闭
DPST出现的很早,最早记得还是在GM965的时候,到现在已经是DPST 7.x了。它对大多数情况下适应良好,但对于某些色阶差距很大的图像情况下,还是有些影响的。网上有很多问如何关闭DPST的问题,最根本的方法是在BIOS里面关闭,而比较方便的方法是在Intel的GPU Control Panel里面关闭。
2 DRRS
DRRS(Display Refresh Rate Switching)是通过降低笔记本上内置屏幕刷新率达到省电的目的。因为很多时候用户并不是在播放3D或电影这样需要高刷新率的媒体。当用户处于电池模式下,处理邮件或使用其他标准办公软件时,或者浏览网页、社交媒体网站时,并不需要很高的刷新率,这时就可以动态降低刷新率来降低功耗。
具体分两种:
1.Static DRRS
2.Seamless DRRS(SDRRS)
**Static DRRS:**当使用Battery/DC Mode的时候使用最低刷新率;当使用Adapter/AC Mode的时候使用最高刷新率。其中的最低刷新率和最高刷新率是Panel的EDID给定的。无论是为支持PSR的Panel都可以支持这个模式。当切换不同的频率时,会黑屏一下。
实现要求:EDID中有两套模式信息,他们Pixel Clock不同其余参数相同。同时VBT中的OS Graphics Driver Configtuaration ->PowerConservation-> Intel Display Refresh Rate Switching (DRRS) 必须 Eanble . Intergrated Display Configturation 里面激活的 Panel 中的 DPS Panel Type 需要设置为 Static DRRS。
Seamless DRRS: 在Battery/DC Mode下,当使用画面不动时候维持最低刷新频率; 当使用画面有变化的时候使用最高刷新频率。其中的最低频率和最高频率是Panel 的 EDID 给定的。在切换频率的时候不会有黑屏的现象。
要求: EDID 中有两套模式信息,他们 Pixel Clock 不同其余参数相同。同时 VBT 中的 OS Graphics Driver Configtuaration ->PowerConservation-> Intel Display Refresh Rate Switching (DRRS)必须 Eanble . Intergrated Display Configturation 里面激活的 Panel 中的 DPS Panel Type 需要设置为 Seamless 。同时 Panel的 EDID Byte 18h Bit0 必须为 1.
3 PSR
The panel self-refresh (PSR) feature, typically used for embedded display port (eDP) displays, allows the SOC to go to lower standby states (S0iX) when the system is idle but the display is on. The PSR achieves this by completely eliminating the display refresh requests to the DDR memory as long as the frame buffer for that display is unchanged. In such cases, the PSR stops the display engine from fetching data from external memory and turns off the display engine.
4 LPSP
Low-power single pipe is a power conservation feature that helps save power by keeping the inactive pipes powered OFF. This feature is enabled only in a single display configuration without any scaling functionalities. This feature is supported from 4th Generation Intel® Core™ processor family onwards. LPSP is achieved by keeping a single pipe enabled during eDP* only with minimal display pipeline support. This feature is panel independent and works with any eDP panel (port A) in single display mode.
5 Intel® S2DDT
Intel® S2DDT(Intel® Smart 2D Display Technology) reduces display refresh memory traffic by reducing memory reads required for display refresh. Power consumption is reduced by less accesses to the IMC. Intel S2DDT is only enabled in single pipe mode.
Intel® S2DDT is most effective with:
Display images well suited to compression, such as text windows, slide shows, and so on. Poor examples are 3D games.
Static screens such as screens with significant portions of the background showing 2D applications, processor benchmarks, and so on, or conditions when the processor is idle. Poor examples are full-screen 3D games and benchmarks that flip the display image at or near display refresh rates.
其他
1.根据显示内容自适应亮度
Windows11操作系统可以根据内置屏幕上显示的内容自动调整屏幕亮度和对比度(亮度调整时,亮度设置的值不会变)。 例如,如果你正在观看的视频具有深色场景,后跟较亮的场景 (例如,显示一个明亮阳光充足的) ,则亮度和对比度可能会变化。 这是正常情况。
内容自适应亮度控制提供理想的亮度和对比度级别,同时节省电源和延长电池寿命。
2.根据光环境调整亮度
如果电脑有光感传感器,亮度还可以通过环境光来调整亮度。