如何评价 1 月 11 日海信正式发布的国内首颗全自研 AI 8K ..._ZNDS问答

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2022 年 1 月 11 日，海信正式推出中国首颗全自研 8K AI 画质芯片，全面覆盖 2K / 4K / 8K，60Hz / 120Hz 画质处理能力。这颗芯片目前已经应用于整机产品，刚刚结束的 CES2022 上，海信推出搭载自研 8K 画质芯片的 MiniLED 电视机 85U9H。

前段时间一直在研究电视芯片，刚好看到了海信这款，虽然目前还没有大量量产电视搭载，但是从功能和参数上看，这款芯片不论是放在全球电视产业链的范围里看，还是放在中国电视产业里看，都是一款影响很大、素质很强的芯片。
首先，先从全球电视产业链看，电视芯片的作用越来越大。
纵观全球电视市场过去二十年的发展，机身一直朝着扁平化、大屏化的趋势发展，这一切都得益于显示面板制造技术的不断发展。

比如说，小时候家里的电视、电脑都是“大屁股”样式。但随着液晶显示面板在体积、色彩和亮度等方面的进步，电视产业的竞争，已经转向了芯片的竞争。

从全球产业链看，画质芯片的好坏和电视产品的竞争力有很大关系。因为好的芯片已经成为了打造电视高音画品质的必要因素了。比如说日本品牌索尼就积极的和台积电共同打造了X1电视芯片，为其电视画质在算力层面铺路。海信在显示芯片领域布局其实已经拥有了强大的竞争力。
从全球电视产业链看，海信能够推出8K AI画质芯片，其研发能力和技术视野是电视主机厂里难得的。
从时间上看，虽然电视芯片竞争开始于近年，但是海信对电视芯片的布局却早在22年前。
在过去二十多年时间里，海信已经推出4代画质芯片。这次发布的8K AI画质芯片也刚好是国内首颗该类型芯片。从国内产业链上看，海信这款产品在国内电视机产业非常有代表作用，给海信参与全球竞争提供了更强的内力。这就是海信技术视野超前的体现。

但要看研发实力，还得看海信信芯这颗8K AI画质芯片，在画质处理、AI能力、整体功能和素质上的领先之处。

第一是看它的画质处理能力。
目前的旗舰电视在画质上的优势分别表现在以下几点：清晰度高、能够进行背光分区控制、色彩表现力强、对比度高等。清晰度高意味着画面像素点更多、画面更锐利，能够进行背光分区控制可以充分利用显示屏的高亮度部分营造更好的HDR效果，等等。
而想要实现我说的这几点，除了需要高素质的显示面板，还需要芯片对片源进行解码、对画面进行预处理和画面输出，才能得到不错的现实效果。
而海信信芯8K AI芯片能够进行8K画质解码、支持3300万以上像素的精确重构，在面对高清片源时没有压力。其次还能进行26880个分区控制，大大提高了未来电视分区控制背光能力的上限，对于画面明暗差距非常大的片源来说，画面细节能表现的更充分、整体更有层次。
其次在色彩方面，海信信芯8K AI芯片支持48bit色深。这已经远超出目前许多显示面板10bit的色深水平，能更好的输出色彩细腻、过渡平滑的画面，比如说同样一副晚霞的画面，在海信信芯8K的处理下，晚霞中红与白的色彩交替过渡就会更自然。也就意味着这款芯片在一些画质处理能力上，具备的能力远超目前主流旗舰面板的上限，这款芯片实际的应用周期和寿命想必也会很长。
第二是看它的AI能力和应用场景。
AI是最近两年在手机和智能家居上都非常火的概念，但是电视芯片的AI并不同于互联、语音助手这样的交互功能，对于电视来说，AI仍然可以直接服务于显示效果。

比如说，海信信芯8K AI芯片的AI能力可以作用于画质，其中 AI感知画质算法能够利用 AI场景和对象检测前沿技术，可以做到实时自动优化处理。目前虽然不少电视都带“画质增强”技术，但实际原理大多是对画面进行统一性调节，使得画面细节更清晰，但画面色彩与明暗层次未必有质量保障。海信信芯8K AI芯片中的“AI”，我认为有机会将画质优化做到一个更高的水平上去，让AI芯片成为新的画质芯片中的主流。

第三是看它的整体素质。
除了画质和AI，其实还有许多消费者关心的细节。例如消费者近年来对“高刷新率”情有独钟，目前虽然有些电视能够对画面进行运动补偿，但是几乎都是建立在4K以下，比如说2K或者1080P分辨率的画质基础上的。这就会让许多消费者十分尴尬，比如说要么选择1080P的带运动补偿画面，要么选择4K高清、但不带运动补偿的画面。在清晰度和流畅度之间，旗舰产品的消费者目前还只能二选一。
海信信芯8K AI芯片能够实现8K 120Hz运动清晰度补偿，即便是将来应对超高清画面，也能做到有效的补帧，这一点对一些超大屏高清电视来说非常有用，因为运动补偿就是要让画面变得更加流畅丝滑、减少卡顿、拖影，在大屏高清电视上这样的技术加成效果更好，会让画面更加清晰连贯，让人在家就能获得更加身临其境的沉浸式观影、观剧体验。
所以站在电视行业的产业链中看，从产品素质上看，海信信芯8K AI芯片，其竞争力是非常足的。特别是在画质处理方面的色彩色深能力、AI画质提升能力以及8K清晰度下的高刷新率MEMC运动补偿能力，都已经超出了目前行业中主流旗舰电视所能达到的体验水平，为电视面板显示能力的提升都留出了许多空间，是领先于行业应用的。这也是海信信芯多年坚持的成就。

而就是因为其能够领先于产业链的应用，所以海信信芯8K AI芯片才能作为中国制造业品牌核心科技的一个代表，实际上不管是从增强海信自身电视机产品竞争力，还是从增强中国电视行业内力的角度来说，海信信芯8K AI芯片都起到了一个带动的作用。
而且这样一颗算力强大、综合素质高的芯片，实际的应用场景也可以非常广泛，不仅能应用在民用电视上，而且也能满足专业监视、医疗显示器对视频信号高精度还原的要求，实际上还能带动其他相关行业的发展。现代科技离不开芯片的发展，所以千万不要小看这一枚8K AI芯片，它意味着海信在显示领域的竞争中，已经超越了绝大多数品牌，有了更广阔的的空间。

首先，非常开心看到海信发布一款高性能的AI画质芯片，曾经海信给人们的印象主要是3C及家电品牌，如今也走向核心科技自主的道路了。在美国对我国科技企业打压的背景下，芯片自研对一家科技公司的未来十分重要。

根据国家统计局发布的《中华人民共和国2020年国民经济和社会发展统计公报》，2020年我国集成电路出口数量达2598亿个，同比增长18.8%，出口总额达8056亿元，同比增长15%；2020年集成电路进口数量为5435亿个，同比增长22.1%，进口总额为24207亿元，同比增长14.8%。作为对比，2020年石油原油进口总额约为1.22万亿，芯片进口规模几乎是石油的2倍，巨大的贸易逆差让我国在国际贸易中处于不利的地位，所以芯片是我国亟待解决的问题之一，也是各家科技公司无法绕过的一个主题。
芯片的研发并非一朝一夕就能完成的，在海信的全自研 AI 8K 画质芯片发布之前，海信在芯片研发方面已经坚定地走了20余年，在芯片研发、软硬件协同设计领域，海信坚持在研发上持续投入资金，稳扎稳打，芯片经过多次迭代，在图像显示以及处理等方面积累了深厚的经验。
来说说这款芯片的亮点吧。
1、AI加速处理让8K大屏显示无压力

近年来，智能电视的竞争战场已经从屏幕进行到芯片了。屏幕越来越大的背景下，分辨率也越来越高，对芯片的处理能力也提出了很高的要求。
人工智能芯片在图像显示及处理方面有着非常重要的应用，AI听起来看似高大上，但原理并不算难，AI芯片的核心原理之一就是卷积神经网络的使用。卷积神经网络的发明则来源于动物神经元对于信息的处理过程。人工神经网络之间的联结模式和动物视觉皮层组织非常相似，生物神经元的基本结构如下图所示，由一个细胞体、多条树突、一个轴突和突触组成。其中树突是输入，轴突是输出，而细胞体则可以看做是数据处理中心。

动物神经元示意图

而一个简单的人工神经元如下图所示，a1、a2……an可以看做是来自上一个神经元的输入，w1、w2……则是a1、a2加权重后的值，这里SUM是进行运算，f则是激活函数，这一部分可以看做细胞体，t则为输出。

而对于卷积神经网络，卷积则是核心。如下图所示，左侧为原始图像，中间则是一个3X3的卷积核，原始图像左上角的9个方格和卷积核对应的方格进行运算再相加，则得到中间点的一个数值。事实上，左侧的图像通常以像素点为单位，每个像素点可以用8比特数据表示。而根据卷积核的不同，则可实现对图像进行不同的处理：比如让图像显示更细腻、更平滑，计算图像中人的边缘轮廓等。

AI芯片的卷积计算示意图

AI模块除了对画质进行智能处理之外，还具有协助CPU加速处理的功能。图像处理是AI芯片一个非常重要的应用方向。在图像处理中，主要的算法是CNN卷积，其拆解开来，都是矩阵或vector的乘法、加法，然后配合一些除法、指数等运算。如果把这些运算放到传统的CPU上去算，实际效果非常不理想，因为CPU在运算方面并不擅长，它要参加很多决策、调度、中断等任务。而AI芯片的硬件结构是针对AI算法配合来设计的，其中的算子更适合做AI计算，数据搬运的效率也非常高，整体表现要大大优于传统的显示芯片。
除了以上的基本AI图像处理，海信信芯还具备8K人工智能感知处理功能，可根据用户视觉重心进行深度学习和画质处理，在8K显示的基础上，让用户的体验更进一步！1.2T Flops的算力为AI处理提供了保障。
2、颜色控制非常精细，质感更棒

在颜色控制方面，海信8KAI画质芯片支持48bit色深、7897个颜色点状控制，带来精准的色彩提升；其次，增加了两个颜色管理模块，通过这两个模块，可以调准的颜色点数更多，颜色调色精细度比上一代就有了很大的提升。这在业内是首创，其他同类SoC并不具备，这让海信和其他厂商形成了差异化的竞争力。这一点，苹果的成功充分证明了差异化竞争力的重要性。
3、AI对象检测及运动补偿

AI对象检测可以针对电视机显示的画面实时进行处理，比如检测到人像可以提升肤色，检测到景色可以进行色彩增强，让画面更真实，更具沉浸感。

在看电影大片以及体育比赛的时候，画面变换是非常快的。120Hz的刷新率以及高精度的运动补偿则在此时发挥着关键的作用。运动补偿的原理是在实际播放运动画面时，通过场景实时分析算法，计算视频中物体运动的轨迹，在高速运动帧之间插入补偿帧画面，从而使画面更自然，完美解决赛车游戏、体育运动等高频率动作时画面抖动、撕裂、重影、拖尾等问题，更大化保障画面流畅与连贯，展现更丰富的画面细节。
在过去，画质芯片领域一直由日韩主导，2020年西安电子科技大学与海信共同成立智能影像处理联合实验室，其使命就是超越长期由日韩品牌引领的画质性能，实现国产化超高清电视画质芯片的自主研发。2015年到2022年，画质芯片已经成功研发五代，正是前四代的积累，才有了开发第五代8K分辨率和120Hz显示的能力。

在整个产业体系中，芯片作为最关键的一环，严重影响着产业体系的升级。在海信突破这一关键点后，将使自己的整机设计能力、产品优化能力、软硬件协同性能等方面有质的提升。目前，全球电视产业已经进入了拐点，全球电视产业进入拐点，迈向中高端是这一产业趋势必然选择。信芯的发布给了海信底气，让其在全球显示技术的竞争中进一步抢占画质“制空权”！
这两年来，我在消费电子市场方面的感受是，消费者越来越注重芯片了。买手机看芯片，买电脑看芯片，甚至买汽车都要看芯片。也许在高性能CPU、GPU等领域，我们与国际先进水平有差距，但在AI芯片领域，国内很多产品性能已经非常棒了。作为芯片设计工程师以及一个消费者，还是非常愿意支持搭载国产芯片的电子产品的。
众所周知，消费电子领域是迭代非常之快，信“芯”也只是个开始，但是个好的开始，中国的电视芯片领域还有很长的路要走，希望能仔细打磨，推陈出新，只要是好的产品，在国内就有市场。说实话，“索尼大法好”早就听够了。

海信的这颗芯片是很细分的领域的产品。这颗芯片与面板、背光等硬件一起，决定了色彩、亮度、灰度等关键参数的控制，决定了屏幕画质的好坏。通常这类芯片主要在电视领域宣传，但需要它的地方远远不止电视领域，一切需要显示的产品都需要这颗芯片。但另一方面，这类芯片在大陆也没几家能设计，市场大头依然被美国和中国台湾厂商占据。海信做出来这颗画质芯片，不仅可以给自家电视提升画质，也可能帮大陆显示产品往高分辨率、高刷新率方向多推一步。

画质芯片是什么？

从海信官方这张架构图上可以略知一二。
海信这颗画质芯片更像一颗SoC，其中下面的PQ和上面的四核RISC核心部分更像是传统的画质芯片，用于画质处理；NPU和双核RISC以及中间的NoC部分则是海信不同于传统画质芯片的地方，运用NPU的专用运算速度—他们甚至加上了DDR控制器—用于画质的进一步优化。
画质芯片是显示设备画质的核心部分。

画质芯片是显示面板中最复杂的芯片，当代显示面板越来越高的分辨率、刷新率、色域、色深，都对画质芯片的处理能力及前后各种接口的信息传输能力提出了挑战。
显示设备的显示流程是这样的：
数字信号输入后，画质芯片主要负责将数字信号“翻译”成模拟信号——画质芯片采用GPU生成的单独帧、校正颜色和亮度，然后在面板的特定时间将图像的一部分发送给每个单独的显示驱动芯片。

“翻译”的好坏决定了显示效果的好坏。

可翻译还得直译+意译，除了对于原始亮度和色彩的信号的如实反馈以外，画质芯片还需要做更多的事情。

意译：背光处理、色彩抖动、色彩调教、面板一致性处理、插帧补帧。
背光上，不管是传统的分区背光，还是MiniLED背光，甚至是叠屏。都需要芯片控制亮度、开关，才能保证亮度合适，甚至还需要符合HDR标准——芯片上的PQ，一部分就是干这个的。海信上一代芯片的示意图里头很清楚——背光层和控光层都通过这一颗画质芯片控制。

色彩抖动上，也是画质芯片干的活，我们通常说的8抖10、10抖12，都靠画质芯片精确的控制每个像素的抖动实现，帮助实现更好的色深表现。
补帧插帧现在也是在画质芯片中实现，也因此需要快速计算前后帧，进而实现插着补帧。
色彩调教得跟面板一致性处理放一起说。从显示面板上来看，虽然我国产能已经稳居世界第一，但这么多家、这么多生产线，也就导致了各个面板色彩天生的色彩取向的差异。要还原图像，画质芯片需要将这些不同供应商、不同批次的面板色彩调教一致。在此基础上，还得好看，那就是色彩调教——各家厂商的不传之秘。
红色怎么平衡亮度和溢出？肤色怎么调整？如何控制面板色域？
都在这了。
而固定算法对于当今越来越丰富的视频来说，应付起来越来越难。
为了更好的提升画质，各家已经把AI摆上了桌面，下面这张图就是来自于MTK。

国内厂商在画质芯片领域大多处于中低端位置。

目前画质芯片中主要玩家，一方面是三星、LG、索尼等高端电视厂商，利用自家芯片，充分挖掘面板潜力，打造差异化体验。
另一方面则是TI、MTK、Himax、Realtek等欧美及中国台湾厂商。MTK在收购Mstar以后进入电视画质芯片领域，最新的电视SoC将处理芯片和画质芯片合二为一，也省去了不少下游厂商调教的成本。
国内做这些的，硅谷数模偏向显示器领域，集创北方产品规格太低，海思遇到了不可抗力，真能做的且做好的也真不多。
海信差不多是唯一国产品牌将画质芯片做到与索尼、三星同一水平的厂商，这标志着在画质芯片领域，中国企业做到了独立自主。

画质芯片用于电视，但不只是电视。

上面的各种特性里，除了插帧补帧，其他的都是各类显示器需要的。
除了电视领域还可以用在各类显示器上，也就是俗称的驱动板。
——没错，阻止4k 144Hz刷新率显示器平价化的，缺少相应的TCON芯片也是其中的因素。

甚至把部分厂商逼到拿FPGA写TCON了。

也因此，海信开发的不止是画质芯片，画质芯片中的IP可以拿出来给显示器用。
当然，海信自己也做了，他们家的显示芯片因为色深表现足够好，已经拿去医用显示器上给医生看片使用。

海信干芯片很早很早，8k AI芯片只是目前的阶段性成果。

海信开始干芯片这件事，是2001年开始的
——正向设计，花了近四年时间。

团队调研了10多种产品：电视遥控器芯片、空调遥控器芯片、通用8位微处理器，数字电视解码芯片、全球定位系统GPS芯片等等，都进入了他们的视野。有的公司做逆向设计——把其他公司的芯片拆开研究，直接模仿。逆向设计的风险小，但只能永远跟在别人后边。
到2001年冬天，海信确定做正向设计，做专门提升画质的数字视频处理芯片。战嘉瑾说，海信做芯片要考虑到整机的优势，“项目一旦完成，就可以参与技术的高层次竞争。拥有了核心技术，才能与合作者平等地坐到谈判桌上。”

花了接近四年时间。
2002年完成FPGA，2003年电路验证，2004年11月完成MPW流片，2005年5月整机下线，6月正式发布。
这些在现在看来稀松平常，甚至节奏有点慢的工作，是在当年全国都缺少半导体设计经验、缺少IP库、缺少fab的基础上干出来的。但也就是这样，才把半导体设计里头的坑都淌了一遍，才能有后面这几代芯片。

2002年，他们完成了一项工作，就是从算法到电路的全部液晶显示器电路的FPGA（现场可编程门阵列）实现项目。一张比A4 纸小的电路板上，团队的心血和代码汇集成了300 多万个晶体管。2003年8月，当他们把经过软件仿真后的设计代码进行实际的电路验证时，发现理论上完美的东西，在验证阶段却是一团乱麻，经过多次校正修改之后还是无法发现问题。2004年，他们艰辛而又高效地推进工作。五个月的时间，完成了电路的设计和验证；两个月的时间，完成了芯片的IP整合工作；两个月的时间，完成芯片的后端设计工作。到了2004年9月28日，他们完成了数字视频处理器芯片的全部设计工作，11月27日，海信芯片完成MPW 流片，专业测试通过了验证。反复的测试表明，海信设计的芯片一次流片成功。而流片的一次性成功，在国际芯片知名公司中也不常见。2005年5月19日，“信芯”经历了反复数次的工程批生产和验证。6天后，海信第2000台与信芯对接的整机下线，通过与国际产品严格的比较验证，运用信芯的电视整机产品与采用国际先进芯片的电视相比，技术性能毫不逊色。

后面的节奏就快多了。
2015年11月25日，3700芯片研发成功。
2017年1月18日，3710芯片研发成功。
2018年9月24日，3720芯片研发成功——融入了来自东芝的画质技术积累IP。
2019年成立芯片公司。
再后面就是最新的这几代画质芯片。

现在，海信的 TV TCON、画质芯片已开始对外销售，2020 年整体出货超过 4000 万片，总累计出货量超过1亿片。
海信芯片产品类别，除了TV TCON 芯片、TV 画质芯片，还有MCU、低功耗蓝牙芯片、AI SoC。
现在，海信也成功出海。
基于画质表现，Rtings——我之前提过的看测评最好的网站——将海信旗下的U6G系列评为Best Budget TV，U8G系列评为Best LED TV。

总结：

这颗8k AI画质芯片是目前最好的显示芯片之一，它的分辨率、刷新率、色域、色深等方面的处理能力及前后各种接口的信息传输能力能够在显示领域展现出优异的画质。
但对于海信而言，这颗8k AI画质芯片只是他们在芯片自主设计领域的一小步，可能是我国显示领域的一大步。海信通过画质芯片，在电视上形成的独特优势，帮助海信不仅在国内电视市场领域常年保持领头的位置，在全球也形成了不错的竞争力，根据奥维云网的数据，海信2021年上半年销量全球第四——次于三星、LG，高于索尼。
更有意思的是，海信现在不止是画质芯片，在电视产品的需求下，海信的芯片产品不仅包括用于画质的TCON系列，也有了MCU、AI等产品，并且正在向外供应，高分、高刷、MiniLED背光LCD显示器大规模普及也不远了。

基于FPGA的ASIC，FPGA这玩意，IP核都是可以买的。
不过已经不错了，海信的芯片从2001年就开始做了，并不是所有电视厂家会投这个资本去研发，芯片开发人才，流片成本都是非常高的，能坚持20年，有眼光也需要巨大投入。
所以还是赞一个吧。

1月11日，海信在北京召开发布会，正式宣布推出中国首颗全自研8K AI画质芯片。海信8K AI画质芯片的发布展现了海信的强大技术研发实力，同时也将引领国内显示行业的画质发展，将显示画质表现提升到全新的维度。

根据调研机构的数据，2021年中国大陆的LCD产能已经占到了全球67%，但是来自英国金融时报的数据显示，2020年中国大陆芯片产能预计只占到全球的15%。很明显，对于中国大陆的显示产业来说，显示屏的产能已经牢牢掌握在手中，但是更具有核心底层技术的芯片却还十分匮乏。显示产业的竞争已经从“屏”转移到“芯”。

海信认为，没有自己的芯片那就是没有定义产品的资格，因此早早地在芯片行业布局，投入巨大的资源去研发芯片。在2005年，海信便发布了中国第一款自主知识产权的产业化数字视频处理芯片，结束了国产品牌全部依赖外国芯片的历史。另外从2015年开始，海信发布了主打MEMC运动补偿的4K/120Hz画质芯片，而今天发布的8K AI画质芯片则是海信显示画质芯片的第五代，海信也积累了450项宝贵的专利技术。

海信8K AI画质芯片的CPU采用了RISC指令集，2颗核心用于进行系统控制，4颗核心用于画质控制，独立的NPU拥有1.2T Flops的AI算力。在画质上，这颗芯片支持3300+万像素的精确重构，自相似分辨率提升；支持8K/120Hz，AI对象检测，可进行高精度运动估计/运动补偿，减少运动抖动。

在色彩方面，海信8K AI画质芯片拥有48 bit的色彩深度，可满足专业级监视器颜色调整精度，同时还能够AI实时人脸检测，对肤色进行提升，AI实时场景检测，然后进行色彩增强。在对比度上，海信8K AI画质芯片支持10000000:1的对比度提升，MiniLED背光控制，最大支持26880分区，支持AI对象识别。
据了解，海信8K AI画质芯片将会全面覆盖海信与东芝两大品牌在内的多系列显示产品，相信不久后我们就能够看到搭载此款芯片的产品推出。

值得一提的是，工信部电子信息司副司长许文立以及中央广播电视总台技术局数据应用部主任、超高清视音频制播呈现国家重点实验室常务副主任梅剑平也出席了本次发布会，对于海信8K AI画质芯片给予了充分的肯定，海信8K AI画质芯片的发布给众多国产厂商树立了新的榜样，也让更多投入到芯片研发的厂商有了更多信心。

8K是显示行业未来的趋势，海信通过8K AI画质芯片的发布已经牢牢抢占先机，今年海信还将推出推出8K广播级专业监视器和Micro LED电视，通过全产业链的布局，海信将进一步展现自己的差异化竞争优势，在获得商业成功的同时，也推动整个行业向前发展。

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