Mali-D51和Mali-V52：有效實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的視覺(jué)體驗(yàn)

尖端技術(shù)領(lǐng)域永遠(yuǎn)不存在一成不變的情況。復(fù)雜的視覺(jué)內(nèi)容、不斷疊加的UI層次以及4K HDR視頻等新興需求層出不窮，無(wú)一不在推動(dòng)著我們不斷突破主流移動(dòng)設(shè)備的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)更高遠(yuǎn)的目標(biāo)。正因如此，針對(duì)數(shù)字電視(DTV)和主流移動(dòng)市場(chǎng)，Arm推出了包含兩款圖像處理器在內(nèi)的全新Mali多媒體套件，其中一款為顯示處理器，另一款為視頻處理器。

圖形復(fù)雜性主要是GPU處理的領(lǐng)域，而在應(yīng)對(duì)上述新興技術(shù)的挑戰(zhàn)時(shí)，則是視頻和顯示處理器扮演著重要角色，它們?yōu)橛脩?hù)提供真正高品質(zhì)的視覺(jué)體驗(yàn)。

對(duì)顯示的要求越來(lái)越高

之前，我們?cè)谟懻揋PU時(shí)對(duì)數(shù)字電視已有所談及，但從顯示的角度來(lái)看，如今的幾代智能電視已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)期。過(guò)去，當(dāng)我們?cè)谟^看節(jié)目時(shí)，彈出的純文本菜單很可能覆蓋整個(gè)畫(huà)面，非常單一。而今天則大不相同。通過(guò)大量的預(yù)集成應(yīng)用程序，數(shù)字電視能夠提供不同類(lèi)型、不同復(fù)雜程度和不同查看選項(xiàng)的內(nèi)容，更不必說(shuō)語(yǔ)音或手勢(shì)識(shí)別用戶(hù)界面。如此一來(lái)，對(duì)顯示處理器的挑戰(zhàn)變得非常巨大。加之用戶(hù)對(duì)畫(huà)中畫(huà)的需求，甚至還有我們從中國(guó)市場(chǎng)上觀察到的獨(dú)特需求，比如用戶(hù)希望能夠在4x4的視頻墻中同時(shí)看到多達(dá)16個(gè)視頻流。這些需求推動(dòng)Arm再一次邁上新的臺(tái)階。

Mali-D51是Arm針對(duì)主流市場(chǎng)發(fā)布的首款基于Komeda架構(gòu)設(shè)計(jì)的Mali顯示處理器，而Komeda架構(gòu)則在去年隨上一代高端顯示處理器Mali-D71共同發(fā)布。與Mali-D71相比，Mali-D51尺寸縮小30%，專(zhuān)為在更小的硅片面積上提供高品質(zhì)的視覺(jué)體驗(yàn)而設(shè)計(jì)。在主流移動(dòng)設(shè)備中，用戶(hù)不太可能需要播放大量4K內(nèi)容(這依舊屬于高端效能領(lǐng)域)，但用戶(hù)仍然需要設(shè)備擁有播放4K內(nèi)容的能力。因此在主流市場(chǎng)中，我們所需要做的就是如何做出明智的選擇，其中可能包括從4K縮小視頻流大小，以滿足用戶(hù)顯示對(duì)分辨率的要求。Mali-D51利用這一優(yōu)勢(shì)，以60fps顯示高達(dá)2048x4096像素的分辨率并且支持Mali-D71的8層數(shù)據(jù)處理能力。

與上一代主流產(chǎn)品Mali-DP650執(zhí)行雙重顯示相比，Mali-D51在相同面積內(nèi)實(shí)現(xiàn)了兩倍的場(chǎng)景復(fù)雜度。當(dāng)驅(qū)動(dòng)單個(gè)顯示時(shí)，它利用輔助顯示未充分利用的資源向場(chǎng)景添加第二組四個(gè)合成層。除此之外，這些合成層還可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、阿爾法混合或縮放，從而實(shí)現(xiàn)了兩倍于Mali-DP650的圖層數(shù)據(jù)處理能力，這意味著我們可以在不需要GPU的情況下支持UI疊加、畫(huà)中畫(huà)等所需的所有附加數(shù)據(jù)。

訪問(wèn)內(nèi)存是顯示技術(shù)中的一項(xiàng)常規(guī)要求。因此，與上一代產(chǎn)品相比，Mali-D51在內(nèi)存延遲性能方面提升了一倍。搭配CoreLink MMU-600，Mali-D51可在整個(gè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)更大的性能增益。為將像素持續(xù)驅(qū)動(dòng)至顯示面板，處理器需要定期訪問(wèn)系統(tǒng)總線，而將處理器的內(nèi)存延遲性能提升一倍意味著它只需在總線上花費(fèi)一半的時(shí)間就可以將圖像驅(qū)動(dòng)至面板。此舉加速了整個(gè)顯示線程，并大大提高了系統(tǒng)的魯棒性，以防止欠載運(yùn)行，從而提供無(wú)縫、實(shí)時(shí)性能，避免因任何可見(jiàn)故障或人為因素影響用戶(hù)的視覺(jué)體驗(yàn)。

增值視頻體驗(yàn)

Arm全新推出的視頻處理器Mali-V52同樣是為滿足主流市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)的需求而設(shè)計(jì)的。上一代Mali-V61旨在實(shí)現(xiàn)最大限度的可擴(kuò)展性，滿足從最小型、最低功耗的監(jiān)控?cái)z像頭到最新款頂級(jí)智能手機(jī)的所有設(shè)備要求。相對(duì)于上一代支持大范圍用例的特性，Mali-V52則更有針對(duì)性，專(zhuān)為主流市場(chǎng)的特定效率加成進(jìn)行了投入。

Mali-V52的可擴(kuò)展性為1-4核(Mali-V61為1-8核)，這是特別針對(duì)在硅片面積有限的主流設(shè)備上播放4K內(nèi)容流的情況而設(shè)計(jì)的，因此比同等性能所需的Mali-V61的尺寸縮小了近40%。顯然，這樣可以為廠商節(jié)省巨大的預(yù)算。需要強(qiáng)調(diào)的是，像Mali-D51一樣，這款全新視頻處理器通過(guò)一系列智能權(quán)衡實(shí)現(xiàn)了極大優(yōu)化，為我們的所有合作伙伴提供了廣闊的組合和選擇。對(duì)于入門(mén)級(jí)設(shè)備而言，我們已經(jīng)將每個(gè)內(nèi)核的解碼性能提高了一倍，這意味著在同等的硅片面積內(nèi)，芯片可以執(zhí)行4k60解碼或4k30編碼。使用Mali-V61的一個(gè)單核，系統(tǒng)可以解碼1080p60;而Mali-V52的一個(gè)單核可支持4k30或1080p120解碼，對(duì)于HEVC、H.264和VP9等主流的視頻標(biāo)準(zhǔn)，該單核的解碼設(shè)計(jì)性能為上一代的兩倍。

Mali-V52的設(shè)計(jì)旨在確保整體系統(tǒng)的成本和功耗最優(yōu)化。比如，它能夠支持更長(zhǎng)的系統(tǒng)總線響應(yīng)時(shí)間而不降低任何性能。搭載Mali-V52，可保證在總線上固定延遲的400個(gè)周期內(nèi)不丟幀，這一性能是Mali-V61的兩倍。此外，我們投入了大量的精力來(lái)確保該芯片在最高可達(dá)5000個(gè)周期內(nèi)的訪存延遲具有恢復(fù)能力，從而使視頻處理器能夠在很多個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)脫機(jī)工作，讓位給包含顯示處理器在內(nèi)的優(yōu)先級(jí)更高的主設(shè)備。

Mali-V52還可以在保持與以往相同品質(zhì)的前提下降低20%的比特率，這對(duì)節(jié)省存儲(chǔ)空間作用顯著，并能在相同帶寬內(nèi)實(shí)現(xiàn)最高品質(zhì)。當(dāng)我們?yōu)閿U(kuò)大設(shè)備存儲(chǔ)空間支付更多費(fèi)用時(shí)，這一性能提升對(duì)終端用戶(hù)使用視頻功能會(huì)產(chǎn)生重大影響。用戶(hù)可以選擇特定的品質(zhì)水平，并根據(jù)存儲(chǔ)和功耗的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行權(quán)衡，這正解釋了為什么在移動(dòng)設(shè)備中搭載專(zhuān)用的視頻處理器格外重要，而不是讓已經(jīng)超負(fù)荷運(yùn)行的CPU完成所有任務(wù)。

如同許多新興技術(shù)一樣，一項(xiàng)在中國(guó)市場(chǎng)的推動(dòng)下實(shí)現(xiàn)的用例：僅僅提供簡(jiǎn)單的畫(huà)中畫(huà)已無(wú)法滿足用戶(hù)的需求，他們希望能夠預(yù)覽將要觀看的節(jié)目，而中國(guó)用戶(hù)更是希望能夠從多達(dá)16個(gè)不斷更新的流媒體頻道中選擇想看的節(jié)目。這種希望呈現(xiàn)4x4視頻墻的要求來(lái)自眾多我們?cè)谥袊?guó)的機(jī)頂盒和數(shù)字電視合作伙伴，并且已經(jīng)明確成為未來(lái)的基本要求，而非錦上添花的功能，我們必須開(kāi)發(fā)出系列IP來(lái)解決這一問(wèn)題。

由此，單個(gè)處理器將退居二線，而全套Mali多媒體套件將開(kāi)始登場(chǎng)。

協(xié)同讓世界更美好

相比獨(dú)立產(chǎn)品，組合兩個(gè)及以上Mali多媒體套件處理器可顯著提高工作效率。Arm支持完整的軟件堆棧，以便在顯示上啟用硬件編寫(xiě)器功能，從而允許安卓系統(tǒng)查看系統(tǒng)的硬件功能，并推斷它可以將內(nèi)容發(fā)送至顯示處理器而非GPU——該堆棧能夠發(fā)現(xiàn)硬件并通過(guò)軟件自動(dòng)與其進(jìn)行交互，工程師甚至都無(wú)需考慮硬件。

至于上述討論的視頻墻用例，Mali-V52可以同時(shí)對(duì)16個(gè)高清視頻進(jìn)行解碼，同時(shí)將它們作為單幀寫(xiě)入顯示處理器。憑借卓越的存儲(chǔ)接口，Mali-D51能夠?qū)⒃搯螏崛〕鰜?lái)并直接發(fā)送到面板，而不會(huì)出現(xiàn)任何額外的瓶頸或卡頓。

對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)，Mali多媒體套件處理器帶來(lái)的實(shí)際增益在于大大節(jié)省了GPU的負(fù)荷。如果要在GPU上執(zhí)行旋轉(zhuǎn)、縮放以及伽瑪校正等任務(wù)，系統(tǒng)功耗將增加30%以上，這是約束移動(dòng)設(shè)備的一個(gè)重大問(wèn)題。雖然這并不妨礙用戶(hù)欣賞4K內(nèi)容，但Mali多媒體IP套件的優(yōu)越之處在于全新的視頻處理器Mali-V52可以在發(fā)送到顯示處理器之前直接將4K內(nèi)容縮小。這意味著用戶(hù)可以在所有消費(fèi)電子設(shè)備上直接觀看那些由Netflix、亞馬遜等發(fā)行的全新超酷4K節(jié)目。不僅僅是4K，Mali-V52支持10bit HDR內(nèi)容，并且通過(guò)與Mali-D51和Assertive Display 5完美配合，在任何類(lèi)型的面板(無(wú)論是HDR還是SDR)上均可實(shí)現(xiàn)最佳的內(nèi)容顯示。

從數(shù)字電視到智能手機(jī)，無(wú)論用戶(hù)預(yù)算多少，Mali多媒體圖形、視頻和顯示套件都能夠更好地協(xié)同工作，為用戶(hù)提供最高品質(zhì)的視覺(jué)體驗(yàn)。