科技发展就像一个循环往复的。近年来, PC游戏的性能得到了很大的提高,诸如“硬件线程分派”、“深度学习”(DLSS)等新技术不断涌现,各个处理器单元之间采用先进的调度机制,共同提高了玩家的游戏体验。如今,手机产业也出现了这种技术潮流,《和平精英》《崩坏3》《原神》等3D游戏的火爆,使得移动端的技术进入了一个全新的领域。

回顾近两年,智能手机芯片的发展非常迅速,4nm工艺和armv9架构成为新的技术节点。以联发科最新推出的天玑9000旗舰芯片为例,不仅采用了高性能的三丛集CPU架构,GPU方面也升级为Mali-G710十核,图形性能和能效得到了大幅提升。

随着手游对性能的需求不断攀升,特别是在手机轻薄化设计趋势下,冬天暖手、夏天烫手,已被吐槽一年有余,发热、功耗等问题开始成为影响玩家体验的枷锁。芯片既要火力全开,又要冷静输出,联发科正在用全新的方式实现性能、能效的最优解。

为了解决芯片高功耗给手机带来的发热、续航等难题,打破GPU性能桎梏,联发科的天玑9000支持移动端游戏超分技术(Game AI-SR)。这项技术可以看作是英伟达DLSS这类技术的“手机版”,其原理是先通过GPU渲染出较低分辨率的画面,然后通过APU和算法“脑补”为接近原始分辨率画面,还原画面细节。

不同的是,PC上超分技术的目标是实现更高的游戏帧率;而移动端的超分技术的主要任务是保证提供接近原生画质的前提下降低芯片功耗。借助“先减后加”的超分技术,玩家即使选择高画质模式进行游戏,也不会因发热和续航问题影响游戏体验。

有人会问,这个看着挺简单的过程,在错综复杂的芯片内部是怎样实现的?

从芯片内部视角来看,联发科的移动端游戏超分技术是结合GPU与APU的异构方案,可实现平台整体功耗与画质的平衡,将原来由GPU独立完成的游戏画面渲染工作分配给GPU和APU,起到“双U搭配干活不累”的效果,从而有效降低芯片整体功耗。

据业内人士表示,将机器学习用于超分的做法将逐渐变成主流,因为它比传统技术具有更大的优势。基于机器学习的神经网络架构可以更好地学习低分辨率和高分辨率图像之间的特征,并修复失真,重建分辨率至更高的层次。在专用核心中运行的AI算法可以在功耗和质量之间取得平衡。它可以被用于游戏和视频,以改善用户体验。

联发科的移动端游戏超分技术能够实现1.5倍分辨率缩放。举个通俗的例子,开启超分后,智能手机借助芯片中的GPU渲染出720P的画面,再交给APU基于深度神经网络和机器学习技术对画面进行放大、锐化、抗锯齿等一系列操作,将其还原为接近1080P画面的效果,以此来增强图像输出画质。通过GPU与APU协同进行图形处理,可得到接近原画的画质,并有效降低功耗。

借由APU进行“脑补”, 移动端游戏超分技术可以提供接近原画的视觉效果,大幅降低GPU渲染功耗

面向未来广阔的手游生态,联发科利用自身强大的计算资源训练和改进AI模型,把完成超分优化的AI模型提供给游戏开发商,或为游戏开发商自研超分提供工具,协助其完成游戏内的超分优化。通过先进的AI开发工具,联发科有机串联起芯片、终端、游戏开发商,与合作伙伴共同为玩家带来画质、流畅性、能效兼备的移动游戏体验。

联发科通过先进的AI开发工具,赋能游戏开发商适配移动端超分技术,带来更出色的能效和画质表现

当下,依靠AI技术做功来支援GPU实现移动端游戏超分,对芯片设计有着较高的要求。芯片内最好采用独立的APU,而不是借用其他计算单元来进行AI任务处理,因为像天玑9000这样搭载独立的APU才能满足高能效的AI计算,而调用传统的CPU、GPU来进行AI计算实际效率很低,用来做游戏超分反而得不偿失。

独立APU能做到“专芯专用”,AI计算能效与CPU、GPU相比有明显优势

联发科的天玑9000集成了APU590,拥有六颗核心,其中四个“性能核”为移动端游戏超分技术带来强大的AI计算力。与上一代APU相比,APU590在性能、能效均大幅提升400%,在ETH BurnOut能效测试持续保持业界领先。

此前,全球知名调研机构Counterpoint曾在《5G旗舰智能手机芯片发展趋势白皮书》中指出,2020年有专用人工智能元素的SoC驱动的智能手机比例预计约为35%,预计这一渗透率将在2023年提升至75%以上。

因此,大多数SoC设计公司都采用了独立的AI核心,例如联发科的APU和苹果的NPU,以及英伟达GeForce RTX GPU所集成的Tensor Core AI处理单元。

预计搭载APU的SoC的渗透率在2023年提升至75%以上,有利于移动端AI超分技术的发展

目前PC端的超分技术目前已发展到第二阶段,即无限逼近或甚至超越原画的视觉效果,同时帧率方面再上一层楼,而目前移动端游戏超分技术则是刚刚起步的阶段。但从计算发展的角度来看,移动芯片可以说是站在了巨人肩膀上,PC平台历经长期发展出来的AI计算单元如今联发科的天玑系列移动平台已成标配。

毫不夸张的说,移动端游戏超分将成为未来五年最具潜力的手机游戏技术,面向全球高速复合增长的手游市场和元宇宙生态趋势,未来其迭代的速度甚至有望超过“老大哥”PC平台。

近期有大V爆料,vivo X80新品搭载天玑9000,将支持游戏超分技术,看来这项体验超牛的技术离我们不远了,相信广大手游玩家非常期待这项技术落地。

时下,联发科正在构建全面的移动端游戏技术矩阵,引领手游技术跃迁,为玩家带来“3A游戏”般的视、听、触感官体验。联发科的HyperEngine游戏引擎包括画质引擎、智能调度引擎、网络引擎和操控引擎,支持移动端游戏超分技术、移动端光线追踪等先进技术,不断迭代的HyperEngine已成为联发科解决玩家痛点,推动移动端游戏技术持续升级的重心。

MediaTek将持续专注于图像技术的研究,并继续拓展游戏引擎的核心技术,为手机终端提供端游级别的游戏渲染,为游戏厂商、开发者、终端厂商提供强大的图形处理技术和解决方案,让游戏用户可以体验到最真实的游戏画面。