揭秘移動端游戲超分技術：手機能效的天花板 被再次抬高了

　　隨著游戲技術的發(fā)展，目前無論是PC游戲技術還是移動游戲技術都得到了十足的升級，例如硬件線程調度器(Thread Director)、深度學習超級采樣(DLSS)等創(chuàng)新技術的出現，讓處理器各單元能夠協(xié)同計算，增強計算能力，增加玩家的游戲體驗。移動游戲技術的升級轉變?yōu)槭謾C終端體驗的增加，《和平精英》、《崩壞3》、《原神》等大型3D游戲走紅讓用戶體驗全面進步，也讓手游技術駛入全新賽道。

　　回顧近兩年，智能手機芯片的發(fā)展非常迅速，4nm工藝和armv9架構成為新的技術節(jié)點。以聯發(fā)科最新推出的天璣9000旗艦芯片為例，不僅采用了高性能的三叢集CPU架構，GPU方面也升級為Mali-G710十核，圖形性能和能效得到了大幅提升。

　　隨著手游對性能的需求不斷攀升，特別是在手機輕薄化設計趨勢下，冬天暖手、夏天燙手，已被吐槽一年有余，發(fā)熱、功耗等問題開始成為影響玩家體驗的枷鎖。芯片既要火力全開，又要冷靜輸出，聯發(fā)科正在用全新的方式實現性能、能效的最優(yōu)解。

　　為了解決芯片高功耗給手機帶來的發(fā)熱、續(xù)航等難題，打破GPU性能桎梏，聯發(fā)科的天璣9000支持移動端游戲超分技術(Game AI-SR)。這項技術可以看作是英偉達DLSS這類技術的“手機版”，其原理是先通過GPU渲染出較低分辨率的畫面，然后通過APU和算法“腦補”為接近原始分辨率畫面，還原畫面細節(jié)。

　　不同的是，PC上超分技術的目標是實現更高的游戲幀率;而移動端的超分技術的主要任務是保證提供接近原生畫質的前提下降低芯片功耗。借助“先減后加”的超分技術，玩家即使選擇高畫質模式進行游戲，也不會因發(fā)熱和續(xù)航問題影響游戲體驗。

　　有人會問，這個看著挺簡單的過程，在錯綜復雜的芯片內部是怎樣實現的?

　　從芯片內部視角來看，聯發(fā)科的移動端游戲超分技術是結合GPU與APU的異構方案，可實現平臺整體功耗與畫質的平衡，將原來由GPU獨立完成的游戲畫面渲染工作分配給GPU和APU，起到“雙U搭配干活不累”的效果，從而有效降低芯片整體功耗。

　　據業(yè)內人士表示，將機器學習用于超分的做法將逐漸變成主流，因為它比傳統(tǒng)技術具有更大的優(yōu)勢�；�于機器學習的神經網絡架構可以更好地學習低分辨率和高分辨率圖像之間的特征，并修復失真，重建分辨率至更高的層次。在專用核心中運行的AI算法可以在功耗和質量之間取得平衡。它可以被用于游戲和視頻，以改善用戶體驗。

　　聯發(fā)科的移動端游戲超分技術能夠實現1.5倍分辨率縮放。舉個通俗的例子，開啟超分后，智能手機借助芯片中的GPU渲染出720P的畫面，再交給APU基于深度神經網絡和機器學習技術對畫面進行放大、銳化、抗鋸齒等一系列操作，將其還原為接近1080P畫面的效果，以此來增強圖像輸出畫質。通過GPU與APU協(xié)同進行圖形處理，可得到接近原畫的畫質，并有效降低功耗。

　　借由APU進行“腦補”， 移動端游戲超分技術可以提供接近原畫的視覺效果，大幅降低GPU渲染功耗

　　面向未來廣闊的手游生態(tài)，聯發(fā)科利用自身強大的計算資源訓練和改進AI模型，把完成超分優(yōu)化的AI模型提供給游戲開發(fā)商，或為游戲開發(fā)商自研超分提供工具，協(xié)助其完成游戲內的超分優(yōu)化。通過先進的AI開發(fā)工具，聯發(fā)科有機串聯起芯片、終端、游戲開發(fā)商，與合作伙伴共同為玩家?guī)�來畫質、流暢性、能效兼?zhèn)涞囊苿佑螒蝮w驗。

　　聯發(fā)科通過先進的AI開發(fā)工具，賦能游戲開發(fā)商適配移動端超分技術，帶來更出色的能效和畫質表現

　　當下，依靠AI技術做功來支援GPU實現移動端游戲超分，對芯片設計有著較高的要求。芯片內最好采用獨立的APU，而不是借用其他計算單元來進行AI任務處理，因為像天璣9000這樣搭載獨立的APU才能滿足高能效的AI計算，而調用傳統(tǒng)的CPU、GPU來進行AI計算實際效率很低，用來做游戲超分反而得不償失。

　　獨立APU能做到“專芯專用”，AI計算能效與CPU、GPU相比有明顯優(yōu)勢

　　聯發(fā)科的天璣9000集成了APU590，擁有六顆核心，其中四個“性能核”為移動端游戲超分技術帶來強大的AI計算力。與上一代APU相比，APU590在性能、能效均大幅提升400%，在ETH BurnOut能效測試持續(xù)保持業(yè)界領先。

　　此前，全球知名調研機構Counterpoint曾在《5G旗艦智能手機芯片發(fā)展趨勢白皮書》中指出，2020年有專用人工智能元素的SoC驅動的智能手機比例預計約為35%，預計這一滲透率將在2023年提升至75%以上。

　　因此，大多數SoC設計公司都采用了獨立的AI核心，例如聯發(fā)科的APU和蘋果的NPU，以及英偉達GeForce RTX GPU所集成的Tensor Core AI處理單元。

　　預計搭載APU的SoC的滲透率在2023年提升至75%以上，有利于移動端AI超分技術的發(fā)展

　　目前PC端的超分技術目前已發(fā)展到第二階段，即無限逼近或甚至超越原畫的視覺效果，同時幀率方面再上一層樓，而目前移動端游戲超分技術則是剛剛起步的階段。但從計算發(fā)展的角度來看，移動芯片可以說是站在了巨人肩膀上，PC平臺歷經長期發(fā)展出來的AI計算單元如今聯發(fā)科的天璣系列移動平臺已成標配。

　　毫不夸張的說，移動端游戲超分將成為未來五年最具潛力的手機游戲技術，面向全球高速復合增長的手游市場和元宇宙生態(tài)趨勢，未來其迭代的速度甚至有望超過“老大哥”PC平臺。

　　近期有大V爆料，vivo X80新品搭載天璣9000，將支持游戲超分技術，看來這項體驗超牛的技術離我們不遠了，相信廣大手游玩家非常期待這項技術落地。

　　時下，聯發(fā)科正在構建全面的移動端游戲技術矩陣，引領手游技術躍遷，為玩家?guī)��?ldquo;3A游戲”般的視、聽、觸感官體驗。聯發(fā)科的HyperEngine游戲引擎包括畫質引擎、智能調度引擎、網絡引擎和操控引擎，支持移動端游戲超分技術、移動端光線追蹤等先進技術，不斷迭代的HyperEngine已成為聯發(fā)科解決玩家痛點，推動移動端游戲技術持續(xù)升級的重心。MediaTek深耕圖形領域技術多年，通過對MediaTek HyperEngine游戲引擎的關鍵技術升級，為游戲在移動端的表現帶來了端游級的效果。MediaTek在面對游戲廠商、開發(fā)者、終端廠商時可以拿出強大的圖形處理能力以及出色的解決方案，讓玩家感受到更真實的游戲畫面，致力于引領移動端圖形發(fā)展趨勢。