揭秘移動(dòng)端游戲超分技術(shù)：手機(jī)能效的天花板 被再次抬高了

　　隨著游戲技術(shù)的發(fā)展，目前無(wú)論是PC游戲技術(shù)還是移動(dòng)游戲技術(shù)都得到了十足的升級(jí)，例如硬件線程調(diào)度器(Thread Director)、深度學(xué)習(xí)超級(jí)采樣(DLSS)等創(chuàng)新技術(shù)的出現(xiàn)，讓處理器各單元能夠協(xié)同計(jì)算，增強(qiáng)計(jì)算能力，增加玩家的游戲體驗(yàn)。移動(dòng)游戲技術(shù)的升級(jí)轉(zhuǎn)變?yōu)槭謾C(jī)終端體驗(yàn)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(yàn)全面進(jìn)步，也讓手游技術(shù)駛?cè)肴�新賽道�?/p>

　　回顧近兩年，智能手機(jī)芯片的發(fā)展非常迅速，4nm工藝和armv9架構(gòu)成為新的技術(shù)節(jié)點(diǎn)。以聯(lián)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(gòu)，GPU方面也升級(jí)為Mali-G710十核，圖形性能和能效得到了大幅提升。

　　隨著手游對(duì)性能的需求不斷攀升，特別是在手機(jī)輕薄化設(shè)計(jì)趨勢(shì)下，冬天暖手、夏天燙手，已被吐槽一年有余，發(fā)熱、功耗等問(wèn)題開始成為影響玩家體驗(yàn)的枷鎖。芯片既要火力全開，又要冷靜輸出，聯(lián)發(fā)科正在用全新的方式實(shí)現(xiàn)性能、能效的最優(yōu)解。

　　為了解決芯片高功耗給手機(jī)帶來(lái)的發(fā)熱、續(xù)航等難題，打破GPU性能桎梏，聯(lián)發(fā)科的天璣9000支持移動(dòng)端游戲超分技術(shù)(Game AI-SR)。這項(xiàng)技術(shù)可以看作是英偉達(dá)DLSS這類技術(shù)的“手機(jī)版”，其原理是先通過(guò)GPU渲染出較低分辨率的畫面，然后通過(guò)APU和算法“腦補(bǔ)”為接近原始分辨率畫面，還原畫面細(xì)節(jié)。

　　不同的是，PC上超分技術(shù)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)更高的游戲幀率;而移動(dòng)端的超分技術(shù)的主要任務(wù)是保證提供接近原生畫質(zhì)的前提下降低芯片功耗。借助“先減后加”的超分技術(shù)，玩家即使選擇高畫質(zhì)模式進(jìn)行游戲，也不會(huì)因發(fā)熱和續(xù)航問(wèn)題影響游戲體驗(yàn)。

　　有人會(huì)問(wèn)，這個(gè)看著挺簡(jiǎn)單的過(guò)程，在錯(cuò)綜復(fù)雜的芯片內(nèi)部是怎樣實(shí)現(xiàn)的?

　　從芯片內(nèi)部視角來(lái)看，聯(lián)發(fā)科的移動(dòng)端游戲超分技術(shù)是結(jié)合GPU與APU的異構(gòu)方案，可實(shí)現(xiàn)平臺(tái)整體功耗與畫質(zhì)的平衡，將原來(lái)由GPU獨(dú)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(jù)業(yè)內(nèi)人士表示，將機(jī)器學(xué)習(xí)用于超分的做法將逐漸變成主流，因?yàn)樗�比傳統(tǒng)技術(shù)具有更大的優(yōu)勢(shì)�；�于機(jī)器學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以更好地學(xué)習(xí)低分辨率和高分辨率圖像之間的特征，并修復(fù)失真，重建分辨率至更高的層次。在專用核心中運(yùn)行的AI算法可以在功耗和質(zhì)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(yàn)。

　　聯(lián)發(fā)科的移動(dòng)端游戲超分技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)1.5倍分辨率縮放。舉個(gè)通俗的例子，開啟超分后，智能手機(jī)借助芯片中的GPU渲染出720P的畫面，再交給APU基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)畫面進(jìn)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(lái)增強(qiáng)圖像輸出畫質(zhì)。通過(guò)GPU與APU協(xié)同進(jìn)行圖形處理，可得到接近原畫的畫質(zhì)，并有效降低功耗。

　　借由APU進(jìn)行“腦補(bǔ)”， 移動(dòng)端游戲超分技術(shù)可以提供接近原畫的視覺(jué)效果，大幅降低GPU渲染功耗

　　面向未來(lái)廣闊的手游生態(tài)，聯(lián)發(fā)科利用自身強(qiáng)大的計(jì)算資源訓(xùn)練和改進(jìn)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?yàn)橛螒蜷_發(fā)商自研超分提供工具，協(xié)助其完成游戲內(nèi)的超分優(yōu)化。通過(guò)先進(jìn)的AI開發(fā)工具，聯(lián)發(fā)科有機(jī)串聯(lián)起芯片、終端、游戲開發(fā)商，與合作伙伴共同為玩家?guī)��?lái)畫質(zhì)、流暢性、能效兼?zhèn)涞囊苿?dòng)游戲體驗(yàn)。

　　聯(lián)發(fā)科通過(guò)先進(jìn)的AI開發(fā)工具，賦能游戲開發(fā)商適配移動(dòng)端超分技術(shù)，帶來(lái)更出色的能效和畫質(zhì)表現(xiàn)

　　當(dāng)下，依靠AI技術(shù)做功來(lái)支援GPU實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端游戲超分，對(duì)芯片設(shè)計(jì)有著較高的要求。芯片內(nèi)最好采用獨(dú)立的APU，而不是借用其他計(jì)算單元來(lái)進(jìn)行AI任務(wù)處理，因?yàn)橄裉飙^9000這樣搭載獨(dú)立的APU才能滿足高能效的AI計(jì)算，而調(diào)用傳統(tǒng)的CPU、GPU來(lái)進(jìn)行AI計(jì)算實(shí)際效率很低，用來(lái)做游戲超分反而得不償失。

　　獨(dú)立APU能做到“專芯專用”，AI計(jì)算能效與CPU、GPU相比有明顯優(yōu)勢(shì)

　　聯(lián)發(fā)科的天璣9000集成了APU590，擁有六顆核心，其中四個(gè)“性能核”為移動(dòng)端游戲超分技術(shù)帶來(lái)強(qiáng)大的AI計(jì)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(cè)試持續(xù)保持業(yè)界領(lǐng)先。

　　此前，全球知名調(diào)研機(jī)構(gòu)Counterpoint曾在《5G旗艦智能手機(jī)芯片發(fā)展趨勢(shì)白皮書》中指出，2020年有專用人工智能元素的SoC驅(qū)動(dòng)的智能手機(jī)比例預(yù)計(jì)約為35%，預(yù)計(jì)這一滲透率將在2023年提升至75%以上。

　　因此，大多數(shù)SoC設(shè)計(jì)公司都采用了獨(dú)立的AI核心，例如聯(lián)發(fā)科的APU和蘋果的NPU，以及英偉達(dá)GeForce RTX GPU所集成的Tensor Core AI處理單元。

　　預(yù)計(jì)搭載APU的SoC的滲透率在2023年提升至75%以上，有利于移動(dòng)端AI超分技術(shù)的發(fā)展

　　目前PC端的超分技術(shù)目前已發(fā)展到第二階段，即無(wú)限逼近或甚至超越原畫的視覺(jué)效果，同時(shí)幀率方面再上一層樓，而目前移動(dòng)端游戲超分技術(shù)則是剛剛起步的階段。但從計(jì)算發(fā)展的角度來(lái)看，移動(dòng)芯片可以說(shuō)是站在了巨人肩膀上，PC平臺(tái)歷經(jīng)長(zhǎng)期發(fā)展出來(lái)的AI計(jì)算單元如今聯(lián)發(fā)科的天璣系列移動(dòng)平臺(tái)已成標(biāo)配。

　　毫不夸張的說(shuō)，移動(dòng)端游戲超分將成為未來(lái)五年最具潛力的手機(jī)游戲技術(shù)，面向全球高速?gòu)?fù)合增長(zhǎng)的手游市場(chǎng)和元宇宙生態(tài)趨勢(shì)，未來(lái)其迭代的速度甚至有望超過(guò)“老大哥”PC平臺(tái)。

　　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(shù)，看來(lái)這項(xiàng)體驗(yàn)超牛的技術(shù)離我們不遠(yuǎn)了，相信廣大手游玩家非常期待這項(xiàng)技術(shù)落地。

　　時(shí)下，聯(lián)發(fā)科正在構(gòu)建全面的移動(dòng)端游戲技術(shù)矩陣，引領(lǐng)手游技術(shù)躍遷，為玩家?guī)��?lái)“3A游戲”般的視、聽、觸感官體驗(yàn)。聯(lián)發(fā)科的HyperEngine游戲引擎包括畫質(zhì)引擎、智能調(diào)度引擎、網(wǎng)絡(luò)引擎和操控引擎，支持移動(dòng)端游戲超分技術(shù)、移動(dòng)端光線追蹤等先進(jìn)技術(shù)，不斷迭代的HyperEngine已成為聯(lián)發(fā)科解決玩家痛點(diǎn)，推動(dòng)移動(dòng)端游戲技術(shù)持續(xù)升級(jí)的重心。MediaTek深耕圖形領(lǐng)域技術(shù)多年，通過(guò)對(duì)MediaTek HyperEngine游戲引擎的關(guān)鍵技術(shù)升級(jí)，為游戲在移動(dòng)端的表現(xiàn)帶來(lái)了端游級(jí)的效果。MediaTek在面對(duì)游戲廠商、開發(fā)者、終端廠商時(shí)可以拿出強(qiáng)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(shí)的游戲畫面，致力于引領(lǐng)移動(dòng)端圖形發(fā)展趨勢(shì)。