高通揭露Snapdragon 888技術細節

作者 : 邵樂峰,EE Times China

在美國時間12月1日上午舉行的「高通Snapdragon技術峰會」(Qualcomm Snapdragon Tech Summit)首日曝光之最新Snapdragon (驍龍) 888平台更多技術細節,在這場峰會的第二天全面釋出。

在美國時間12月1日上午舉行的「高通Snapdragon技術峰會」(Qualcomm Snapdragon Tech Summit)首日曝光之最新Snapdragon (驍龍) 888平台更多技術細節,在這場峰會的第二天全面釋出。高通技術公司產品管理副總裁Ziad Asghar在主題演講時表示,Snapdragon 888的設計理念並非是要與競爭對手在電晶體數目上一決高下,而是著眼於每個家庭中所有的單功能設備,讓智慧型手機無論在體驗還是技術能力上超越所有這些家庭中的單功能設備。

Snapdragon 888在主要架構方面實現了一系列提升。包括採用了最先進的三星(Samsung) 5奈米製程;Kryo 680 CPU採用8核心架構(1x 2.84GHz Cortex X1超大核心,3x 2.4GHz Cortex A78大核心,4x 1.8GHz Cortex A55小核心),整體性能提升高達25%,支援2.84GHz主頻。同時該平台也是首個基於Arm Cortex-X1打造的商用CPU子系統。Adreno 660 GPU則實現了迄今為止最顯著的性能提升,圖形渲染速度較前代平台提升高達35%。更重要的是,Kryo 680和Adreno 660能夠提供持續穩定的高性能,這是Snapdragon行動平台一直以來的優勢。

 

 

著眼全球的5G行動平台

高通技術公司產品管理總監Lekha Motiwala表示,Snapdragon 888具備全球相容性,支援毫米波和Sub-6GHz頻段,以及全球多SIM卡、獨立組網、非獨立組網、FDD、TDD和動態頻譜共用等。此外,Snapdragon 888也是號稱全球首款支援Sub-6GHz TDD-FDD所有主要載波聚合的解決方案。

整合的第三代5G數據機及射頻系統——Snapdragon X60支援5G Sub-6GHz載波聚合和毫米波,能夠提供達7.5Gbps的商用5G網路速度、利用動態頻譜共用(DSS)支援出色的網路覆蓋。Snapdragon 888還支援全球5G多SIM卡功能,從而實現國際漫遊、在一支手機上同時管理個人和工作號碼,並優化每月通訊服務資費。

 

 

此外,該平台採用了近期推出的高通FastConnect 6900行動連接系統,能夠提供目前行動Wi-Fi最快的Wi-Fi 6速度(高達3.6Gbps),並且支援Wi-Fi 6E的全新6GHz頻段。透過支援藍牙5.2、藍牙雙天線、高通aptX套件、廣播音訊和先進的調變及編碼技術優化,FastConnect 6900行動連接系統還能夠提供清晰、可靠且回應迅速的全新藍牙音訊體驗。

第六代Qualcomm AI Engine

在此基礎上,Snapdragon 888平台在AI架構方面實現了重大突破。整體全新設計的第六代高通AI引擎包括了全新高通Hexagon 780處理器及其具有的融合AI加速器架構。根據高通技術公司高級產品經理Hsin-I Hsu的介紹,Snapdragon 888中Hexagon處理器所擁有的標量、張量和向量加速器之間的實體距離幾乎消失了,不僅如此,這三個不同的加速器之間還實現了記憶體共用,從而使得標量加速器的性能提升了50%,張量加速器的速度則是前代的2倍。

AI引擎的其他部分也得到了升級,例如Adreno 660 GPU的AI性能提升了43%,透過新的指令集,如4輸入混合精度點積和波浪矩陣乘法可加快浮點運算。其每瓦特性能較前代平台提升3倍,並實現了每秒26兆次運算(26 TOPS)的算力。第二代高通感測器中樞整合的專用低功耗AI處理器分擔了Hexagon處理器高達80%的工作負載,能夠利用情境感知,並結合來自5G、Wi-Fi和藍牙等新增的資料來源,支援如螢幕喚醒、抬手亮屏、使用者活動識別、語音事件檢測等應用案例,進一步增強該平台的性能,而功耗不到1mA。

 

同時,為了確保開發者能夠輕鬆訪問高通感測器中樞,高通與Google就其最新的TensorFlow Micro框架開展合作,面向Hexagon處理器和高通感測器中樞上的AI處理器進行優化。這樣一來,OEM合作夥伴和開發者就能夠開發出屬於自己的情境感知應用程式。舉例來說,借助第二代高通感測器中樞,Hexagon處理器上「Ok,Google」偵測算法38%的負載得以被減少。

在軟體部分,高通AI引擎Direct軟體為開發者提供靈活性,針對Hexagon 780處理器,還包括Adreno GPU和高通Kryo CPU,支援其開發的下一代終端側AI應用程式能夠高效運作。高通技術公司技術副總裁Jeff Gehlhaar表示:「「高通AI引擎Direct的設計初衷就是在Snapdragon 888上首次帶來了一個跨整個Snapdragon 平台的統一AI應用程式介面。對於開發者或OEM廠商來說,可以充分利用這一解決方案的優勢,跨Snapdragon 平台使用第五代和第六代AI引擎。」

 

作為支援更多開發者和OEM訪問第六代高通AI引擎承諾的一部分,高通宣佈擴展了用於AI加速器的開源編譯器TVM,支持Hexagon。現在,可以用幾行簡短的Python代碼編寫自訂運算元,為Hexagon編譯,並直接插入高通AI引擎Direct框架。作為在Snapdragon 平台的首創,這將使開發者和OEM廠商能夠打造個性化的體驗,並擴展高通AI引擎Direct。

支援ISP三重併發

每當想要拍攝優質的照片和視訊,一個好的鏡頭和性能出色的影像感測器必不可少。高通技術公司產品管理副總裁Judd Heape強調,與大多數ISP不同的是,五年前Spectra首次發佈時,就不是單獨一個ISP,它與生俱來就是雙ISP。如今,憑藉全新Qualcomm Spectra 580 ISP,Snapdragon 888成為了首款支援三ISP的行動平台,能夠以每秒處理27億像素的速度,支援三個攝影機的併發拍攝。

如今大多數旗艦智慧型手機至少配備3個後置攝影機,每個攝影機支援不同的鏡頭——超廣角、廣角和長焦。三重併發將使用戶能夠同時通過3個不同的攝影機拍攝視訊——每支視訊都是4K HDR品質。或者你可以在同一時間拍攝3張照片——每張都是2800萬像素30fps的零快門延時模式。

三重併發也將在攝影機之間進行變焦時提供更平滑的切換。例如,在雙ISP上,如果開始用廣角攝影機拍攝,就不得不猜測是要用長焦鏡頭放大,還是要用超廣角鏡頭來縮小。有了三重併發,猜測的工作就免除了——系統可以在後台運行三個攝影機,然後即時切換到用戶想要使用的攝影機。

除了支援三ISP,Spectra 580在速度、影像品質和電腦視覺方面都有架構上的提升。它比上一代ISP的處理速度快35%,能夠以每秒處理27億像素。舉例來說,兩個感測器:一個6400萬像素,另一個2500萬像素,每個感測器都以30fps的速度同時運行。與此同時,還可以利用這樣的速度實現每秒120幀、每幀1,200萬像素的影像擷取。

 

 

「Spectra 580架構是為今年即將上市的,被稱為單幀逐行HDR (Staggered HDR)影像感測器而設計的,它們有大幅提升HDR視訊品質的潛力;」Heape解釋,單幀逐行HDR影像感測器輸出獨立的長、中、短曝光,所以在現有影像感測器只能生成一張影像的基礎上,單幀逐行HDR影像感測器可以生成3張影像,且所有影像都有明亮或黑暗場景中不同部分的細節。

HDR一詞可能會令人困惑。針對視訊,我們通常將HDR稱為10-bit HDR或HDR10,其他格式如HLG和杜比視界也是10-bit格式,但其實是指HDR視訊的編碼和保存方式。實際上,ISP運行在更高的位深,這是由「運算HDR」實現的。而所謂的「運算HDR」,是ISP將來自影像感測器的多重曝光組合在一起,使最終輸出的影像獲得巨大動態範圍的過程。

到目前為止,視訊可以10-bit格式保存,但這通常是由每幀的單次曝光做到的,或者是由影像感測器降低解析度換取HDR輸出為代價。對於照片拍攝,特殊的應用可以根據多重包圍曝光產生HDR輸出。但遺憾的是,最終輸出格式都不得不色調映射到8-bit JPEG檔。但得益于單幀逐行HDR影像感測器,以及其在一幀時間內輸出多達三重的曝光能力,人們現在可以在視訊和照片拍攝中應用多重曝光運算HDR。

也就是說,未來的智慧型手機將首次超越8-bit JPEG,並利用HEIF格式來拍攝10-bit色深的照片,這將為照片帶來更高的清晰度、更多的細節和更鮮豔的色彩,而這是以往8-bit色調映射JPEG方法不可能實現的。對於HDR來說,是時候讓照片趕上視訊了!

Spectra 580中的三ISP讓所有拍攝模式下的運算HDR成為可能。三重並行處理使每一次曝光都能在一幀時間內同時拍攝並合成,4K HDR與三重曝光單幀逐行HDR將使拍攝的視訊看起來更加精彩動人,它有比以往更大的動態範圍,更多的細節和更少的偽影。此外,Spectra 580 ISP還首次採用全新低光架構,即使在近乎黑暗的環境中,也能拍攝出更加明亮的照片。

3A演算法是Heape強調的另一重點。3A演算法即自動對焦、自動曝光和自動白平衡,是拍攝一張專業品質照片的基礎。如果想獲得極致的清晰度、動態範圍和色彩,這三項都必須準確無誤。Spectra 580將首次推出高通第10代3A演算法,這也是首次由AI賦能的3A演算法。

全新的基於顯著性特徵分析的自動對焦和自動曝光引擎在設計之初就利用了虛擬實境(VR)技術,利用支援眼部追蹤的VR頭戴顯示器,訓練顯著性特徵分析自動對焦和自動曝光神經網路。設計人員在VR環境裡為人們提供影像,透過追蹤使用者的眼球來判斷眼球聚焦的部分。然後,利用這些資料訓練AI自動對焦和自動曝光引擎,從而使全新的由AI賦能的自動對焦引擎可以比以往更快、更準確。

合作夥伴虹軟並在實際展示中為「傻瓜相機」一詞帶來了新的含義。在過去,「傻瓜相機」實際上並不「傻」,但消費者必須選擇想聚焦的物件,然後放大或縮小,不斷進行構圖。但現在不需要了,得益於三ISP能夠始終拍攝視訊,虹軟利用Spectra 580和AI引擎進行自動追蹤和自動縮放,帶來真正的「傻瓜相機」體驗。

使用者的隱私安全保障

Snapdragon 888支援諸多安全措施保護終端側使用者資料的隱私,包括高通安全處理單元、高通可信執行環境、高通無線邊緣服務、以及全新Type-1 Hypervisor技術。按照高通技術公司產品管理高級總監Saritha Sivapuram的說法,Hypervisor技術先前僅在桌上型電腦上流行,主要用於在其各自獨立的安全空間中運行多個作業系統,Snapdragon 888將此技術導入智慧型手機中,從而能夠以全新方式在同一終端上,在不同應用和多個作業系統之間進行資料的保護和隔離。

也就是說,與桌上型電腦運算一樣,Hypervisor可以在智慧型手機上啟用同一作業系統的多個實例,並可在它們之間即時切換。使用者可以擁有一個專屬自己工作應用程式的作業系統實例,以及一個用於個人應用程式的獨立作業系統,甚至可以運行一個完全不同的作業系統。同時,Hypervisor還在硬體內部製造了隔離,可以使該應用程式的資料完全不受主作業系統內應用程式的影響,應用程式開發人員可以在每個應用程式中創建全新的私密體驗,從而保護每個環境的安全性和私密性。

 

當然,Hypervisor只是Snapdragon 晶片組所賦能的眾多安全技術之一。2018年,高通創建了無線邊緣服務,這是一套Snapdragon 可以與之交互的雲端服務,使應用程式和服務可以遠端驗證設備身份,即時檢測設備及其無線連接的安全性。通過這項服務,應用程式和服務可以安全地從設備收集資訊,來進行基於風險的評估,並將敏感資訊傳遞到該目標設備,應用程式和服務還可以利用高通無線邊緣服務來遠端啟動晶片組的硬體和軟體特性。

 

「我們正在進入一個由AI工具賦能的全新世界,在這裡可以輕鬆地進行深度偽造。你如何知道網站上的照片是否真實?無論是像素和EXIF資料還是圖片和音效檔的格式資訊都可以被編輯、被修改。很快,任何人都可以輕鬆製作以假亂真的膺品。」在峰會現場,Saritha Sivapuram展示了透過與Truepic合作,利用高通終端側安全技術和無線邊緣雲服務來保護未來攝影功能的案例。

在這一案例中,Truepic利用高通的安全技術、Spectra ISP和無線邊緣雲服務,在攝影機拍攝的照片上製作加密印記,用以保護像素、日期、時間、位置和深度圖。Trupic的加密印記照片符合Adobe的內容真實性倡議CAI (Content Authenticity Initiative)的新興開放標準。通過遵循CAI標準,即可透過其他符合CAI標準的服務查看和驗證Truepic照片。

最佳化手機遊戲體驗

Snapdragon 888支援完整的高通Snapdragon Elite Gaming特性。高通技術公司公共關係高級經理Macey Davis介紹了Elite Gaming的一項全新特性——高通Game Quick Touch。眾所周知,觸控延遲取決於很多因素,例如顯示器影格同步的時間和遊戲影格刷新的時間。有時由於遊戲工作負載巨大,遊戲可能會錯過影格同步的截止時間,這將導致影格延遲,而影格延遲將會導致觸控延遲。

Game Quick Touch特性針對上述難題進行了毫秒等級的最佳化,以避免這種類型的延遲,玩家將立即體驗到更快的觸控回應時間。支援Game Quick Touch的Snapdragon 888可以將觸控到顯示的回應速度提高20%,這意味著即使是影格率高達120fps的遊戲,其觸控回應時間也會受益。

 

 

Snapdragon Elite Gaming帶給手機遊戲的另一項技術是可變解析度渲染(Variable Rate Shading)。到目前為止,被稱為VRS的可變解析度渲染——僅在高階PC和下一代專業遊戲機上實現支持,由全新高通 Adreno 660 GPU支持實現的可變解析度渲染,使遊戲渲染性能提升高達30%,將有助於減少 GPU 工作負載,同時顯著增強遊戲性能。這將使下一代手機遊戲能夠以更快的速度和更高的解析度運行,同時仍保持最高的視覺保真度。此外,GPU工作負載的減少也能降低功耗,從而讓玩家更長時間的進行遊戲。

當渲染每一影格時,GPU為每個像素執行一個著色程式來運算它的顏色,這意味著360萬像素被著色。可變解析度渲染允許開發人員指定著色器程式以2個或4個像素為一組僅執行一次,然後將這些顏色結果重複應用於周圍的像素著色。透過可變解析度渲染,遊戲開發人員可以僅使用140萬像素對整個影格畫面進行著色,這將會使整體著色的總像素數減少40%,從而大大降低GPU工作負載,這一特性將讓開發者在不犧牲視覺逼真度的情況下創造更具有沉浸感的遊戲體驗。

結語

2019年,正當人們以為新推出的Snapdragon 865 「理所當然」應該會整合X55數據機+RF系統,從而也成為一顆名副其實的SoC晶片時,高通卻不按牌理出牌,沒有把最核心的5G整合晶片放在旗艦級產品線上,反而成就了765系列成為旗下第一顆5G SoC晶片。但這次,高通將第三代5G數據機及射頻系統——支援5G Sub-6GHz載波聚合和毫米波的Snapdragon X60整合其中,使888成為一顆名副其實的旗艦級5G SoC。

本文原刊於EE Times China網站

 

 

掃描或點擊QR Code立即加入 “EETimes技術論壇” Line 社群 !

 EET-Line技術論壇-QR

發表評論