手機(jī)獨(dú)顯再升級(jí)

7月中旬，realme發(fā)布了真我GT2大師探索版手機(jī)，除了升級(jí)高通驍龍8+移動(dòng)平臺(tái)以外，還首發(fā)新一代Pixelworks X7“獨(dú)顯芯片”，突破性解決了游戲插幀時(shí)的最大痛點(diǎn)——延時(shí)問(wèn)題。本期技術(shù)殿堂，就讓我們簡(jiǎn)單了解一下這顆全新的視覺(jué)處理器吧。

在Android手機(jī)領(lǐng)域，2018年發(fā)布的黑鯊游戲手機(jī)首次配備獨(dú)立的圖像處理芯片（圖1），也正是在這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，Pixelworks（逐點(diǎn)半導(dǎo)體）才逐漸映入普通消費(fèi)者的眼簾。正是在獨(dú)立圖像處理芯片的幫助下，當(dāng)年的黑鯊游戲手機(jī)才獲得了對(duì)DCI-P3廣色域、視頻HDR的支持，還能在游戲場(chǎng)景中通過(guò)MEMC智能運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)（MotionEngine）使畫(huà)質(zhì)更流暢平滑不拖影。

到了2019年黑鯊2 Pro發(fā)布時(shí)，官方對(duì)宣傳話術(shù)進(jìn)行了升級(jí)，稱(chēng)新品配備了獨(dú)立顯示芯片，就好像電腦配備了獨(dú)立顯卡一樣（圖2）。從逐點(diǎn)半導(dǎo)體的新聞通告來(lái)看，黑鯊2 Pro內(nèi)置Pixelworks Iris視覺(jué)處理器，除了MotionEngine和全時(shí)HDR以外，新增True View自適應(yīng)顯示功能，可在不同亮度和色調(diào)的環(huán)境光照條件下實(shí)現(xiàn)最佳觀看效果，包括日光模式、閱讀模式及自帶DC調(diào)光2.0的夜視模式（圖3），而這也就是黑鯊2Pro所謂“獨(dú)顯DC調(diào)光2.0”的由來(lái)。

也許是黑鯊手機(jī)太過(guò)小眾，真正讓手機(jī)獨(dú)顯概念深入人心的，則是2021年iQOONeo5手機(jī)的發(fā)布，當(dāng)時(shí)發(fā)布會(huì)官方通過(guò)巨大的“獨(dú)顯芯片”宣傳背景板（圖4），以及游戲All-HDR、游戲幀率倍增和高幀馬拉松三大殺手級(jí)功能，讓更多玩家親身感知到了獨(dú)顯能為手機(jī)游戲帶來(lái)的諸多妙用，時(shí)至今日武裝獨(dú)顯的手機(jī)也越來(lái)越多。

正如前文所述，手機(jī)廠商采用的所謂“獨(dú)顯”，幾乎都是來(lái)自Pi xel works，官方將其稱(chēng)為“視覺(jué)處理器”（理解為獨(dú)立顯示芯片也沒(méi)啥問(wèn)題）。包含Pixelworks i3（原Iris 3）、Pixelworks i6和Pixelworks X5（原Iris 5）和X5 Pro（圖5），定位依次提升。最強(qiáng)的Pixelworks X5系列主打MotionEngine技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)游戲插幀能力，iQOO Neo 5、iQOO Neo5S、iQOO Neo6、iQOO 9 Pro和realme真我 GT Neo3等手機(jī)就都是它的客戶(hù)。

在Pixelworks X5系列視覺(jué)處理器的幫助下，手機(jī)在系統(tǒng)層面可以實(shí)現(xiàn)“提升幀率”和“優(yōu)化功耗”兩大功能。其中，“提升幀率”可以讓原本不支持120FPS的游戲?qū)崿F(xiàn)120FPS顯示（圖6）。比如手機(jī)玩《原神》默認(rèn)最高只能運(yùn)行在60FPS模式，但在打開(kāi)該功能后，游戲就能以插幀的方式變成120FPS（GPU實(shí)際計(jì)算量依舊為60FPS），從而進(jìn)一步提升流暢度，和硬件渲染120FPS相比耗電量幾乎可以忽略不計(jì)。

“優(yōu)化功耗”則是強(qiáng)制當(dāng)前游戲以45FPS鎖幀運(yùn)行，再通過(guò)Pixelworks X5插幀到90FPS顯示。相當(dāng)于GPU只需渲染45FPS的資源，就能輸出90FPS的流暢畫(huà)面，從而明顯降低游戲過(guò)程中的功耗和發(fā)熱量（圖7）。可惜的是，Pixelworks X5系列視覺(jué)處理器在游戲插幀時(shí)會(huì)帶來(lái)較高的延時(shí)，導(dǎo)致游戲畫(huà)面和操作偶爾“不跟手”，玩起來(lái)很別扭。

Pixelworks X7登場(chǎng)

根據(jù)2021年全球游戲市場(chǎng)報(bào)告顯示，在全球27億的游戲玩家中，有25億是手機(jī)游戲玩家，數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)PC游戲玩家（13億）和游戲主機(jī)玩家（8億）。手機(jī)以其便利性和越來(lái)越強(qiáng)的性能，已經(jīng)成為游戲市場(chǎng)的最大硬件載體（圖8）。

對(duì)于手機(jī)玩家，相信都曾遇到過(guò)4個(gè)難以規(guī)避的問(wèn)題：1，玩游戲太耗電，續(xù)航時(shí)間驟降，發(fā)熱量猛增;2，隨著游戲時(shí)長(zhǎng)和溫度的增長(zhǎng)，非常容易出現(xiàn)降頻鎖幀（丟幀和卡頓），甚至斷崖式幀數(shù)驟降;3，黑暗場(chǎng)景中缺乏足夠的對(duì)比度和細(xì)節(jié);4，在黑暗和日光直射環(huán)境等極端條件下無(wú)法滿足觀看體驗(yàn)。

為了解決上述問(wèn)題，逐點(diǎn)半導(dǎo)體在2021年11月就正式發(fā)布了第七代視覺(jué)處理器（Pixelworks X7），它繼承了前幾代產(chǎn)品的性能與優(yōu)勢(shì)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了迭代與優(yōu)化，尤其在處理游戲視覺(jué)體驗(yàn)方面，推出的超低延時(shí)插幀技術(shù)配合愈加成熟的智能顯示管理與超分辨率解決方案，力求解決用戶(hù)在游戲顯示方面的關(guān)鍵訴求（圖9）。

從官方的新聞稿來(lái)看，PixelworksX7主要在如下方面為終端用戶(hù)帶來(lái)全新體驗(yàn)：

超低延時(shí)MotionEngine技術(shù)

通過(guò)與業(yè)內(nèi)知名的游戲引擎公司合作，Pixelworks X7在游戲內(nèi)容端與制作端進(jìn)行了更深度的挖掘，通過(guò)生態(tài)鏈整合及算法優(yōu)化，在降低GPU負(fù)載的同時(shí)，將畫(huà)面的插幀延時(shí)降至物理可能的最低水平，進(jìn)一步提升了平滑度及跟手性，讓用戶(hù)在任何智能終端設(shè)備上都能暢享不同游戲的高幀率體驗(yàn)（圖10）。

低功耗超級(jí)分辨率

Pixelworks X7新增超級(jí)分辨率模式，可通過(guò)算法將內(nèi)容由低解析度擴(kuò)展到高解析度。在這過(guò)程中，手機(jī)將持續(xù)處于低功耗狀態(tài)，用戶(hù)可享受更長(zhǎng)時(shí)間的高清游戲和視頻體驗(yàn)。而對(duì)于一些分辨率本身就比較低的游戲，超分辨率模式更為其在移動(dòng)設(shè)備上的畫(huà)面呈現(xiàn)帶來(lái)了質(zhì)的飛躍。

3D降噪

Pixelworks X7采用最新的3D降噪模式，不僅針對(duì)2D圖像本身的噪點(diǎn)進(jìn)行解析，還通過(guò)前后幀的動(dòng)態(tài)分析，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的降噪，使圖像更清晰，更真實(shí)。

基于人工智能的全時(shí)HDR體驗(yàn)

Pixelworks X7繼承了源于i6的AI能力。通過(guò)低功耗的AI顯示推理功能，可通過(guò)場(chǎng)景檢測(cè)、動(dòng)態(tài)調(diào)整局部對(duì)比度和清晰度，動(dòng)態(tài)檢測(cè)并保護(hù)膚色?？梢愿鶕?jù)環(huán)境照明條件、顯示內(nèi)容的動(dòng)態(tài)對(duì)比度、銳度、亮度、色溫等，智能實(shí)時(shí)調(diào)整顯示屏的對(duì)應(yīng)屬性，顯著提升照片、游戲動(dòng)畫(huà)以及視頻的圖像顯示質(zhì)量，提高觀看的舒適度。

出色的顯示屏校準(zhǔn)

Pixelworks X7具備專(zhuān)利高效校準(zhǔn)技術(shù)，可讓用戶(hù)享受到sRGB、DCI-P3和自定義色域中所有應(yīng)用和內(nèi)容的真實(shí)色彩。即使在昏暗光線下，也可通過(guò)校正低亮度下AMOLED面板上發(fā)生的色偏，以確保整個(gè)屏幕色彩的準(zhǔn)確性。同時(shí)，通過(guò)引入De-Mura算法，因亮暗不明所引起的屏幕色斑、亮斑、暗斑等問(wèn)題也可以得到有效緩解。

新一代獨(dú)顯的魅力

市面上裝備Pixelworks X5系列視覺(jué)處理器的手機(jī)有很多，但它們僅支持2倍游戲插幀，也就是30FPS插幀到60FPS、45FPS插幀到90FPS或60FPS插幀到120FPS。

作為第一款列裝Pixelworks X7視覺(jué)處理器的手機(jī)，真我GT2大師探索版手機(jī)可以帶來(lái)“4倍插幀技術(shù)”（圖11），目前已經(jīng)適配了《航海王熱血航線》游戲，在該游戲中可看到“低功耗120幀”的選項(xiàng)（圖12），開(kāi)啟后GPU只需渲染30FPS的畫(huà)面，而我們看到的則是由Pixelworks X7四倍輸出的120FPS畫(huà)面。

官方的解釋如下：“通過(guò)與《航海王熱血航線》游戲內(nèi)容的整合，Pixelworks手游渲染加速引擎得以產(chǎn)生游戲中的圖形運(yùn)動(dòng)向量，通過(guò)與Pixelworks X7視覺(jué)處理器默契配合，精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)兩種模式的幀率優(yōu)化模式：低功耗模式（4倍插幀）與高畫(huà)質(zhì)模式。兩種模式均可將游戲渲染至120FPS的絲滑效果，并有效降低功耗，與此同時(shí)又各有所長(zhǎng)。前者可在低功耗下讓低幀游戲秒變高幀;后者則可讓高幀游戲運(yùn)行更穩(wěn)、功耗更省，用戶(hù)可根據(jù)自己的喜好選擇適合的幀率優(yōu)化模式進(jìn)行體驗(yàn)”。

最關(guān)鍵的是，Pixelworks X7可將插幀延時(shí)從上代Pixelworks X5的30ms+降低到10ms，幾乎無(wú)感，確保游戲操作的跟手性。目前無(wú)感插幀模式已在《和平精英》《王者榮耀》《原神》《QQ飛車(chē)》以及《航海王熱血航線》等20多款人氣手游上實(shí)現(xiàn)適配。除上述游戲外，插幀技術(shù)還在幾大熱門(mén)視頻APP上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，用戶(hù)可在騰訊視頻、愛(ài)奇藝視頻、優(yōu)酷視頻、B站開(kāi)啟相關(guān)功能獲得更加絲滑和流暢的畫(huà)質(zhì)體驗(yàn)。

在Pi xe lwo r ks X 7的幫助下，真我GT2大師探索版還支持游戲超級(jí)分辨率的功能，目前已經(jīng)適配《原神》和《和平精英》兩款游戲，其原理是由Pixelworks X7通過(guò)算法將內(nèi)容從低解析度擴(kuò)展到高解析度（圖13）。這意味著，我們可以將游戲畫(huà)質(zhì)設(shè)定為低（降低GPU負(fù)載），再通過(guò)游戲超分功能低功耗提升畫(huà)質(zhì)，解決昔日魚(yú)（畫(huà)質(zhì)）和熊掌（功耗）不可兼得的尷尬（圖14）。

總之，最多4倍的超低延時(shí)插幀技術(shù)，以及低功耗的超級(jí)分辨率技術(shù)，都是Pixelworks X7有別于上代X5的核心賣(mài)點(diǎn)（圖15），它們都能進(jìn)一步解決用戶(hù)在游戲中的真實(shí)痛點(diǎn)。繼真我GT2大師探索版之后，相信很快會(huì)有更多新款手機(jī)武裝這顆視覺(jué)處理器，而我們也希望這兩項(xiàng)好用的新功能可以完美適配更多的主流游戲。