手机上的独显芯片真的有用吗?
你有没有过这样的体验和困惑?明明我的手机屏幕已经是 2K 了,刷新率也升级到了 144Hz,但看视频和玩游戏的时候还是感觉画面不流畅不清晰?没错,这不是你的问题,也不是手机的问题,而是硬件走得更超前但内容规格跟不上的问题。

你比如视频,这些主流平台的基础帧率大都是 1080P 30 帧,玩游戏也是,都会有很多的限制。那对于手机厂商来说,真的就一点办法都没有吗?怎么才能让你在手机上看到更流畅更清晰的画面?这就是我们今天要聊的主角:手机独显芯片。

我们都知道,视频其实是快速播放的一帧帧定格画面,单位时间内的画面越多,运动就越连续,你看到的画面也就越流畅。

但现在常见的电影帧率是 24 帧每秒,B 站的帧率是 30 帧每秒。


如果画面运动幅度不大,可能就还凑合,但如果是大面积的高速运动,那你就会有这样一卡一卡的感觉了。

虽然改变不了视频的固有帧率,但我们可以通过对比前后帧之间的区别,对画面运动进行估算,计算出中间帧插进去,那就可以得到一个帧率倍增的视频。

这个技术叫做 MEMC:运动估计与运动补偿。但它之前更多是用在电视上,后来骁龙 865、870 也集成了 MEMC 算法,但它们都只是针对视频画面,很显然,游戏场景更需要这套技术。
为什么这么说呢?因为视频的每一帧之间是有曝光时间的,它记录的并不是一个绝对清晰的画面,而是带有运动模糊的真实场景,能到 60 帧就已经很流畅了。

但游戏画面都是 GPU 计算渲染出来的,本身不带有运动模糊,所以需要更高的帧率来实现类似运动模糊的效果。

于是,把 MEMC 技术运用到游戏上就成了一个众望所归的事情,第一个这么干的,是 iQOO。

2021 年3 月发布的 iQOO Neo5,利用独显芯片实现硬件 MEMC 运动计算和补偿技术,把游戏帧率从传统的 60 帧,提升到 90 帧甚至是 120 帧。
那这里你可能又会有疑问了,为什么非得用一颗独显芯片来解决这个事情呢?因为它除了能提升帧率之外,还能分担 GPU 的渲染压力。帧率越高渲染压力越大发热也就越高,这时候独显芯片的作用也就体现出来了。

我举个例子你就明白了,比如一个原生 90 帧的视频,我们用 45 帧渲染,然后通过独显芯片插帧到 90 帧。这样就相当于 GPU 的渲染压力小了一半,另外一半被独显芯片给承担了。这样一来不仅效率更高了,整机的功耗和温度也得到了更好的控制。

当然,作为第一个吃螃蟹的人,iQOO Neo5 在当年取得了很好的口碑和销量,还带动了其他厂商纷纷加入独显芯片的阵营。


但游戏你也知道的,前有王者跟和平,后有原神和崩铁。即便是有独显芯片,应付起来也是越来越吃力。

那既然 MEMC 的技术路线没问题,接下来拼的,就是谁家的独显芯片更强大了。
这里面就不得不提到这家公司,叫 Pixelworks。

因为之前大部分厂商用的都是 Pixelworks 的芯片,所以就得等它的更新和迭代。但我觉得这事儿吧,靠人不如靠己,到最后还得是咱们自研最靠谱。但你别看我说的轻巧,真要干那还是需要魄力和实力的。
国内的一众厂商也就 vivo、OPPO、华为和小米有这能力(vivo V、OPPO 马里亚纳、华为海思、小米澎湃)。

自研芯片是一个很大的课题,难度大挑战大投入大风险大,看到这儿的朋友们,我觉得应该多给咱们国产厂商一些支持和理解,在这样那样的限制下,还能坚持往下走的,真心值得三连。
还是说回 iQOO,在 iQOO Neo5 将独显芯片用于游戏超帧之前,他们已经开始自研显示芯片了,也就是 vivo 的 V 系列,第一代 V1 是一颗定位专业影像的芯片,影像画面和游戏画面,在本质上我觉得其实是共通的。


然后就是去年底发布的 V2 芯片了,说是对芯片架构进行了重构,引入深度学习加速器也就是 AI 计算单元,来提升芯片运行速度,进而提升算力。这还没完,他们把 MEMC 插帧算法也写入了芯片内核,能把原神稳定到 90 帧。
但这好像也没什么特别的,因为很多手机都能做到原神接近满帧的运行。vivo/iQOO 的产研团队应该也意识到这个问题,所以在 22 年初就启动了超算独显芯片的研发。18 个月后,它出现在 iQOO 11S 上,相比之前的独显芯片,新增了超分功能,还首发了超分超帧并发技术。


这个技术对于视频体验的提升大不大,咱们废话少说,直接上视频对比,看出来区别的小伙伴可以在弹幕里打个分。

但这次我最关注的肯定还是游戏,为啥?很明显这就是奔着游戏用户来的,原理也不难,以前的独显芯片都是超帧,帧率上来了,画面的流畅度就有了保障。那画面的清晰度呢?就得靠超分来实现了。到底是骡子是马,咱们还是实测见真章。

先是我们常规的半个小时原神测试,自定义最高画质+ 60 帧,实测下来平均帧率在 58.94;

如果把超帧打开,你会看到帧率不升反降,帧率掉到了 48 帧左右,别慌,我给你对比一下效果。

是不是 48 帧的看起来更流畅?这是因为它在每帧之间插入了 2 帧过渡帧,这么算下来就是 144 帧了。

而且这里你要注意了啊,我说的是过渡帧,而不是重复帧,重复帧充其量就是打一个插帧的概念,过渡帧才是真正的为了实际体验和画面效果。

我再把超分打开,你再对比看一下画面,是不是打开超分后看起来更清晰一些了?

这就是超分的意义所在了,就是字面意思,我们实测下来原神分辨率确实突破了以往 720P 的限制,来到了 860P。
而且不只是前景中的人物身上的细节变得更清晰,包括远处的背景,整个清晰度都有明显的提升。

iQOO 自研的这套 v-SR 超分算法(vivo Super Resolution)是有神经网络引擎和 AI 算法的共同参与的,工作原理也不难理解,就是通过对画面对象形态的感知,区分出复杂纹理细节与相对简单平坦的色块,根据分类进行算法参数的自适应调整,进而提升人眼强感知区域的画质清晰度。
熟悉 PC 显卡的朋友应该知道,不论是英伟达还是 AMD,它们都有自己的一套图像处理技术,英伟达是深度学习超级采样(Deep Learning Super Sampling,DLSS),AMD 是 FidelityFX Super Resolution (FSR),都是通过 AI 算法将低分辨率画面超分为高分辨率。要使用这样的 AI 算法,对显卡的算力要求非常高。

手机的独显芯片基本上也是这个原理,但之前的芯片由于各种限制,通常只能实现超帧,说白了还是算力不够。iQOO 的这块超算独显芯片之所以能做到,我觉得有三个点。
一是算力够强,这是硬件实力,你像 MEMC 运动补偿、LDSR 低失真超分辩率、HDR 高动态范围成像、CCE 色彩校准增强、3DLUT 色彩空间转换等等,它都给集成了;

二是底层算法硬件化,这样一来就更灵活和高效了;三是这个创新通路设计,可以让超分超帧鱼与熊掌兼得,还能在同一帧里实现并发。这么一叠加,确实是 1+1 大于 2 的效果。
那你可能也会有疑问了,之前也有手机宣传可以通过算法实现更高画质的,那又是怎么实现的呢?这就是要说到可变速率着色(Variable Rate Shading,VRS)技术了。

这是一种新的渲染方式,与传统的单个像素着色操作只能应用于单个像素不一样,VRS 可以使单个像素的着色渲染应用到多个像素上,让应用程序可以根据画面上的不同区域来应用不同的着色率。简单来说,就是通过不同区域的重要性,来决定不同区域画面的精细度,减少显卡的渲染负荷。

说到这你就明白了,VRS 实际上并没有提升画面的渲染分辨率,它是通过牺牲画面中非主体的细节,把算力集中到我们视线聚焦的区域,营造出一种高分辨率的假象。想要真正让游戏的分辨率突破系统限制,还是需要实打实的独显硬件和超分算法。

我们抱着怀疑的态度又测试了《王者荣耀》和《和平精英》,看看它是不是都做了优化?
《王者荣耀》中,极致画质分辨率调到最低,开启超分,对比前后,能明显感觉到小乔更立体了,她的扇子折叠痕迹更清晰,防御塔轮廓也更锐利。还有地面上石块的纹理,也凸显出来了。

原生分辨率调到最高,效果更明显。走到蓝 Buff 边上,它的毛发,边上的蓝色小花,还有浅草地上的纹路也更清晰。

同时打开超帧功能,能看到帧率从 120 帧掉到了 60 帧左右。

《和平精英》也做到了类似的效果,超分、超帧同时开启,确实是能得到更好的游戏体验。

我把它们官方截止到目前已经适配的游戏也都列在这里了,你可以看一下。

最后就是功耗问题了,我们也做了测试。同样是保持起始电量在 60% 的条件下,开启超分超帧,半小时的原神测试下来,背面最高温度比之前高了 1°C,功耗增加了 0.8W,电量多了 1%,这个结果你们觉得怎么样?更好的效果,可控的功耗,反正我是相当满意了。

好了,咱们再回到最开始的那个问题,作为普通用户,过去几年我们虽然拥有了越来越好的屏幕,但却没办法匹配到更适合的内容,这里面有视频规格、游戏开发、SoC 能效,还有手机能耗等等一系列的问题和限制。
但我们也看到了,手机厂商们并不是只能被动接受,他们也在寻求更多的方法来改善甚至是解决这个问题。我还是那句话,自研芯片是终极方案,但也是一个大课题,在这条路线上,哪怕只是一个小改进,都是往前探索的一大步。
所以我们需要给国产厂商们更多的包容更多的鼓励,正是因为他们的坚持,我们才能有这么多更好的体验。

还有格局,iQOO 说是会把这套技术方案开放给全行业,这个必须得点赞。
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