手機(jī)內(nèi)卷新方向？光追技術(shù)成下一焦點(diǎn)
前腳三星攜手AMD、高通發(fā)力自研GPU，后腳正在沖擊高端市場(chǎng)的聯(lián)發(fā)科，表示將與英偉達(dá)進(jìn)行合作，預(yù)計(jì)最快將在2024年聯(lián)發(fā)科的旗艦芯片上搭載英偉達(dá)GPU，強(qiáng)化聯(lián)發(fā)科芯片的AI和游戲性能，蘋果等智能終端廠商也不甘示弱紛紛跟進(jìn)，呈現(xiàn)出一派“爭(zhēng)先恐后”的架勢(shì)。
手機(jī) GPU 大戰(zhàn)在即
理想情況下，聯(lián)發(fā)科可以借由英偉達(dá)在 GPU 上的理解和技術(shù)實(shí)力，一舉拉近與驍龍旗艦芯片、蘋果 A 系列在 GPU 方面的差距，甚至是超越，進(jìn)而聯(lián)發(fā)科也有望搶到更多的高端手機(jī)芯片市場(chǎng)份額。
當(dāng)然，實(shí)際層面還是有太多可能因素影響。
去年年初，三星發(fā)布的旗艦芯片 Exynos 2200，其中就搭載了基于 AMD RDNA2 架構(gòu)開發(fā)的 GPU，首發(fā)支持移動(dòng)光追和可變速率著色等高級(jí)圖形處理功能。
但從后面 Exynos 2200 的表現(xiàn)來看，三星和 AMD 的首次攜手顯然談不上成功，能效遠(yuǎn)低于外界預(yù)期。在今年最新一代旗艦手機(jī) S23 系列上，三星甚至在全球范圍內(nèi)轉(zhuǎn)向高通驍龍平臺(tái)，Exynos 平臺(tái)則轉(zhuǎn)而服務(wù)三星自家的中端或入門級(jí)產(chǎn)品。
不過，三星和 AMD 并沒有因?yàn)榈谝淮蔚氖《艞壚^續(xù)合作。至少三星明確表態(tài)將繼續(xù)在 Exynos 上與 AMD 合作，基于 RDNA 架構(gòu)開發(fā) GPU。此外，還有消息指出三星成立了一個(gè)名為「夢(mèng)之隊(duì)」的研發(fā)小組，目標(biāo)是在 2025 年開發(fā)出具有競(jìng)爭(zhēng)力的移動(dòng)處理器，最終計(jì)劃在 Galaxy S25 系列上搭載。
另一邊，AMD 入局手機(jī) GPU 市場(chǎng)，英偉達(dá)更是在 Tegra 之后再度重返，一是看到了未來 ARM 架構(gòu)在高性能芯片市場(chǎng)的可能帶來的變局，二是智能手機(jī)作為全球最大的游戲平臺(tái)的巨大利益，完全可能彌補(bǔ) PC 市場(chǎng)萎縮留下的巨大缺口。
上周，英偉達(dá)公布了 2022 年第四季度及全年業(yè)績報(bào)告，游戲和數(shù)據(jù)中心依然是英偉達(dá)最核心的兩大業(yè)務(wù)。全年來看，數(shù)據(jù)中心（含 AI）業(yè)務(wù)營收達(dá)到了 150.1 億美元，同比增長 41%；游戲業(yè)務(wù)營收 90.7 億美元，同比下滑 27%。
不僅是財(cái)報(bào)亮眼，最近兩個(gè)月火爆全球的 ChatGPT，也讓主導(dǎo) AI GPU 市場(chǎng)的英偉達(dá)的市值從年初至今漲了近 2000 億美元。也怪不得過去兩年英偉達(dá)創(chuàng)始人兼 CEO 黃仁勛多次在公開場(chǎng)合表示，「英偉達(dá)不是一家游戲公司，而是一家 AI 公司」。
就在最新的財(cái)報(bào)電話會(huì)議上，英偉達(dá)也是滿口都是 AI，一位網(wǎng)友做了粗略的統(tǒng)計(jì)：5 分鐘內(nèi)，英偉達(dá)提了 23 次「AI」。
與此同時(shí)，全球 PC 市場(chǎng)的繼續(xù)萎縮對(duì)于 AMD 和英偉達(dá)的游戲業(yè)務(wù)始終都是一個(gè)壓力。去年前三個(gè)季度，英偉達(dá)游戲業(yè)務(wù)收入就經(jīng)歷了過山車一般的下滑。與聯(lián)發(fā)科的合作，有可能將英偉達(dá)帶向一個(gè)遠(yuǎn)大于 PC 市場(chǎng)的智能手機(jī)市場(chǎng)。
但留給英偉達(dá)和 AMD 的問題是，他們必須證明自己的價(jià)值——幫助聯(lián)發(fā)科和三星在 GPU 性能和能效方面，追上甚至超越擁有自研 GPU 的高通和蘋果。
高通、蘋果兩強(qiáng)并立
相比其他手機(jī)芯片廠商，蘋果和高通長期以來處于手機(jī)GPU的領(lǐng)先地位，而這種領(lǐng)先地位則主要得益于其自研GPU架構(gòu)帶來的好處。
首先，原創(chuàng)式的GPU可與驍龍芯片的其他硬件之間形成更好的設(shè)計(jì)整合和功能聯(lián)動(dòng)，從而帶來更高的AI性能和更為出色的能效比。
比如高通從2018年的驍龍845，開始就推出了異構(gòu)計(jì)算的人工智能引擎AI Engine，通過CPU、GPU和DSP三方協(xié)同的方式實(shí)現(xiàn)頂尖的AI處理功能。通過自研架構(gòu)，GPU的三方協(xié)同更加默契，驍龍AI算力因此得到了很好的挖掘，一直遙遙領(lǐng)先于行業(yè)，甚至達(dá)到了超乎想象的每秒26萬億次的AI計(jì)算能力。
其次，高通在GPU上面的高度原創(chuàng)能力，還賦予了高通推出一大批自有游戲優(yōu)化技術(shù)的主動(dòng)性。比如，高通推出的驍龍Elite Gaming，就是專門針對(duì)游戲玩家推出的一整套軟硬件功能，其能夠給玩家?guī)砣轿坏挠螒蝮w驗(yàn)提升。從高通驍龍865旗艦芯片開始，其采用的驍龍Elite Gaming特性就包含了Adreno GPU驅(qū)動(dòng)更新。這讓手游也可以像桌面游戲一樣，可以由玩家自行掌控圖形驅(qū)動(dòng)更新和GPU設(shè)置，享受最新的游戲特性體驗(yàn)。
但Adreno GPU也不是憑空而生的，高通Adreno技術(shù)其實(shí)來源于ATI Imageon系列低功耗 GPU。2006年，AMD收購了處在低谷的ATI公司，但由于內(nèi)部資金不寬裕，兩年之后又轉(zhuǎn)手賣掉，而接手的正是高通，這也是高通該項(xiàng)技術(shù)的核心來源。隨著高通對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，高通驍龍 Adreno GPU應(yīng)運(yùn)而生，這也使得高通成為了Android生態(tài)中唯一一家能夠獨(dú)立自行研發(fā)移動(dòng)GPU架構(gòu)而無需購買Arm公版授權(quán)的廠商。
對(duì)于一心想要掌握核心技術(shù)的蘋果而言，其對(duì)自研GPU更是情有獨(dú)鐘。蘋果A系列處理器，從A7的28nm開始之后，高通就被蘋果狠狠甩在身后，至今已經(jīng)有9年了。而A系列處理器的每一次更新，都意味著蘋果CPU和GPU性能的又一次躍升，幾乎沒有例外，差別只在于提升多少的問題。拿A14與A15來說，A14單核比前代提升18.3%，雙核比前代提升18.1%；A15單核、雙核較前代提升9.8%、23%。
值得注意的是，近年來高通加強(qiáng)了對(duì)GPU的關(guān)注度，其GPU性能提升也十分明顯，目前已經(jīng)具備了以蘋果A系列一較高下的能力。尤其是驍龍8這一代，GPU性能提升幅度更是達(dá)到了驚人的50-60%，這在智能手機(jī)芯片的發(fā)展歷史上都是極為罕見的，高通今年推出的驍龍8Gen2更是在GPU方面，一舉超越A16，成為移動(dòng)端SOC最強(qiáng)GPU。
不過，蘋果A16表現(xiàn)不及預(yù)期事出有因，主要是其不敢冒功耗上升、發(fā)熱增加的風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)計(jì)在下一代的自研芯片中，這部分問題將得到更好的解決，這也意味著高通與蘋果之間的“競(jìng)爭(zhēng)”仍沒有落下帷幕。
光追技術(shù)成下一焦點(diǎn)
值得一提的是，蘋果A16表現(xiàn)不及預(yù)期的原因正在于，其在引入移動(dòng)光追技術(shù)的同時(shí)，卻在芯片設(shè)計(jì)上犯下錯(cuò)誤，因此不得不挪用上一代GPU架構(gòu)。其實(shí)，不只是蘋果，包括高通、聯(lián)發(fā)科、三星和AMD等芯片廠商，都對(duì)時(shí)下“大熱”的光追技術(shù)青睞有加，紛紛力推相關(guān)技術(shù)的落地。
一方面，過去圍繞高幀率展開的“競(jìng)爭(zhēng)”，對(duì)手機(jī)廠商本身的幫助越來越有限了。幀率主要指的是電腦圖像處理能力的速度，通常用“每秒傳輸幀數(shù)”來衡量，單位為“FPS”，通常人眼對(duì)于連續(xù)圖像的刷新率大約為24幀/秒。通常情況下，幀率越高顯示畫面越流暢，用戶體驗(yàn)越好。比如，顯示器的幀數(shù)一般是60幀，即每秒顯示60張圖片，如今主流的游戲顯示幀數(shù)也是60幀，達(dá)到這個(gè)數(shù)量才能夠保證流暢的游戲體驗(yàn)。
如果幀數(shù)低于60幀，則會(huì)出現(xiàn)卡頓、游戲體驗(yàn)會(huì)變差的情況，所以幀數(shù)越高越好。正是基于這一想法，包括一加、OPPO、vivo、小米等主流手機(jī)廠商，都在提升幀率方面“調(diào)集”了重兵。比如，2019年一加的oneplus 7系列推出基于90Hz刷新率的屏幕硬件，曾一度引領(lǐng)高幀率手游的風(fēng)向，但如今手機(jī)刷新率120Hz已經(jīng)成了標(biāo)配，包括vo榮米華等在內(nèi)的國產(chǎn)手機(jī)廠商，都已經(jīng)有了120Hz刷新率的手機(jī)了。
但在高幀率的“背面”，是高幀率對(duì)處理器性能要求的提高。如果普通性能的手機(jī)，在長期高幀率模式下容易發(fā)燒、發(fā)熱，從而出現(xiàn)自動(dòng)卡頓和掉幀的情況；另外，高幀率會(huì)加速手機(jī)耗電速度，導(dǎo)致手機(jī)續(xù)航時(shí)間大大縮短，嚴(yán)重影響手機(jī)使用體驗(yàn)。在此背景下，用戶將不得不基于“高幀率”需求進(jìn)行“換機(jī)”，通過更新設(shè)備使用更新、更高性能的處理器來提升體驗(yàn)，這在智能手機(jī)增量時(shí)代被廠商們用的“爐火純青”，但在存量時(shí)代換機(jī)周期大大延長的背景下，再難起到更大的作用了。
另一方面，移動(dòng)光追技術(shù)有利于改善游戲的畫質(zhì)，從另一個(gè)層面改善游戲體驗(yàn)。近年來在“高幀率競(jìng)爭(zhēng)”之下，提升幀率幾乎成了眾多廠商唯一的標(biāo)準(zhǔn)，但幀率的提升不可能一蹴而就，而且一些廠商為了追求幀率提升而犧牲分辨率的行為，并沒有給游戲用戶帶來真正的極致體驗(yàn)。
于是，廠商在高幀率之外開始回歸畫質(zhì)尋求解決方案，作為近幾年發(fā)展最快的技術(shù)，光追技術(shù)日益受到了人們的重視。其好處體現(xiàn)在：一是相比傳統(tǒng)光柵化渲染技術(shù)，它的處理方式更簡單；二是它在視覺效果方面會(huì)帶來明顯的優(yōu)化（出現(xiàn)了超分辨率），它能夠使開發(fā)者在游戲畫質(zhì)與性能之間尋找最優(yōu)解。
而在移動(dòng)光追技術(shù)方面，盡管聯(lián)發(fā)科、高通、蘋果等都已經(jīng)有所涉足，但聯(lián)發(fā)科似乎已經(jīng)走到了業(yè)界前面。從此前發(fā)布的天璣9200來看，聯(lián)發(fā)科的移動(dòng)光追技術(shù)已經(jīng)是其對(duì)外宣傳的重要賣點(diǎn)了，也成為了其進(jìn)軍高端移動(dòng)手機(jī)市場(chǎng)的重磅技術(shù)。事實(shí)上，隨著移動(dòng)光追技術(shù)的逐步成熟，移動(dòng)光追技術(shù)的應(yīng)用正在變得越來越廣泛。
未來發(fā)展趨勢(shì)
不可否認(rèn)的是，無論是在PC端還是在移動(dòng)端，移動(dòng)光追的發(fā)展還只是初級(jí)階段。當(dāng)下的移動(dòng)光追技術(shù)更多地針對(duì)的是游戲畫面的優(yōu)化升級(jí)，讓游戲畫面明暗對(duì)比更加強(qiáng)烈，輕松給予用戶置身現(xiàn)實(shí)的感覺。不過，移動(dòng)光追的終點(diǎn)遠(yuǎn)不止于單純提高游戲畫質(zhì)，這一技術(shù)在后續(xù)的發(fā)展中，將會(huì)賦能更多使用場(chǎng)景，帶來意想不到的效果。
回到光線追蹤技術(shù)在游戲場(chǎng)景上的優(yōu)化來看，除了肉眼可見的畫質(zhì)提升以外。光追技術(shù)真實(shí)、實(shí)時(shí)的物理效果，還能為游戲玩法和應(yīng)用場(chǎng)景帶來更多可能性。正如OPPO所說，槍戰(zhàn)類游戲通過光線追蹤技術(shù)，玩家除了能夠依靠小地圖判斷敵人位置以外，還可以利用游戲鏡頭中的反光面觀察到其它玩家的行蹤，更加沉浸地體驗(yàn)游戲緊張刺激的過程。而這樣的獨(dú)特的游戲體驗(yàn)在以往的光柵化技術(shù)中絕對(duì)是無法體驗(yàn)的。除此之外，后續(xù)手機(jī)廠商們還將聯(lián)合各大游戲廠商，對(duì)各類游戲進(jìn)行光追技術(shù)適配。
除了在游戲場(chǎng)景的應(yīng)用以外，光追技術(shù)未來還將開拓更多的應(yīng)用場(chǎng)景。據(jù)悉，光線追蹤技術(shù)可以借助移動(dòng)端應(yīng)用在包括音頻、虛擬現(xiàn)實(shí)、自動(dòng)駕駛等更多領(lǐng)域，讓這些行業(yè)能以更低成本創(chuàng)造出更加真實(shí)的虛擬世界。內(nèi)容開發(fā)者也不再需要耗費(fèi)大量的時(shí)間去制作場(chǎng)景中的陰影貼圖，而是可以通過打開移動(dòng)光追的方式，為虛擬場(chǎng)景直接加載真實(shí)的光照效果。倒車影像在光追技術(shù)的加持之下，將不再存在攝像頭和雷達(dá)盲區(qū)，而是可以通過反光鏡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汽車周圍的物體，規(guī)避碰撞和剮蹭的風(fēng)險(xiǎn)。
當(dāng)然，上述所說都只是目前的一個(gè)預(yù)期效果，至于最后實(shí)際呈現(xiàn)效果如何還是一個(gè)未知數(shù)。
寫在最后
無論如何，在芯片廠商和手機(jī)廠商的努力之下，光追技術(shù)得以成功落地移動(dòng)端，帶來的價(jià)值可能遠(yuǎn)比我們能夠理解的要大許多。畢竟，這并不僅僅是一項(xiàng)新技術(shù)，更多的是將現(xiàn)有移動(dòng)端的使用場(chǎng)景進(jìn)一步擴(kuò)大，賦予了更多的可能性。而這些可能性，將會(huì)成為行業(yè)發(fā)展歷史上的新里程碑。我們有理由相信，從高通驍龍8 Gen2和天璣9200開始，智能手機(jī)市場(chǎng)將掀起“光追”新潮流。
