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IT之家 2021-12-02

高通骁龙 8 Gen 1 移动平台全面解析:这一点竟提升 4096 倍!

高通在 12 月 1 日举行的骁龙技术峰会上正式发布了全新一代旗舰移动平台 —— 骁龙 8 Gen 1(下面直接简称骁龙 8),这是骁龙品牌独立后推出的第一款旗舰移动平台,产品名称也比以往更简单,一切都像是新的开始。

同时在 12 月 1 日峰会的技术解析环节,高通对骁龙 8 的技术细节进行了透彻的解析,值得关注的信息还是比较多的。IT 之家这里将骁龙 8 移动平台的深度技术细节一文汇总如下,方便大家更好地了解这款即将在明年各大旗舰手机中出镜的处理器芯片。

一、Kryo CPU,ARMv9 架构,性能提升 20%

随着骁龙 8 移动平台命名整体的简单化,其内部各个功能模块的名称也得到了简化,比如 Kryo CPU,今年开始就只叫 "Kryo CPU",后续的叫法也是跟着骁龙 8 平台整体的命名走,例如明年推出骁龙 8 Gen 2 的话,就叫 " 骁龙 8 Gen 2 的 Kryo CPU"。

…… 有没有感觉比过去更拗口了(手动捂脸)。

具体来看 Kryo CPU,它是基于最新的 ARMv9 架构,采用三星 4nm 制程工艺。Armv9 架构是面向未来的新一代 CPU 指令集架构,采用的架构名称变为 Matterhorn 架构及 Makalu 架构,拥有 30% 以上的 IPC 性能提升。同时,ARMv9 架构的内存延迟从 150ns 降至 90ns、频率最高可达到 3.3GHz、内存带宽从 20GB/s 提升到了 60GB/s、此外还加快了缓存的存储速度。

再看 Kryo CPU 的核心架构为:

1 个 Cortex-X2 核心,最高主频 3.0GHz ,1MB L2 缓存,3 个 Cortex-A710 核心,最高主频 2.5GHz ,512K L2 缓存,4 个 Cortex-A510 核心,最高主频 1.8GHz,6MB L3 缓存。

Kryo CPU 支持 LPDDR5 3200MHz,没有支持 LPDDR5X,对于此,高通给出的解释是目前市面上还没有成熟的 LPDDR5X 产品。

综合起来,Kryo CPU 的整体性能提升幅度为 20%,能效提升幅度为 30%。在 BenchMark 系统性能测试中,骁龙 8 随着测试时间推移,性能输出的强度和稳定性明显高于竞争对手和上一代骁龙 888。

二、Adreno GPU,性能提升明显,新功能拉满

全新的 Adreno GPU 采用全新架构,旨在显著提升明年游戏和 XR 设备以及 3D 密集型游戏应用的性能和能效。

整体来说,Adreno GPU 的图形渲染能力提升 30%,并且游戏时的能效提升 25%,还是够看的。

除此之外,Adreno GPU 还整合了更多图形渲染已经开发、应用的新技术、新特性。包括:

1、Vulkan 优化

Adreno GPU 对 Vulkan 图形驱动进行多项优化,使移动游戏性能提升高达 60%。

2、Adreno GPU 控制面板

对于硬核玩家,高通推出了 Adreno GPU 控制面板,让玩家能够在他们最爱的游戏中自定义关键 GPU 参数,按照他们最喜欢的方式进行游戏。

3、可更新 GPU 驱动

广大用户可以通过下载可更新 Adreno GPU 驱动来提升游戏性能、增加全新游戏特性并提升电池续航。

4、VRS Pro

去年高通在骁龙 888 上首次引入可变分辨率渲染(VRS)技术。这一特性能让开发者更好地分配图形资源,减少 GPU 工作负载,带来显著的性能和功耗提升,并且无需降低游戏的视觉效果。

在骁龙 8 上,高通对 VRS 性能进行了升级,带来了 VRS Pro 系统(可变分辨率渲染进阶版),该系统现已支持基于图像的 VRS。

VRS Pro 还支持开发者基于屏幕位置设置渲染分辨率,能够更加高效地渲染大像素组和小像素组。

具体来说,VRS Pro 能够为游戏开发者在调优游戏性能时提供更精细的颗粒度控制,并且无需降低视觉质量。现在,游戏内容创作者可以决定环境中的哪些特定部分需要应用 VRS。

例如下面的演示图,如果玩家的注意力集中在近处的神庙上,开发者就可以通过给远处的植物分配更少的资源来提升能效和性能。

5、Adreno 图像运动引擎

在全新 Adreno GPU 上,高通还引入了一项独特技术,即 Adreno 图像运动引擎。该技术可以通过利用历史帧数据和 GPU 优化运动估计,支持该特性的游戏能够生成更多帧,让游戏以双倍帧率运行,同时保持近乎相同的功耗。

通过演示可以看出,Adreno 图像运动引擎能够在提供超流畅帧率的同时保持低功耗。

6、立体渲染

和 Adreno GPU 直接相关的,是骁龙 Snapdragon Elite Gaming 特性,高通在骁龙 8 移动平台上还加入了一项新特性:立体渲染。

烟雾特效在游戏中很常用,在这些粒子图形方面的进步将使游戏实现全新水平的逼真度。而骁龙 8 借助 Adreno GPU 实现了端游级立体渲染,支持打造逼真的烟雾效果,烟雾能够在环境中飘散和流动。当玩家在骁龙 8 上进行游戏时,将更加身临其境。

7、骁龙游戏工具包

为了进一步提升游戏体验,高通还借着骁龙 8 移动平台的发布,推出骁龙游戏工具包(Snapdragon Game Toolkit)。它包含高通技术公司游戏和图形图像专家多年的工作成果和示例代码。

比如,在 Snapdragon Game Toolkit 中,高通提供了骁龙遮挡剔除插件。当应用于 GPU 帧零时延的游戏时,该插件能够利用基于 CPU 的自定义光栅化引擎,使处理速度提升高达 16 倍。这能够支持游戏开发者在现有性能和功耗预算内创建更细致、视觉特效更丰富的游戏环境。

8、首个支持虚幻引擎移动版

高通和 Epic Games 的合作由来已久,而本次发布的骁龙 8 移动平台,将是首个支持高度优化的虚幻引擎 5 移动版的平台。

特别值得一提的是,高通在虚化引擎中针对环境观遮蔽做了特别优化,与 UE4 标准方案相比,该优化能够将性能提升 60% 以上。在骁龙 8 平台上,高通还将虚幻引擎的时域抗锯齿技术(TAA)的性能提升 50%。

三、5G:骁龙 X65 下行 10 Gbps

在无线通信网络连接方面,骁龙 8 移动平台搭载的是高通第四代 5G 调制解调器骁龙 X65。它是全球首个支持下行 10Gbps 5G 速率的调制解调器及射频系统,也就是说它可以在 5G 环境下首次实现超过万兆的网速。此外骁龙 X65 上行也能达到 3.5Gbps 的传输速率。

同时,骁龙 X65 也是首个符合 3GPP Release 16 规范的调制解调器及射频系统。

除了这些,骁龙 X65 还具有更多关键特性,比如可升级架构功能。该功能支持跨 5G 各细分市场进行增强、扩展和定制;并通过软件更新,支持即将推出的全新特性、功能,以及 3GPP Release 16 新特性的快速部署。

特别是随着 5G 扩展至计算、工业物联网和固定无线接入等全新垂直行业,该可升级架构可以支持基于骁龙 X65 打造面向未来的解决方案,以支持全新特性的采用,延长终端使用周期,并有助于降低总拥有成本。

此外,骁龙 X65 还支持 AI 天线协调技术、全新一代功率追踪解决方案、5G PowerSave 2.0 技术、高通 Smart Transmit 2.0 等技术,并采用第 4 代高通 QTM545 毫米波天线模组。

骁龙 X65 调制解调器及射频系统的上述创新以及其它诸多性能提升,旨在通过更快的蜂窝通信速度、更广的网络覆盖以及全天电池续航,提供卓越的 5G 体验。

除了骁龙 X65,骁龙 8 移动平台在 Wi-Fi 方面则集成了 FastConnect 6900 网络解决方案,Wi-Fi 速度则翻倍到 3.6Gbps。

四、第七代 AI Engine,性能能效双翻倍

全新骁龙 8 移动平台在 AI 方面集成了第七代 AI Engine 人工智能引擎。在第七代 AI Engine 上,高通着重提升了 Hexagon 处理器的性能,实现了性能翻倍的表现,同时对共享内存进行了翻倍。

具体来看,第七代 AI Engine 在广泛的 AI 模型用例中的推理时间比前代 AI 引擎快 4 倍,同时 AI 能效比前代提升 1.7 倍。这使得骁龙 8 的 AI 性能在 inceptionv3、mobilenet_v2、Resnet50、VDSR 等 AI 测试中能实现最高 4 倍的提升。

第七代 AI Engine 能够实现如此量级的提升,很大程度上得益于 AI 软件性能的提升。除了 Hexagon 处理器性能翻倍,其 AI 软件性能也提升了 2 倍。

在峰会现场,高通展示了虹软基于第七代 AI Engine 开发的摄像头 AI 特性应用,可以看到,摄像头人脸检测支持更出色的自动对焦、自动曝光和自动白平衡(3A)与细节,手势检测让用户无需按下任何按键即可拍照,还有基于 AI 的视频背景虚化等先进特性。

另外第七代 AI Engine 值得关注的就是它的传感器中枢模块,骁龙 8 中,高通在传感器中枢里引入了全新低功耗 AI 子系统。该系统为多核架构,由专用 AI 处理器、DSP、外加自有内存组成,用于处理情境数据流,包括语音、音频、传感器和连接。

同时在传感器中枢模块,骁龙 8 还独创性的加入了一枚始终开启的 ISP,这枚 ISP 可关联终端的摄像头,实现相机的始终在线功能,从而带来一些安全特性,比如当终端感应到有人在隔着用户肩膀偷看手机,终端就会自动锁屏。同时,高通也承诺这枚 ISP 在工作时可确保用户的隐私安全。

在全新低功耗 AI 子系统的辅助下,传感器中枢模块的 AI 性能提升 75 %,功耗降低 50%。

同时在峰会上高通还宣布了在 AI 层面和徕卡的合作:未来骁龙移动平台将支持由高通 AI 引擎赋能的 Leitz Looks 模式,后续还会有更多基于其他传统徕卡镜头的 Leitz Looks 模式加入进来。

在骁龙 8 移动平台上,高通还将 AI 技术融入到调制解调器和射频系统中,带来了首项 AI 天线调谐技术,可检测用户握持终端时手部的位置,增强天线调谐能力,旨在实现更快数据传输、更佳网络覆盖和更久电池续航。

最后,高通还和谷歌合作,将神经网络架构搜索(NAS)引入骁龙平台,并集成进第 7 代高通 AI Engine。NAS 研究可以将要使用的硬件以及其他设计参数以帮助工程师快速实现最优设计,自动设计神经网络模型。从根本上绘制硬件蓝图并利用 AI 充分发挥那些特性以产生最优结果。此外,它能够考虑时延、网络规模或精度等目标,将初始网络作为起点并全面搜索优化网络以便在该硬件上针对性约束内运行得更快。

五、Spectra ISP,18-bit,三管齐下

和前面 Kryo CPU 以及 Adreno GPU 一样,骁龙 8 上的 ISP 也将名称简化为 Spectra ISP。

1、18-bit

今年骁龙 8 移动平台上的 Spectra ISP 拥有重要突破,它是高通 Spectra 系列中首个支持 18-bit 的 ISP,也是首个支持 18-bit ISP 的智能手机 ISP。18-bit 技术超越了许多专业相机的配置,影响数据项相比之前提升达 4096 倍。

18-bit 为影像表现带来的,不仅是色彩丰富度的大大提升,动态范围也显著提高。它能够为画面带来额外 4 个比特动态范围,将让用户能够在图像最暗和最亮的部分看到更多细节。

18-bit ISP 的管线能够提供更宽的数据通路,甚至能够让常规的 10-bit 图像传感器变得更出色。例如在暗光区域进行 10-bit 长曝光,通过短曝光和中曝光处理更明亮区域,然后合成一幅 18-bit HDR 的精美图像。

Spectra ISP 的强大还体现在疯狂的像素吞吐能力,它能够每秒捕捉 32 亿像素 , 与前代相比速度提升 19%,为移动端最快。而且他还能够用单个摄像头以 30fps 捕获 1.08 像素的画面,或者三颗摄像头每颗分别以 30fps 捕获 3600 万像素的画面。或者,按键一次在一秒内捕获 240 张 1200 万像素画面。

在低光环境下,全新 18-bit Spectra ISP 还支持 " 超级多帧引擎 ",能够捕获 30 张画面,再将它们合成为一张照片。低光条件下拍摄的照片将具有超级锐丽度、超级丰富的色彩和超级的亮度。

在这个特性的加持下,全新 Spectra ISP 在拍摄运动状态物体时,能够在每张照片中精准地追踪每个像素细节(上一代只能捕捉 4 × 4 像素的细节)。有了这个计算视觉能力,Spectra ISP 能够助力终端拍出 " 光影流动 " 的效果。

2、融入 AI 能力

除了 18-bit,Spectra ISP 还引入了 AI 的能力,利用 AI 实现实时人脸识别,即使用户的拍摄对象被部分遮挡,处于侧面,或戴着面具,也能更准确地识别人脸。还有如果用户使用超广角镜头拍摄,人脸显示比例较小,也能够准确识别。

不仅如此,Spectra ISP 对人脸细节的识别也更加出色,它采用的全新人脸特征引擎可以检测到 300 个特征点,而且神经网络还针对更多的人脸特征进行训练,包括眉毛、嘴唇、下颌线等,因此 Spectra ISP 可以检测拍摄对象的表情,从而更准确地理解情绪。

还有就是,Spectra ISP 能够利用三 ISP 中的两个 ISP 拍摄类似全景图像的画面,即拍摄一次便可获得无畸变且达到极宽的 140 度视场的照片,搭载骁龙 8 移动平台的智能手机将能够支持这一特性。

3、视频拍摄

在视频拍摄方面,高通最新的 Spectra 18-bit ISP 将率先在智能手机上支持 8K HDR 视频拍摄,同时 8K HDR 视频还能以 HDR10 + 格式进行拍摄,并且与前代产品相比,在 HDR10 + 视频拍摄使用场景下,Spectra ISP 功耗降低达 50%。

同时值得一提的是,传统 8K 视频捕获的每帧都是 3300 万像素,而 Spectra ISP 能够以 30fps 捕获 6400 万像素的画面。当摄像头出现抖动时,Spectra 能够抵消这种抖动,从而保持稳定。

而且,18-bit ISP 的超大带宽支持用同一图像传感器同时拍摄 8K 视频(每帧 3300 万像素)和拍摄 6400 万像素的照片。

六、音频:骁龙畅听技术带来出色声音表现

在音频方面,骁龙 8 移动平台则搭载了 Snapdragon Sound 骁龙畅听技术,这是高通在今年早些时候推出的技术,在骁龙 8 平台上,高通为它引入了诸多新技术。

1、CD 级品质的无损无线音乐

在骁龙 8 移动平台,高通首次将蓝牙无损音频功能引入 Snapdragon Sound 骁龙畅听技术,可通过蓝牙支持高达 16-bit 44.1kHz 的 CD 品质无损音频,从而满足消费者对无损音频播放的需求。

同时 Snapdragon Sound 骁龙畅听技术还支持高通 aptX Lossless 特性,可保留音频的全部原始内容,从而完整呈现母带般的音乐。

2、超清晰语音通话

Snapdragon Sound 骁龙畅听技术还支持高通 aptX Voice 技术,实现了超宽带 32kHz 语音通话质量,带来更丰富、更清晰的通话。

3、低功耗音频技术

在骁龙 8 移动平台上,高通还将低功耗优化平台与低功耗音频及传统蓝牙技术结合,帮助业界赋能全新音频体验,实现了以下功能:

音频分享和广播,用户可以轻松分享其音频流或收听其他人的串流。

立体声录音,面向创作者,支持立体声录音内容,同时保持非常稳健可靠的连接

面向游戏聊天的语音同步回传功能,可支持低时延游戏模式。骁龙 8 还进一步降低了时延,减少手机和耳塞间的延迟,带来真正的沉浸式体验。

此外,骁龙 8 还加入了其他全新蓝牙音频技术特性,如多点连接,可支持音频在源终端间无缝且便捷地切换。

4、针对游戏音频的强化

一个典型的 3A 级游戏大作可以支持多达 128 个不同的音频对象,它们都会有独特的声音效果,这需要大量的处理。

在骁龙 8 移动平台,高通与 Audiokinetic 和 Wwise 软件进行合作,将这些额外的 CPU 任务转移到高通 Hexagon 处理器进行处理。这释放了 CPU 负载,使其能够通过超高音质声音和 360 度空间音频等特性提供更好的音频质量。

七、安全

最后值得关注的是骁龙 8 移动平台的安全特性。

去年高通在 Android 操作系统之下引入了深度保护层 – 高通Hypervisor。今年,高通在 Hypervisor 之下,又增加了一层信任管理引擎(Trust Management Engine)。这是一个能够确保在骁龙平台内妥善隔离最敏感数据和应用的硬件信任根(Root-of-Trust)。

借助这个全新隔离层,骁龙 8 能够在黑客面前设置更多的防线来防止数据暴露和被滥用。在信任管理引擎的加持下,全新一代骁龙 8 移动平台能够支持 OEM 厂商满足新建立的 Android Ready SE 联盟的要求。

另外,因为信任管理引擎的存在,加上高通提供的其他安全组件,使骁龙 8 成为首个支持创作者直接在骁龙智能手机上铸造 NFT,然后将其投放到比如 OpenSea 等 NFT 市场的骁龙移动平台。

这里 IT 之家解释一下,目前全球有一股创作和收藏数字艺术品的潮流,并通过叫 " 非同质化代币 "(NFT)的安全措施进行保护。NFT 利用最新密码技术对内容盖印,以表明其独特真实性,并将信息利用区块链保存在账簿中。这个被称为 " 铸造 " 的过程,通常仅能够使用桌面电脑创建。而骁龙 8 将之带到了移动端。

骁龙 8 移动平台还极大增强了蜂窝安全性,能够保护用户免遭多类伪蜂窝基站攻击,包括 Stingray 伪基站,可以识别恶意蜂窝网络并确保用户终端不会连接到这些网络和分享数据。

在 SIM 卡方面,高通也考虑到了安全性。骁龙 8 移动平台引入了集成式 SIM 卡,让 OEM 厂商能够打造更小更简便的终端,组件更少、潜在问题更少。同时,它也支持更高性能和更多内存,让体验更快更简单。

八、结语

以上就是今年骁龙 8 移动平台的核心技术细节和几乎所有的升级点了,总体来看,今年的骁龙 8 并没有特别巨大、极具代表性的功能升级,但是在 AI、安全、音频、游戏、影像等方面偏细节性的体验提升点却非常丰富,而这其中,又以 GPU、AI、影像的升级为核心。

可以预见,明年的旗舰手机,应该会在拍照、视频、游戏、智慧化等综合使用体验层面上有更多的创新,整体产品会朝着更加全面的方向发展。至于实际体验怎么样,就要看终端厂商们实际的产品表现了。

扩展阅读:

《高通骁龙 8 Gen 1 芯片正式发布:采用三星 4nm 工艺,CPU 性能提升 20%,GPU 提升 30%,搭载全新 X65 基带》

《高通与索尼打造联合实验室,为骁龙 8 Gen 1 平台定制图像传感器》

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