合體」20個月，卷出安卓最強野獸X90！這顆國產(chǎn)「V2」，又把發(fā)哥帶飛了
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等下，蘋果芯片的性能竟然被「秒」了？而且這次出手的還是「發(fā)哥」？看起來，這次聯(lián)發(fā)科與vivo深度合作開發(fā)的新旗艦，不僅要顛覆安卓老格局，這是想連蘋果都要一起拉下馬了。
真·地表最強：藍廠帶著發(fā)哥，支棱起來了
從極客灣放出的Geekbench 5 CPU跑分顯示，天璣9200多核跑分為4459分，比天璣9000有一定提升，不過，極客灣測試使用的是工程機，分數(shù)僅供參考。從CPU多核性能看，整體略強于蘋果A14水平，距離A15和A16還有一定距離。
而且，無論是哪個，都擊敗了內(nèi)置蘋果M1芯片（跑分為125萬）的蘋果iPad Pro。真就是，發(fā)哥戰(zhàn)未來？連架構(gòu)都改？自研芯片叒升級
要實現(xiàn)這一點，就需要深入底層技術(shù)，甚至對芯片的架構(gòu)「動刀」。對于手機AI計算而言，大致可分為平臺和外掛兩種解決方案：- 外掛芯片可減少軟件調(diào)度，高效專注于大密度AI運算，但在特定場景下的運算缺乏靈活性；
- 平臺SoC軟件部署靈活，NPU峰值算力上限高，但難以滿足大密度運算的算力需求。
FIT的原理其實很簡單，首先需要把大型復(fù)雜算法模塊進行拆分。然后，把算力密度小、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的小模型部分，通過軟件部署在平臺NPU上。同時，把算力密度大、數(shù)據(jù)吞吐密集的大模型部分，部署在自研芯片V2硬件上，讓其中的三個單元處理各自擅長的運算內(nèi)容。最終，實現(xiàn)了在1/100秒內(nèi)完成雙芯互聯(lián)同步的高速協(xié)同計算。
而FIT雙芯互聯(lián)的最直接應(yīng)用，就是vivo最擅長的計算攝影了。由于傳統(tǒng)ISP的濾波器普遍是手工設(shè)計的，雖然能以極低延時處理大量的數(shù)據(jù)流水，但是只能解決已知的、特定的問題。那么對于那些復(fù)雜、未知的問題來說，最好的解決方案就是救助于人工智能。但是，當你把AI軟件算法部署到NPU上時，就需要以幀或塊為單位進行處理信號。相比之下，傳統(tǒng)的ISP卻是以行為單位。與此同時，由于絕大部分平臺SoC片上SRAM容量有限，大量AI算法在接入ISP 管道后，要通過外部DDR來完成數(shù)據(jù)暫存和交互。這就會造成運算與數(shù)據(jù)分離，犧牲了高性能AI運算至關(guān)重要的Data-Locality要求，進一步降低了性能。為了解決這一問題，vivo在自研芯片V2上，把傳統(tǒng)的ISP架構(gòu)升級為AI-ISP架構(gòu)。進而通過FIT雙芯互聯(lián)，第一次將平臺ISP-NPU與自研芯片V2的ISP-DLA作為一個整體，設(shè)計出了目前來說最合理的AI算法處理架構(gòu)。而這，也是在異構(gòu)多芯片計算方向上，邁出的至關(guān)重要的第一步。
從結(jié)構(gòu)上來看，V2的可以分為三個部分：- 圖像處理單元
- AI計算單元
- 片上內(nèi)存單元
具體來說，對于移動端的AI處理，有三個相互關(guān)聯(lián)且共同決定能力上限的要素——算力容量，算力密度和數(shù)據(jù)密度。平臺SoC算力容量大，適合部署網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模型，但能效比不高，無法滿足對大密度AI運算的需求。于是，vivo在自研芯片V2的設(shè)計中，加入了近存深度學(xué)習(xí)加速器（DLA）。其中，近存DLA通過全硬化MAC設(shè)計和大容量專用片上SRAM，強化算力密度和數(shù)據(jù)密度，從而釋放算力容量的潛力。
在算力密度上，得益于全硬化MAC設(shè)計，V2的近存DLA在實際AI運算中，能夠達到100% MAC利用率。相比在平臺SoC軟件部署AI運算，8bit算力密度提升了2-3倍。此外，vivo還針對專業(yè)視頻的10bit處理需求，在自研芯片V2中專門硬化了10bit的MAC單元——相比平臺SoC軟件部署所采用的合并運算方式，10bit算力密度提升了4-6倍。
另一方面，數(shù)據(jù)密度受到傳統(tǒng)架構(gòu)von Neumann內(nèi)存墻的制約，大密度運算會遇到數(shù)據(jù)填喂不足、運算等待數(shù)據(jù)的問題，極大限制了計算性能。為保證數(shù)據(jù)密度與算力密度的完美匹配，自研芯片V2在近存DLA內(nèi)配套設(shè)計了速度高達1.3萬億bit/s的專用片上SRAM，并把容量提升到了等效45MB，比前一代的V1大了40%。這種近存DLA的設(shè)計，大幅減少了數(shù)據(jù)尋址和搬運的功耗，與通常NPU采用的DDR外存設(shè)計相比，SRAM數(shù)據(jù)吞吐功耗理論最大可減少99.2%。
算力密度和數(shù)據(jù)密度的雙重提升，以及多項低功耗電路設(shè)計方法的加持，讓自研芯片V2的近存DLA在同等芯片制程條件下的表現(xiàn)遠超同行競品。也就是說，內(nèi)核每瓦算力在運行8bit MAC和10bit MAC時，分別達到了16.3TOPS/W和10.4TOPS/W。
如此一來，在部署相同算法時，自研芯片V2相比傳統(tǒng)NPU，能效比提升了200%。不出意外的話，在全新的AI-ISP架構(gòu)下，配合FIT雙芯互聯(lián)、近存DLA、專用片上SRAM等多項突破性設(shè)計，全新的V2又會讓手機計算攝影再次「起飛」。給我翻譯翻譯什么叫「專業(yè)攝影」
說到效果，也是顯而易見：長焦不抖了，暗光不糊了，就連按快門也沒延遲了。要知道，專業(yè)相機的快門延遲在30ms左右，而手機的快門延遲一般在170-300ms。結(jié)果就是，同時按下的快門，相機都出完片了，手機這邊可能還沒開始曝光。于是，vivo全面優(yōu)化了圖像處理管線，通過提升Sensor啟動速度，將快門延遲低到了專業(yè)相機的30ms。
手機長焦拍攝通常存在兩個問題：拍攝倍率過大時畫面會模糊（拍不清）、手持運鏡導(dǎo)致畫面劇烈抖動（拍不穩(wěn)）。為此，vivo借鑒科研領(lǐng)域天文望遠鏡和高端顯微鏡的圖像處理流程，帶來全新的超清畫質(zhì)引擎。超清畫質(zhì)引擎從底層改寫了ISP圖像處理鏈路，將圖像處理AI化，包含了Denoise降噪、Demosaic細節(jié)恢復(fù)、Deblur去模糊三大重要模塊，以及蔡司光學(xué)超分算法。
其中，核心便是vivo和蔡司聯(lián)合研發(fā)的蔡司光學(xué)超分算法。這套算法，能根據(jù)每個手機的模組特性做建模分析，通過逆運算動態(tài)調(diào)整，補償光學(xué)信息，突破鏡頭工藝的上限。在蔡司光學(xué)超分算法的加持下，5倍以上的焦段，拍攝解析力最高提升35%。
在應(yīng)對「手抖」方面，就到了Ultra Zoom EIS出場的時候了。這項技術(shù)包含了IMU（慣性測量單元）、OIS光學(xué)防抖與EIS電子防抖三大模塊。其中，IMU負責(zé)檢測抖動，OIS/EIS負責(zé)抵消抖動，軟硬協(xié)同防抖。如此一來，手機就能在20X以上倍率實現(xiàn)抖動抵消，讓被攝主體在畫面中趨于平穩(wěn)不會晃動。
為了確保在暗光場景下也能實現(xiàn)這樣的能力，vivo做了多個算法的疊加，在手機攝影的全鏈路上都進行了大幅優(yōu)化。首先，vivo和Sensor廠商深度合作，將Sensor ISO高感從上一代的16000提升到102400，暗光場景下的感光能力大幅提升。
其次，在運動抓拍時采用運動自適應(yīng)多幀融合技術(shù)，一次快門生成多幀運動畫面，疊加vivo自研的RawEnhance2.0算法，可以把每一幀有用信息疊加在一起，讓暗光運動也無拖影。結(jié)果就是，在5lux的暗光環(huán)境下，畫面的細節(jié)表現(xiàn)提升17.3%的同時，噪聲降低了46%。
此外，vivo這類拍攝上還采用了新一代運動測量與跳躍檢測算法，運動畫面定格能力相較于上一代提升58%。
什么是產(chǎn)品力？我可以不用，你不能沒有
「發(fā)哥」的芯片再厲害，最終的載體還是手機。而一部好用的手機，往往是芯片廠商和手機廠商精誠合作的結(jié)晶。作為一個主打年輕用戶的手機廠商，這些年vivo一直在探索一個問題：年輕人用手機，最看重什么？流暢游戲、動畫絲滑、光速加載、屏幕不傷眼、多任務(wù)切換不卡、拒絕「殺后臺」、續(xù)航不拉胯......即使有些佛系用戶的要求要低得多，但手機行業(yè)卷了這么多年，「我可以不用，你不能沒有」早已成為衡量旗艦安卓機的產(chǎn)品力的一個基準。作為國內(nèi)手機大廠之一，早在20個月之前，vivo與聯(lián)發(fā)科就已經(jīng)展開密切合作。雙方在影像、游戲、AI、顯示、通信、功耗、UX性能等多領(lǐng)域展開深度聯(lián)合研發(fā)。
此次，雙方加深合作深度，帶來了5個聯(lián)合研發(fā)的重磅功能：MCQ多循環(huán)隊列、王者榮耀自適應(yīng)畫質(zhì)模式、芯片護眼、APU框架融合、AI機場模式。MCQ多循環(huán)隊列：多核場景，高速傳輸MCQ多循環(huán)隊列，是業(yè)內(nèi)針對未來多核場景考量，為發(fā)揮CPU極致性能，重新定義的一款全新處理引擎。MCQ最多可為CPU和UFS之間的數(shù)據(jù)交換提供8條通道傳輸，有效提升CPU的數(shù)據(jù)并發(fā)處理能力，讓應(yīng)用軟件切換和后臺下載喚醒更快、更流暢。
經(jīng)測試，搭載MCQ技術(shù)后，隨機寫入速度增加了16.7%以上，安兔兔跑分近5000分，而在更多更實用的場景的體驗也有明顯提升——比如大型APP的安裝速度。在vivo和聯(lián)發(fā)科的聯(lián)合開發(fā)下，天璣9200旗艦平臺成為行業(yè)首個支持MCQ的平臺，相信越來越多的平臺會頻繁使用到這一功能。
王者榮耀自適應(yīng)畫質(zhì)模式：提升續(xù)航，控制溫度該模式由vivo攜手聯(lián)發(fā)科、王者榮耀三方聯(lián)合研發(fā)，是基于MAGT游戲自適應(yīng)循環(huán)開發(fā)的一項黑科技。vivo透過平臺服務(wù)，與游戲應(yīng)用間的即時信息交換，游戲應(yīng)用可針對信息即時逐幀調(diào)控，達到一個「自適應(yīng)閉循環(huán)」。
經(jīng)實測，開啟自適應(yīng)模式后，在26℃環(huán)境下，在王者榮耀120+極致配置下運行1小時，游戲幀率接近滿幀（119.9），均方差僅有0.92，達到了業(yè)界頂級水平。這個成績，有點頂了。
芯片護眼：實時偵測，實時降藍光視力健康現(xiàn)在越來越被大家重視，護眼也成為年輕人選購手機時的重要考量因素。最傷眼的「藍光」，自然成為了vivo想方設(shè)法要對抗的天敵。芯片在「降藍光」上的角色至關(guān)重要。
vivo和聯(lián)發(fā)科共同在天璣 9200旗艦平臺上開發(fā)的智能降藍光技術(shù)，能夠?qū)崟r偵測畫面的藍光占比，通過創(chuàng)新性的算法并硬化成IP的方式，實時降低藍光。讓高能可見藍光占比小于5%，色偏程度降低12%。同時，能夠根據(jù)檢測結(jié)果動態(tài)調(diào)整畫面色彩效果，在降低藍光的同時保證屏幕不偏色，實現(xiàn)了行業(yè)性突破。APU聯(lián)合調(diào)優(yōu)：能效驟增，優(yōu)化協(xié)同天璣9200旗艦平臺的第六代APU690算力高達30TOPS，能效比相較上代提升了45%。基于APU硬件特性，聯(lián)發(fā)科提供了NeuronRuntime軟件加速框架，vivo將NeuronRuntime底層通用能力封裝到自研的VCAP異構(gòu)計算加速平臺中。從芯片底層到框架層，VCAP在訪存處理、動態(tài)量化、指令流水線等維度實現(xiàn)深度優(yōu)化，讓算法在多個處理器之間協(xié)同調(diào)度，帶來顯著的能效提升。
基于這套方案，vivo在APU上實現(xiàn)了相機超清文檔、實況文本、離線語音輸入法等多項應(yīng)用上的性能優(yōu)化。以離線語音輸入法為例，vivo支持全離線語音輸入，確保數(shù)據(jù)不出端，用戶隱私安全不外泄。這是行業(yè)首次實現(xiàn)語音轉(zhuǎn)換算法NPU優(yōu)化落地。對比行業(yè)通用的CPU方案，功耗優(yōu)化30%，性能提升50%。
AI機場模式：飛行節(jié)能，落地速連AI機場模式包含兩大AI引擎：感知AI引擎、搜網(wǎng)AI引擎。在這一模式下，手機通過感知AI引擎準確感知用戶進入機場與飛機的起飛降落，再通過搜網(wǎng)AI引擎來準確識別目的地，并智能調(diào)控搜網(wǎng)策略。
開啟這個模式，若手機開啟飛行模式，起飛后至降落前平均可以節(jié)能 30%。
關(guān)閉飛行模式后，捕獲網(wǎng)絡(luò)的速度也大幅優(yōu)化。由7.41秒縮短至1.52秒，提速79%。用了30多年的底層算法，改了！
天璣9200旗艦平臺的驚艷表現(xiàn)離不開底層的優(yōu)化，vivo與聯(lián)發(fā)科一道，對計算、存儲等底層能力進行了內(nèi)核級創(chuàng)新。完美適應(yīng)多極限場景，4K60幀視頻錄制功耗大降此次，vivo與MediaTek「雙芯聯(lián)調(diào)」的效果首先體現(xiàn)在影像功能的表現(xiàn)上。經(jīng)過雙方共同優(yōu)化，新平臺多種拍攝場景下的表現(xiàn)大幅提升，并首次以極低的功耗實現(xiàn)了先進的循環(huán)視差網(wǎng)絡(luò)，大幅優(yōu)化能效表現(xiàn)，能耗降低了15%。尤其是在4K 60幀極限錄像場景中，天璣9200的功耗相比天璣9000，足足降低了25%。
游戲：全流程提速，幀數(shù)穩(wěn)定溫度低在游戲場景下，新發(fā)布的Origin OS3不僅帶來了游戲超分等「黑科技」，還通過疾速啟動引擎和網(wǎng)絡(luò)加速引擎增強游戲表現(xiàn)，對游戲的下載、啟動、加載、運行等多個環(huán)節(jié)進行全方位優(yōu)化。
而王者榮耀在120幀+極致畫質(zhì)下，能接近滿幀地運行1小時，就是對冷勁、全速最好的解釋。研發(fā)竟要腳踏「兩條船」
那么，自研芯片的效果到底如何呢？拋開更長遠的戰(zhàn)略不談，就單從銷量上來看，完全稱得上是「效果拔群」。報告顯示，2022年第二季度在X80的推動下，vivo在600美元到799美元（約合人民幣4100元到5470元）區(qū)間段銷量同比增長504%，vivo的整體銷量同比增長91%，取代華為排到了第二位。
不論是影像技術(shù)迭代，還是芯片架構(gòu)升級，亦或是屏幕顯示優(yōu)化，單純的硬件堆疊和算法配置都無法真正讓人滿意。實際上在去年，在vivo首顆自研影像芯片V1推出時，vivo的手機影像正式邁入了硬件級算法時代。硬件調(diào)校自然是硬件廠商的拿手絕活，為了發(fā)揮出硬件的極致潛力，vivo叫上了聯(lián)發(fā)科——把自己的算法、架構(gòu)固化到芯片層面，與聯(lián)發(fā)科開展深度聯(lián)調(diào)。vivo與聯(lián)發(fā)科雙方的合作，從一開始就確立了一個目標，軟硬協(xié)同，實現(xiàn)平臺性能全方面的突破。一年后，當性能和功耗同時具備驚人表現(xiàn)的天璣9200，遇上vivo的自研芯片，結(jié)果就是，「煥然一新」的天璣9200不僅有了更高的能效比、更快的響應(yīng)速度，而且還擁有更強的游戲體驗。
圍繞這一目標，雙方都投入了精英開發(fā)團隊，經(jīng)過超過20個月的開發(fā)周期，大幅革新了軟件通路架構(gòu)，實現(xiàn)了1+1>2的效果。如果說，自主研發(fā)是vivo有別于他人的賽道選擇，聯(lián)合研發(fā)則是vivo突破技術(shù)邊界的堅定嘗試。與硬件廠商深度合作，走軟硬件聯(lián)合開發(fā)，雙管齊下之路，對于構(gòu)建可持續(xù)的健康生態(tài)圈、培養(yǎng)用戶使用習(xí)慣，乃至擴展合作和產(chǎn)業(yè)鏈渠道而言，都是一種追求長遠的戰(zhàn)略布局。
在這方面，軟硬件高度一體化的蘋果，早已經(jīng)走到了行業(yè)的最前頭。而現(xiàn)在，在這條已經(jīng)被無數(shù)成功驗證過的道路上，出現(xiàn)了越來越多的前行者。vivo和聯(lián)發(fā)科都知道，合作越深，步子越大，未來才有前途。正是一直以來的堅持，讓vivo努力做得比別人更好，在這條路上，vivo走得比別人更踏實、更長遠。 來源：新智元
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