“玲珑”VPU迭代：应对超高清编解码挑战【環球網科技報道 記者 鄭湘琪】數字時代，超高清視頻正與5G、AI、VR等新一代信息技術加速深度融合，爲智慧家居、智能汽車、工業安防等領域催生大量新應用、新場景。
中國電子信息產業發展研究院發佈的數據顯示，截至2022年年底，我國超高清視頻產業規模約3萬億元，預計到2025年中國超高清視頻產業規模將突破7萬億元。
隨着數字多媒體市場邁入「快車道」，多媒體處理器在「端、邊、雲」等各類場景需要滿足哪些新需求？針對視頻編解碼、顯示等環節的最新發展趨勢，芯片廠商應如何佈局調整？近日，記者與安謀科技相關負責人進行了交流。
「玲瓏」VPU迭代：應對超高清編解碼挑戰
在安謀科技VPU高級產品經理董峯看來，從手機等終端領域到直播等雲端領域，海量的多媒體數據正在襲來。而從HD到4K，再到8K，更高的分辨率同樣帶來了數據的指數級增長。
在視頻的傳輸與存儲過程中，如何用同樣甚至更小的數據量展示更多的畫面細節？視頻壓縮技術成爲一把「密鑰」。業界最新的國際視頻編碼標準是H.266，相較於上一代標準H.265，新標準能在同等清晰度下節省約50%的數據流量。基於此，H.266能夠大幅提高4K和8K超高清視頻的壓縮效率，從而顯著降低高清視頻的傳輸和存儲成本。
董峯進一步表示，安謀科技剛剛發佈的「玲瓏」V510/V710 VPU正是國內首批同時支持H.266標準編碼及解碼的VPU（視頻處理器），其單核的編解碼性能可達每秒4K60幀。而面向「端、邊、雲」不同場景下AI大模型訓練等各異需求，「玲瓏」V510/V710 VPU採用多核多格式編解碼融合的可編程處理架構，可在大幅節省存儲空間及帶寬成本的同時，按需提供1-4核、4-8核等多種差異化配置，幫助客戶實現靈活部署。
從代際提升來看，與前代「玲瓏」V6/V8 VPU相比，新一代「玲瓏」V510/V710 VPU主要在三大維度實現升維。其一是將H.264和H.265的編碼性能翻倍；其二是針對H.266實現編碼質量30%的提升；其三是相較於X265的veryslow檔次實現編碼質量20%的提升。
談到對編碼質量提升比例的考量，董峯告訴記者，「任何提升都是有成本的，據我們整體技術評估，如果要實現50%的質量提升，面積需要增加10倍。而從IP的角度，我們希望能夠賦能更多的客戶，整個架構以一個基礎平台爲根基，去適應不同的場景。基於此，經過我們的評估，做到20%的面積收益是最好的，整體上我們會以這些層面的考量爲基礎來做相應的優化，以實現系統性能、功耗和麪積的平衡。」
「玲瓏」DPU首秀：靈活滿足多元顯示需求
除了傳輸與存儲，顯示也是視頻圖像處理的重要一環。超高清、超大屏、跨屏聯動、多屏異顯……安謀科技DPU高級產品經理柴衛華認爲，當前多媒體顯示呈現一系列全新趨勢，對於芯片廠商而言，不僅要根據多樣化市場需求提供實時處理、畫質增強、數據安全等關鍵能力，還應從IP設計角度考慮如何更友好地支撐整個SoC系統，以適應芯片上市時間越來越短的節奏。
作爲安謀科技本土自研的首款DPU（顯示處理器），近日發佈的「玲瓏」D8/D6/D2 DPU是如何兼具上述特性的？一方面，其可以覆蓋性能要求從高到低的全場景，比如「玲瓏」D8面向性能需求較高的場景，單核性能可達每秒8K60幀，在多屏聯動場景下單IP還支持多達4路每秒4K60幀的實時顯示輸出。
另一方面，柴衛華表示，「『玲瓏』DPU的產品架構基於標準化、模塊化設計，可以按需靈活編程與配置。這帶來的好處是，其可以通過配置化、軟件的調度，讓硬件同時並行工作，以達到最高性能。除了架構，在設計的時候「玲瓏」DPU團隊也考慮了各類場景的豐富應用，最多可支持16層的內容輸入，有效促進系統資源的利用和管理。」
而在系統支持維度，「玲瓏」D8/D6/D2 DPU與Arm架構深度協同，內置AFBC幀壓縮和解壓縮模塊，能在確保整體系統方案的高性能和高畫質的前提下，更大限度節省帶寬及功耗。新品還集成Arm MMU-600/700中的TBU模塊，能針對各類顯示場景進行專門優化，進一步降低系統訪問延時。爲保護用戶關鍵顯示數據，「玲瓏」DPU同樣支持Arm TZMP架構，實現了軟硬一體化設計，可滿足用戶對銀行水印等更高級模式的需求。
「無論是系統對帶寬優化、內存管理，還是安全方面的需求，我們都在產品設計之初就進行統籌考慮。」柴衛華談到，「玲瓏」D8/D6/D2 DPU憑藉靈活擴展、高效低延時、低系統寬帶及高數據安全等特點，可爲汽車座艙、手機、PC、平板電腦、電視、可穿戴設備等智能終端提供超高畫質顯示體驗，充分滿足智能應用場景的多元化顯示需求。
扎根本土：夯實半導體產業技術底座
隨着智能化終端的日益普及與各類場景應用的爆發式增長，用戶對多媒體的需求也愈發碎片化。安謀科技多媒體處理器研發負責人周華坦言，除了標準IP之外，有很多客戶還有自己的想法，想加入一些自己的東西，在共性的基礎上產生一些差異化。因此「玲瓏」多媒體產品DPU和VPU並不針對某一個單一市場，安謀科技希望產品儘可能覆蓋所有的細分市場，構建兼具標準化和靈活性的產品，如此一來，IP才能發揮最大的價值。
「所以『玲瓏』多媒體產品基本上對AIoT場景、汽車場景、Client移動終端場景和雲基礎設施場景等主流市場，以及AI、智能汽車等新興應用均有覆蓋，基本上我們是有一個主線在走，但主線上會分出來不同的分支，對不同的客戶實現不同的定製。我們還會進行一些擴展，通過開放接口將一些獨特的元素集成進系統，從而滿足國內市場客戶對多媒體處理器各個方面的需求。」周華說。
事實上，此次「玲瓏」VPU和DPU新品的發佈，也爲安謀科技自研業務產品矩陣補上一塊重要拼圖。加上此前發佈的「周易」NPU、「星辰」CPU、「山海」SPU，這一系列本土自研的處理器共同爲國內半導體產業技術革新與商業化落地按下「加速鍵」。數據顯示，安謀科技自研業務已授權逾220家本土廠商，相關芯片累計出貨量破5億顆，爲推動國內半導體產業提質升級注入強勁動力。
值得一提的是，今年7月，安謀科技還創新引入「Arm技術授權訂閱」模式，着力爲本土芯片設計廠商提供兼具實用、靈活和領先性的解決方案「全家桶」。基於「全球標準，本土創新」，安謀科技也進一步連接了中國市場與Arm全球生態，幫助本土廠商把握智算產業全新機遇。
據周華介紹，未來安謀科技將持續扎根本土市場，強化「玲瓏」產品線多媒體技術棧。通過整合尖端的AI處理單元，「玲瓏」產品線有望在AI手機、AI PC、智能汽車及數據中心等領域，發揮更高階且高效的智能影像處理能力。
