干货！ARM:VR市场是全产业链的新机会 - 全文

　　VR元年可谓遍地喧哗，各展神通的参与者在经历市场的“冲刷”之后，也渐从情感过渡到理智，为提升终极“体验”价值不断进行升级和再造。

　　ARM多媒体处理器事业部图形处理器产品经理Anand Patel认为，VR市场是一个全产业链的新机会，无论是芯片厂商、硬件厂商、供应商、内容供应商等将有自己的机会，而从底层技术出发，以往针对智能手机和平板SoC基础之上为VR做优化的方法已然不是长久之计，迫切需要新的IP助力提升体验。

　　从系统层面来构建

　　体验的升级是VR普及落地的关键。“因为VR应用对性能的要求高企，需要大量的计算能力和图形性能，不能只单靠GPU、CPU核心的协助，还需要传感器、视频编解码器的支持，需要支持更高的分辨率。” Anand Patel指出，“因而应从系统层面来看待和利用不同IP核的特色，实现全系统运算方案，达到高体验目标。”

　　Anand Patel 进一步提到，“一个好的VR体验，总延时控制在16毫秒，而下一代需求则在10毫秒以下，其中图形处理延时在4毫秒之内。图像刷新率要从目前的60 Hz达到120Hz、屏幕分辨率将从1080P达到4K量级。”

　　“因而，在系统层面应注重一是GPU多核可扩展的设计，支持不同VR运算要求。二是扩展API接口，减少延时。三是提供全屏抗锯齿或全屏反走样功能，更好地提升体验。四是需要在视频IP中引入帧缓冲压缩（AFBC）的技术，可在节省50%的带宽、降低功耗的同时提升性能。”Anand Patel总结说。

　　虽然ARM每年都会定期更新其芯片架构，但回归到VR元年，提升对VR的支持成为ARM新型移动芯片的架构设计理念。ARM新推出的CPU核Cortex-A73及GPU核Mali-G71两者均提升了对移动VR的支持力度，不仅基于相应架构设计制造的芯片有望用于2017年各大智能手机厂商推出的旗舰机型，同时也适用于移动VR设备，“双保险”意味着移动VR体验将并行再上新台阶。

　　需要什么样的强IP？

　　我们知道，GPU的能力以及配套的深度算法是决定VR体验的关键因素，它决定了是否能满足延时及屏幕刷新率这两大VR关键指标。

　　ARM推出了全新一代的图像处理引擎Mali-G71，成为首个使用ARM第三代架构Bifrost的GPU。ARM处理器部门技术总监兼研究员Peter Greenhalgh称，Cortex-A73在微架构上做了很多的优化，在发射队列和平衡算法上做了高度提升。相比于此前最高端的Mali-T880系列，Mali-G71图形性能提高50%，功效提高20%，外部内存带宽可节省20％。同时配置灵活，最多可达32个，对于图形性能要求较高的VR设备可配置更多的核心数。

　　而CPU亦在向支持更复杂的处理运算、更好的渲染、更低的功耗需求迈进。有这样一组对比的数字，新的CPU核Cortex-A73和前代Cortex-A72相比，功效提升30%，性能提升30%。此外，A73支持big-LITTLE架构，可与A53和A35组成大小核。与八核A53相比，A73双核 A53四核在多核性能上可以提升30%，单线程的性能可以提升90%。“可以说，A73的显著优势在于高效能、低功耗、小面积，这些优势使得A73非常适合应用于VR设备。” Peter Greenhalgh指出。

　　视频处理器和显示处理器也是VR/AR流畅运行的核心保障。除CPU、GPU之外，ARM Mali多媒体IP组合还开发了新一代视频处理器和显示处理器。Mali-V550是全球第一款单芯片单核心即可同时支持H.265 HEVC格式视频编解码的，单核心可以最高支持1080p/60fps，如堆叠八个核心则可支持4K/120fps。其显示处理器“Mali-DP650”搭配ARM CoreLink MMU-500系统总线，支持多种显示屏分辨率，同时也能轻松支持3840×2160 4K分辨率和60fps帧率。Peter Greenhalgh宣称，Mali多媒体IP组合可支持自适应可伸缩纹理压缩（ASTC）以及帧缓冲压缩（AFBC），针对VR设备可大幅缩减近50%的系统带宽需求，并可跨多个核心进行完整的效能调整，提供高画质解析度以及节能效果。

　　配套技术全面升级

　　除了在IP核方面全面升级之外，ARM在配套技术层面也做了相应改进。如在API层面，为了提升移动VR的开发与体验，高端Mali系列都已经开始支持全新的Vulkan API。

　　2月Vulkan API首个正式版本发布，成为一个跨平台、高效能、免费的开放API标准。ARM多媒体处理器事业部GPU架构师Sean Ellis表示，对于VR设备来说，“延迟”是一个非常影响体验的问题，Vulkan的优势在于可让软件开发者创造更快更低延迟的VR体验。VR引擎只需添加一个Vlukan后台，即可将计算核心和图形渲染进行统一管理，无需使用单独的计算API和图形API进行连接，大大提高Mali系列GPU利用率，并大幅减少开发和优化时间，为基于Mali系列的VR/AR产品带来更出色的体验。未来Vulkan将会替代桌面的OpenGL和移动平台的OpenGL ES。

　　为便于VR产品开发者进一步挖掘Mali的性能，ARM还推出了Mali VR SDK，无需任何额外的引擎与中间件支持，即可帮助开发者更快的创建VR应用，同时进一步提为用户带来更高的性能和视觉体验。

　　在这里还不得不提ARM针对VR内容开发的一项技术——Enligten动态全局光照技术。据介绍，Enlighten技术是先对整个画面关系做一个预计算，归纳几何图形，建立数据库，根据实时直接光源创造如复合反射效果、折射、阴影等先进特效，实现更逼真的光影效果。不仅可保证实时光线的渲染，同时降低CPU的运算负载，实现运算成本和高品质的平衡。今年5月ARM还宣布已将Enligten技术授权给澳洲公司 Yugen，用来制作VR版的样板房。Enligten也将成为VR领域的一项重要技术。

　　专门的VR芯片将成可能

　　VR的征程一直在路上，各方集结发力，只为让VR体验更佳、产业链更完整、内容更强大、应用更广泛，因而亦产生一些新的变革态势值得关注。

　　从IP层面考量，随着未来VR市场壮大，专门的VR芯片开发也将成为可能，甚至会出现独立的GPU，Google的Project Tango就有设计专门负责3D处理的芯片。

　　此外，优化不能只是芯片厂商的事情，VR硬件厂商也要着力拼优化。尤其是业界看好的移动VR，需要为适配手机做了系统的深度定制，充分优化和适配的算法是可以在现有硬件条件下做出效果提升的。就像已经高度标准化的智能手机一样，真正的差异在于硬件厂商自己能做的事情。

　　业内人士表示， VR特别需要的渲染速度，靠硬件性能死扛的话会非常难。还有功耗，它跟软件优化关系也很大，未来靠制程工艺降低功耗会越来越难，因而VR硬件厂商的力道还是要使在做好优化上。虽然IC厂商也在着力解决算法层的适配问题，但拥有算法能力的公司仍将保持优势。

　　VR硬件开发注重的是实现光学技术、沉浸式方案、结构设计、SDK、开发者工具的整合方案，而不是简单的适配和组装就上市的事。既然我们已处于VR/AR的科技前沿，每一个新出现的问题都需要花时间思考，看是否有解决它的新颖方法，而不是回到上一代应用程序并且重新构建，正所谓“不破不立”。