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| 本文作者： 量衡 | 2021-07-28 11:45 |
很多人都不知道，最大的桌面GPU生產(chǎn)商不是英偉達(dá)，更不是AMD，而是英特爾。在智能手機(jī)占領(lǐng)世界的今天，很多人也沒(méi)意識(shí)到，累計(jì)出貨超過(guò)25億臺(tái)采用Adreno GPU設(shè)備的高通，已經(jīng)是最大的GPU生產(chǎn)商之一。
手機(jī)不但是真正意義上的“口袋里的游戲機(jī)”，而且是幾乎人手一臺(tái)的“掌機(jī)”。即便全球疫情形勢(shì)嚴(yán)峻，移動(dòng)游戲還在爆炸式增長(zhǎng)，并占據(jù)全球游戲收入的半壁江山。全球有超過(guò)27億的移動(dòng)游戲玩家，有近10億人只用智能手機(jī)玩游戲。
作為Android游戲首選平臺(tái)、各類游戲手機(jī)和旗艦的幕后功臣，高通最近幾年一直在移動(dòng)游戲的科技樹(shù)上瘋狂輸出，一邊是旗艦芯片的性能提升，一邊是不停引入新特性的Snapdragon Elite Gaming游戲引擎。
說(shuō)到游戲，大家都會(huì)下意識(shí)地聯(lián)想到性能。我們今年也看到罕見(jiàn)的“驍龍870/888/888 Plus三旗艦”布局。
驍龍870是高端游戲的“守門員”，也是高通史上最強(qiáng)的次旗艦SoC。在前旗艦驍龍865的基礎(chǔ)上，驍龍870的超大核頻率從2.84GHz一舉提升至3.2GHz，刷新近幾年移動(dòng)SoC的頻率記錄，單核性能提升12%，多核性能提升5%。
歷代驍龍SoC的CPU性能對(duì)比
而驍龍888則是Android陣營(yíng)超大核的最強(qiáng)音，CPU部分是Kryo 680構(gòu)架，搭載有1MB L2緩存的2.84GHz Cortex-X1架構(gòu)超大核，帶著Android陣營(yíng)突破了GeekBench單線程1100分大關(guān)。
歷代驍龍SoC的GPU性能對(duì)比
而驍龍888的Adreno 660，更是近年來(lái)提升最大的GPU，頻率高達(dá)840MHz，性能提升35%，能效比提升20%。實(shí)際GFXBench測(cè)試中，驍龍888的GPU提升在29%-43%之間，而3D Mark的提升也有27%到53%。
在6月28日發(fā)布的驍龍888 Plus，進(jìn)一步把X1超大核的主頻提升到2.995 GHz（3.0GHz），AI性能提升超過(guò)20%，算力達(dá)到32 TOPS，暫時(shí)未知其GPU會(huì)否有進(jìn)一步的頻率提升。
把驍龍820到驍龍888的歷代高通旗艦放在一起，就能直觀發(fā)現(xiàn)，移動(dòng)CPU和GPU在5年間不停地穩(wěn)步提升，最終達(dá)到數(shù)倍的性能提升。但比起CPU，今年驍龍888在GPU方面的漲幅確實(shí)遠(yuǎn)超正常值。
和桌面游戲不同，移動(dòng)端游戲是個(gè)系統(tǒng)級(jí)的需求，單有CPU和GPU的絕對(duì)性能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。手機(jī)還需要兼顧畫(huà)質(zhì)、音質(zhì)、觸控操作、網(wǎng)絡(luò)延遲、續(xù)航等多個(gè)部分。
所以高通在2019年的驍龍855上，發(fā)布了第一代Snapdragon Elite Gaming游戲引擎，開(kāi)始系統(tǒng)化地進(jìn)行游戲優(yōu)化。經(jīng)歷了2020年初的驍龍865和2020年底的驍龍888上的演進(jìn)，Snapdragon Elite Gaming已經(jīng)發(fā)展到第三代。
每一代Snapdragon Elite Gaming都會(huì)引入眾多不同方向的游戲特性支持，三代下來(lái)，已有十?dāng)?shù)種不同的特性，市面上有超過(guò)1000款支持Snapdragon Elite Gaming特性的手機(jī)，用戶數(shù)以億計(jì)。
但網(wǎng)絡(luò)上并沒(méi)有太多關(guān)于Snapdragon Elite Gaming的完整介紹，所以我們這次為大家進(jìn)行簡(jiǎn)單的整理歸類。
Snapdragon Elite Gaming本質(zhì)上是為游戲設(shè)計(jì)的一整套軟硬件特性合集，使命是將移動(dòng)設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ軓?qiáng)大的游戲機(jī)。圍繞的是游戲相關(guān)的底層技術(shù)、畫(huà)質(zhì)和幀率、操控和流暢度、音頻和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的技術(shù)布局。
初代Snapdragon Elite Gaming帶來(lái)了基于物理的渲染 (PBR)、True HDR10、電影級(jí)后處理、系統(tǒng)級(jí)游戲卡頓優(yōu)化方案、游戲網(wǎng)絡(luò)時(shí)延管理等特性。
第二代Snapdragon Elite Gaming在前代的基礎(chǔ)上進(jìn)行增強(qiáng)和補(bǔ)完，包括超流暢游戲體驗(yàn)、最高HDR品質(zhì)、端游級(jí)特性幾大類，并在移動(dòng)端第一次提供144Hz游戲體驗(yàn)、第一次支持GPU驅(qū)動(dòng)更新和第一次支持True 10-bit HDR。
而現(xiàn)在的三代Snapdragon Elite Gaming，得益于有史以來(lái)最大的一次GPU性能提升，高通加入了全新的Game Quick Touch和VRS可變分辨率渲染技術(shù)，將更多的端游級(jí)特性帶到移動(dòng)端。
Snapdragon Elite Gaming的底層，包括Vulkan 1.1、GPU驅(qū)動(dòng)程序更新、端游級(jí)正向渲染和VRS可變分辨率渲染等幾個(gè)技術(shù)。核心是大量引入和跟進(jìn)端游級(jí)圖形技術(shù)支持，逐漸拉近移動(dòng)端和端游級(jí)圖形技術(shù)的差距。
Vulkan 1.1是新的低開(kāi)銷二三維圖形計(jì)算程序接口（API），Adreno GPU對(duì)其的硬件和軟件支持，能方便游戲開(kāi)發(fā)商更好地控制游戲的陰影、深度和細(xì)節(jié)，提供電影品質(zhì)的游戲畫(huà)面。
多重動(dòng)態(tài)陰影↑
畫(huà)面真實(shí)性方面，高通使用端游級(jí)的正向渲染，帶有大量桌面端才有的高級(jí)渲染特性，包括端游級(jí)景深（遠(yuǎn)近景模糊的”鏡頭感“）、多動(dòng)態(tài)光源（多光源下的物體光影）、多重動(dòng)態(tài)應(yīng)陰影（更真實(shí)的陰影表達(dá)）、運(yùn)動(dòng)模糊（模擬高速運(yùn)動(dòng)物體的視覺(jué)模糊）、平面反射（基于PBR物理渲染，根據(jù)物理材質(zhì)變化產(chǎn)生不同的反射效果）等。
而熟悉的GPU驅(qū)動(dòng)程序更新，同樣是以前桌面端才有的特性。高通在驍龍855平臺(tái)首發(fā)GPU驅(qū)動(dòng)更新功能，之后的驍龍865/865+/870和驍龍888都支持，但至今也只有Adreno GPU支持。除延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命外，新驅(qū)動(dòng)可以針對(duì)新的游戲大作進(jìn)行優(yōu)化和適配，更好的“壓榨”現(xiàn)有產(chǎn)品的性能。
如果說(shuō)上面的特性是填補(bǔ)移動(dòng)端的圖形技術(shù)空缺，拉近和桌面端的距離，那驍龍888上最新的VRS（Variable Rate Shading）可變分辨率渲染技術(shù)，則是一下子把移動(dòng)GPU放到了圖形技術(shù)的前沿。
PC玩家對(duì)VRS應(yīng)該都不會(huì)陌生，其最早在NVIDIA的圖靈架構(gòu)引入，可以用更低功耗達(dá)到同等畫(huà)面效果，或者以相同功耗達(dá)到更好的畫(huà)面效果。而AMD也要等到RNDA 2構(gòu)架GPU之后才加入VRS的支持。
高通VRS的原理和PC端接近，VRS允許著色器以2個(gè)或4個(gè)像素分組著色，并將著色結(jié)果復(fù)用到周圍像素。GPU能只針對(duì)核心角色和特效進(jìn)行高質(zhì)量渲染，而遠(yuǎn)景、動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)且快速變化畫(huà)面則使用多像素合并的方式渲染。
《戰(zhàn)神遺跡》手游
以前“性能和畫(huà)面效果”是天平的兩端，需要開(kāi)發(fā)商和用戶從中做取舍。但VRS利用人類對(duì)邊緣、遠(yuǎn)景、動(dòng)態(tài)模糊等非重點(diǎn)區(qū)域弱化處理的生理和心理特征，降低非重點(diǎn)區(qū)域的渲染等級(jí)，讓GPU能在畫(huà)質(zhì)、幀率和功耗之間取得更好的平衡。
以旗艦機(jī)典型的2K分辨率游戲場(chǎng)景為例，現(xiàn)在2K屏的像素?cái)?shù)目一般都超過(guò)400萬(wàn)，就算按照16:9標(biāo)準(zhǔn)，也有368萬(wàn)個(gè)彩色像素。如果全分辨率渲染，將對(duì)移動(dòng)GPU造成巨大的壓力。
但VRS可以將使整體陰影的像素總數(shù)減少40％，在360萬(wàn)像素的場(chǎng)景中，僅使用140萬(wàn)像素對(duì)整個(gè)幀畫(huà)面進(jìn)行著色，從而大大減少GPU工作量。高通表示VRS能讓游戲整體性能提升30％。
VRS主要作用于類似賽車游戲中高速移動(dòng)且被動(dòng)態(tài)模糊的道路和磚面、吃雞游戲中遠(yuǎn)處被景深算法虛化掉的遠(yuǎn)景和畫(huà)面邊緣等區(qū)域。在節(jié)省大量GPU算力的同時(shí)，觀感差別卻難以察覺(jué)，從而在接近畫(huà)面效果的基礎(chǔ)上，提升渲染速度并降低功耗。
雖然大型游戲的開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)，但首批支持移動(dòng)端VRS的游戲已經(jīng)陸續(xù)上市了。名聲最大的是高通分別和OPPO、iQOO合作的網(wǎng)易《天諭》和完美世界《戰(zhàn)神遺跡》。
此前iQOO 7公布過(guò)VRS的測(cè)試結(jié)果。在《戰(zhàn)神遺跡》90幀極致畫(huà)質(zhì)下，開(kāi)啟VRS后，iQOO 7的幀率穩(wěn)定性提升16.7%，掉幀率降低19.2%。而對(duì)于游戲的整體體驗(yàn)，整機(jī)功耗降低19.8%，圖形渲染功耗降低31.0%。
VRS“白嫖/節(jié)省”的性能，讓移動(dòng)設(shè)備變相獲得更高的性能上限，開(kāi)發(fā)商可以利用VRS節(jié)省下來(lái)的性能去做出更復(fù)雜、更大型的游戲。
這部分是Snapdragon Elite Gaming對(duì)Android設(shè)備高刷和高色深屏幕普及的回應(yīng)。關(guān)鍵詞是高幀率、HDR、色彩增強(qiáng)。
僅僅兩年時(shí)間，主流Android設(shè)備的屏幕刷新率就從60Hz、90Hz，走到120/144Hz。為此，2020年初的驍龍865首發(fā)144Hz游戲支持，讓游戲引擎無(wú)需鎖定在60Hz，可根據(jù)渲染負(fù)載靈活調(diào)節(jié)幀率。
隨后的“超流暢游戲體驗(yàn)”特性，負(fù)責(zé)讓游戲渲染與底層模擬同步，自動(dòng)調(diào)整屏幕刷新率以匹配當(dāng)前的GPU負(fù)載。“自適應(yīng)游戲性能引擎”負(fù)責(zé)在子幀級(jí)別監(jiān)控游戲渲染過(guò)程，并動(dòng)態(tài)調(diào)整性能輸出，以平衡高質(zhì)量渲染和功耗輸出。
屏幕的發(fā)展趨勢(shì)，是亮度帶動(dòng)HDR，HDR倒逼色深提升。AMOLED屏幕的極限亮度增長(zhǎng)讓游戲和視頻HDR開(kāi)始普及，HDR提供更大的畫(huà)面動(dòng)態(tài)范圍之后，倒逼著屏幕需要更大的色深，以免海洋、陸地、天空等大片純色場(chǎng)景出現(xiàn)斷層，結(jié)果讓游戲和視頻能用上更豐富的色彩層次。
而上一年的小米10 Ultra開(kāi)始搭載國(guó)產(chǎn)原生10bit屏幕，今年的OPPO Find X3系列和一加9 Pro等部分旗艦已經(jīng)搭載2k級(jí)別的原生10bit屏幕，而“8抖10”的屏幕更加不計(jì)其數(shù)。
為了用好這些原色10bit的HDR屏幕，Snapdragon Elite Gaming支持10bit的True HDR渲染和Adreno HDR快速混合技術(shù)。前者提供10位色深的10億色和BT.2020色域的支持，后者用以提升HDR效率。
Adreno HDR快速混合技術(shù)，是主要用于煙霧、水氣等大量復(fù)雜粒子場(chǎng)景的硬件加速，可以多重混合來(lái)提升渲染速度，宣稱部分場(chǎng)景可以提供2倍的性能提升。
而Game Color Plus（超現(xiàn)實(shí)畫(huà)質(zhì)增強(qiáng)）則負(fù)責(zé)提升色彩、飽和度、清晰度和細(xì)節(jié)，提供電影級(jí)的畫(huà)面后處理，是現(xiàn)在紅魔游戲手機(jī)6和iQOO 7等很多手機(jī)圖形顯示增強(qiáng)技術(shù)的基礎(chǔ)。
而在王者榮耀、和平精英等游戲中不僅可以提升迷霧、夜景、草叢、林地的畫(huà)面對(duì)比度和清晰度，還能根據(jù)用戶喜好調(diào)成明亮或鮮艷的畫(huà)面模式，又或者是對(duì)暗部提亮，方便抓“伏地魔”。
游戲是交互式的過(guò)程，單單輸出高幀率、高動(dòng)態(tài)范圍的畫(huà)面還不夠，手機(jī)還需要及時(shí)反饋用戶的觸控操作。如果觸控反應(yīng)不夠及時(shí)，會(huì)直接影響玩家在槍?xiě)?zhàn)、賽車等游戲中的發(fā)揮。
因此高通引入Game Jank Reducer用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)游戲卡頓優(yōu)化，同時(shí)Game Q-Sync能動(dòng)態(tài)調(diào)整顯示刷新率，以確保設(shè)備在突然的渲染壓力下也能正常運(yùn)行。
而游戲性能引擎，則能在游戲中使用自適應(yīng)和預(yù)測(cè)算法，動(dòng)態(tài)修改CPU的設(shè)置，減少卡頓，優(yōu)化和保持持續(xù)的性能輸出。
但由于游戲的負(fù)載巨大，系統(tǒng)可能會(huì)錯(cuò)過(guò)屏幕的幀同步時(shí)間而導(dǎo)致幀延遲和操作延遲。所以在第三代Snapdragon Elite Gaming特意加入了Game Quick Touch技術(shù)。
Game Quick Touch負(fù)責(zé)對(duì)觸控響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行毫秒級(jí)的優(yōu)化，進(jìn)行垂直同步和觸摸提交的幀延遲控制，高通宣稱響應(yīng)速度提升可達(dá)20%，此外還能降低全面屏手勢(shì)等操作的干擾，降低手機(jī)廠商和游戲開(kāi)發(fā)商的優(yōu)化難度。
我們最后看到的是，今年紅魔6 Pro做到500Hz單指/360Hz多指的觸控采樣率，黑鯊4 Pro有720Hz的觸控采樣率，iQOO Neo5更是做出了1000Hz的瞬時(shí)觸控采樣率的瘋狂提升。
在觸控采樣率提升快到盡頭的情況下，Game Quick Touch更好地“壓榨”觸控IC的性能，讓FPS游戲中的瞄準(zhǔn)射擊、MOBA游戲的英雄技能拖拽操作變得更加順滑跟手。
除開(kāi)以前就有的Game Fast Loader游戲加載優(yōu)化和游戲防作弊擴(kuò)展，搞定畫(huà)面、觸控之后，就是網(wǎng)絡(luò)和音頻這兩個(gè)最重要“外圍”支持。
網(wǎng)絡(luò)支持就不多說(shuō)了，畢竟是高通主場(chǎng)。高通的游戲網(wǎng)絡(luò)時(shí)延管理，早就被廠商大量應(yīng)用在游戲模式里，用于自動(dòng)優(yōu)化5G和Wi-Fi配置。而驍龍旗艦的雙Wi-Fi 6，是2.4GHz和5GHz頻段“2x2+2x2”的雙頻并發(fā)，用以提升Wi-Fi帶寬。對(duì)于國(guó)內(nèi)的寬帶速度，這屬于戰(zhàn)未來(lái)的裝備。
音頻方面，Snapdragon Elite Gaming現(xiàn)在支持杜比全景聲，通過(guò)將音源精確放置在三維空間中而做到類似空間音頻的效果，所以我們才會(huì)看到Redmi、realme系列等幾乎每個(gè)廠商發(fā)布會(huì)都會(huì)提及的“吃雞聽(tīng)聲辨位”。
在杜比全景聲之外，高通也強(qiáng)化了音頻系統(tǒng)。Qualcomm Aqstic游戲增強(qiáng)音頻技術(shù)，顧名思義就是清晰和高保真的音效，支持 384kHz 32-bit PCM音頻和DSD硬解，規(guī)格已經(jīng)迫近獨(dú)立HiFi DAC芯片。
以此為基礎(chǔ)，iQOO 7上的游戲GVoice語(yǔ)音、黑鯊4 Pro的游戲音頻技術(shù)，則針對(duì)游戲語(yǔ)音進(jìn)行降噪去雜、提升語(yǔ)音效果和降低性能消耗等優(yōu)化。
而高通在3月發(fā)布的Snapdragon Sound音頻技術(shù)，則將現(xiàn)有aptX音頻協(xié)議的規(guī)格提升至和LDAC一樣的24-bit 96kHz，并支持最高7.3W的揚(yáng)聲器外放功率。
搭配無(wú)線耳機(jī)時(shí)，高通使用的是Qualcomm aptX Adaptive游戲無(wú)線音頻，能根據(jù)游戲自動(dòng)調(diào)節(jié)音質(zhì)和響應(yīng)速度，將100-200毫秒的藍(lán)牙音頻延遲降低到89毫秒。
高通成為2021 PEL和平精英職業(yè)聯(lián)賽官方戰(zhàn)略合作伙伴、PUBG全球冠軍贊助商，并在6月發(fā)布了Snapdragon Elite Gaming虛擬人物Amira，這些動(dòng)作都能看出高通對(duì)游戲的重視。
而手機(jī)和SoC的高度集成化，意味著高通這些上游廠商，需要提前數(shù)年預(yù)判智能手機(jī)芯片的性能和游戲的需求。當(dāng)我們看到具體技術(shù)發(fā)布時(shí)，其往往已經(jīng)內(nèi)部研發(fā)了1到2年的時(shí)間了。
一眨眼，高通Snapdragon Elite Gaming已經(jīng)發(fā)展到第三代。它是現(xiàn)在移動(dòng)端唯一同時(shí)覆蓋畫(huà)質(zhì)和幀率、操控和流暢度、音頻和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的游戲引擎。其提供的諸如Game Quick Touch觸控優(yōu)化、10bit True HDR和Adreno HDR快速混合技術(shù)等都是非常實(shí)用和貼近需求的特性。
在技術(shù)底層，高通把Vulkan 1.1、GPU驅(qū)動(dòng)程序更新、端游級(jí)正向渲染和VRS可變分辨率渲染等桌面端游級(jí)特性引入移動(dòng)端。除了方便開(kāi)發(fā)商的游戲移植，它更像是讓移動(dòng)游戲有機(jī)會(huì)媲美端游的“平權(quán)運(yùn)動(dòng)”，是高通在打造“口袋里的游戲機(jī)” 過(guò)程中的一路狂奔。
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