詳解Mali-D51和Mali-V52：有效實現高品質的視覺體驗

尖端技術領域永遠不存在一成不變的情況。複雜的視覺內容、不斷疊加的UI層次以及4K HDR視頻等新興需求層出不窮，無一不在推動著我們不斷突破主流移動設備的技術瓶頸，實現更高遠的目標。正因如此，針對數字電視（DTV）和主流移動市場，Arm推出了包含兩款圖像處理器在內的全新Mali多媒體套件，其中一款為顯示處理器，另一款為視頻處理器。

圖形複雜性主要是GPU處理的領域，而在應對上述新興技術的挑戰時，則是視頻和顯示處理器扮演著重要角色，它們為用戶提供真正高品質的視覺體驗。

對顯示的要求越來越高

之前，我們在討論GPU時對數字電視已有所談及，但從顯示的角度來看，如今的幾代智能電視已遠遠超出預期。過去，當我們在觀看節目時，彈出的純文本菜單很可能覆蓋整個畫面，非常單一。而今天則大不相同。通過大量的預集成應用程序，數字電視能夠提供不同類型、不同複雜程度和不同查看選項的內容，更不必說語音或手勢識別用戶界面。如此一來，對顯示處理器的挑戰變得非常巨大。加之用戶對畫中畫的需求，甚至還有我們從中國市場上觀察到的獨特需求，比如用戶希望能夠在4x4的視頻牆中同時看到多達16個視頻流。這些需求推動Arm再一次邁上新的台階。

Mali-D51是Arm針對主流市場發布的首款基於Komeda架構設計的Mali顯示處理器，而Komeda架構則在去年隨上一代高端顯示處理器Mali-D71共同發布。與Mali-D71相比，Mali-D51尺寸縮小30%，專為在更小的矽片面積上提供高品質的視覺體驗而設計。在主流移動設備中，用戶不太可能需要播放大量4K內容（這依舊屬於高端效能領域），但用戶仍然需要設備擁有播放4K內容的能力。因此在主流市場中，我們所需要做的就是如何做出明智的選擇，其中可能包括從4K縮小視頻流大小，以滿足用戶顯示對解析度的要求。Mali-D51利用這一優勢，以60fps顯示高達2048x4096像素的解析度並且支持Mali-D71的8層數據處理能力。

與上一代主流產品Mali-DP650執行雙重顯示相比，Mali-D51在相同面積內實現了兩倍的場景複雜度。當驅動單個顯示時，它利用輔助顯示未充分利用的資源向場景添加第二組四個合成層。除此之外，這些合成層還可以進行旋轉、阿爾法混合或縮放，從而實現了兩倍於Mali-DP650的圖層數據處理能力，這意味著我們可以在不需要GPU的情況下支持UI疊加、畫中畫等所需的所有附加數據。

訪問內存是顯示技術中的一項常規要求。因此，與上一代產品相比，Mali-D51在內存延遲性能方面提升了一倍。搭配CoreLink MMU-600，Mali-D51可在整個系統中實現更大的性能增益。為將像素持續驅動至顯示面板，處理器需要定期訪問系統匯流排，而將處理器的內存延遲性能提升一倍意味著它只需在匯流排上花費一半的時間就可以將圖像驅動至面板。此舉加速了整個顯示線程，並大大提高了系統的魯棒性，以防止欠載運行，從而提供無縫、實時性能，避免因任何可見故障或人為因素影響用戶的視覺體驗。

增值視頻體驗

Arm全新推出的視頻處理器Mali-V52同樣是為滿足主流市場不斷增長的需求而設計的。上一代Mali-V61旨在實現最大限度的可擴展性，滿足從最小型、最低功耗的監控攝像頭到最新款頂級智能手機的所有設備要求。相對於上一代支持大範圍用例的特性，Mali-V52則更有針對性，專為主流市場的特定效率加成進行了投入。

Mali-V52的可擴展性為1-4核（Mali-V61為1-8核），這是特別針對在矽片面積有限的主流設備上播放4K內容流的情況而設計的，因此比同等性能所需的Mali-V61的尺寸縮小了近40％。顯然，這樣可以為廠商節省巨大的預算。需要強調的是，像Mali-D51一樣，這款全新視頻處理器通過一系列智能權衡實現了極大優化，為我們的所有合作夥伴提供了廣闊的組合和選擇。對於入門級設備而言，我們已經將每個內核的解碼性能提高了一倍，這意味著在同等的矽片面積內，晶元可以執行4k60解碼或4k30編碼。使用Mali-V61的一個單核，系統可以解碼1080p60；而Mali-V52的一個單核可支持4k30或1080p120解碼，對於HEVC、H.264和VP9等主流的視頻標準，該單核的解碼設計性能為上一代的兩倍。

Mali-V52的設計旨在確保整體系統的成本和功耗最優化。比如，它能夠支持更長的系統匯流排響應時間而不降低任何性能。搭載Mali-V52，可保證在匯流排上固定延遲的400個周期內不丟幀，這一性能是Mali-V61的兩倍。此外，我們投入了大量的精力來確保該晶元在最高可達5000個周期內的訪存延遲具有恢復能力，從而使視頻處理器能夠在很多個時鐘周期內離線工作，讓位給包含顯示處理器在內的優先順序更高的主設備。

Mali-V52還可以在保持與以往相同品質的前提下降低20％的比特率，這對節省存儲空間作用顯著，並能在相同帶寬內實現最高品質。當我們為擴大設備存儲空間支付更多費用時，這一性能提升對終端用戶使用視頻功能會產生重大影響。用戶可以選擇特定的品質水平，並根據存儲和功耗的優先順序進行權衡，這正解釋了為什麼在移動設備中搭載專用的視頻處理器格外重要，而不是讓已經超負荷運行的CPU完成所有任務。

如同許多新興技術一樣，一項在中國市場的推動下實現的用例：僅僅提供簡單的畫中畫已無法滿足用戶的需求，他們希望能夠預覽將要觀看的節目，而中國用戶更是希望能夠從多達16個不斷更新的流媒體頻道中選擇想看的節目。這種希望呈現4x4視頻牆的要求來自眾多我們在中國的機頂盒和數字電視合作夥伴，並且已經明確成為未來的基本要求，而非錦上添花的功能，我們必須開發出系列IP來解決這一問題。

由此，單個處理器將退居二線，而全套Mali多媒體套件將開始登場。

協同讓世界更美好

相比獨立產品，組合兩個及以上Mali多媒體套件處理器可顯著提高工作效率。Arm支持完整的軟體堆棧，以便在顯示上啟用硬體編寫器功能，從而允許安卓系統查看系統的硬體功能，並推斷它可以將內容發送至顯示處理器而非GPU——該堆棧能夠發現硬體並通過軟體自動與其進行交互，工程師甚至都無需考慮硬體。

至於上述討論的視頻牆用例，Mali-V52可以同時對16個高清視頻進行解碼，同時將它們作為單幀寫入顯示處理器。憑藉卓越的存儲介面，Mali-D51能夠將該單幀提取出來並直接發送到面板，而不會出現任何額外的瓶頸或卡頓。

對於整個系統，Mali多媒體套件處理器帶來的實際增益在於大大節省了GPU的負荷。如果要在GPU上執行旋轉、縮放以及伽瑪校正等任務，系統功耗將增加30％以上，這是約束移動設備的一個重大問題。雖然這並不妨礙用戶欣賞4K內容，但Mali多媒體IP套件的優越之處在於全新的視頻處理器Mali-V52可以在發送到顯示處理器之前直接將4K內容縮小。這意味著用戶可以在所有消費電子設備上直接觀看那些由Netflix、亞馬遜等發行的全新超酷4K節目。不僅僅是4K，Mali-V52支持10bit HDR內容，並且通過與Mali-D51和Assertive Display 5完美配合，在任何類型的面板（無論是HDR還是SDR）上均可實現最佳的內容顯示。

從數字電視到智能手機，無論用戶預算多少，Mali多媒體圖形、視頻和顯示套件都能夠更好地協同工作，為用戶提供最高品質的視覺體驗。

來源：Arm

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