64位手机SoC芯片让2K/4K显示成真

手机系统单晶片(SoC)影像处理技术再升级。随着手机品牌厂的机皇规格大战延烧至2K或4K显示设计，SoC和处理器矽智财(IP)供应商也更加积极研发多核心、高效能绘图处理器(GPU)，并进一步整合超高解析度(UHD)影像编解码、面板讯号运算，以及画素补偿等高阶演算法，进而满足2K/4K影像处理需求，同时降低系统功耗。
 
安谋国际(ARM)多媒体处理部事业开发经理蔡武男表示，相较于目前配备1,080p解析度萤幕的旗舰级行动装置，下一代搭载2K或4K显示器的手机、平板，其内建SoC所需处理的影像资料量将暴增二至四倍，因而引发严重的频宽不足及运算效率不佳等问题，驱动晶片商革新SoC内的GPU核心设计、影像处理软硬体机制，以及OpenGL/CL应用程式介面(API)支援版本。
 
高解析度设计早已跃居手机品牌业者一级战场，包括苹果(Apple)、三星(Samsung)、乐金(LG)、索尼(Sony)和宏达电皆不断在萤幕和影音功能下功夫，并已陆续推出内建视网膜萤幕(Retina Display)、2K解析度显示器的旗舰机种。蔡武男更指出，由于平价手机规格更迭加速，萤幕解析度可望在2015年由HD、FHD逐渐跃升至2K水准，因而也刺激一线品牌朝2K解析度使用者介面(UI)与更多层堆叠设计，或更高阶的4K规格迈进，以突显差异。
 
据悉，手机显示器从HD一路演进至4K，内建GPU架构也将由单核心(HD)、双核心(FHD)推进至四核心(2K)、八核心(4K)，以扩增频宽和效能。不过，蔡武男强调，单靠GPU升级还是不足以因应4K所需的超大频宽，以及更复杂的演算法要求；因此，SoC内部亦须增添新的影像压缩、编解码和面板讯号控制设计，并搭配更先进的LPDDR 3/4记忆体，才能全面提升影音处理和电源效率。
 
对此，ARM遂祭出Multimedia子系统方案，包含内建影音编解码功能，且可弹性配置单核至八核心的GPU IP、影像处理器(Video Processor)和显示处理器(Display Processor)IP，以及帧缓冲补偿(ARM Frame Buffer Compression, AFBC)等先进演算法。其中，影像处理器可支援多种影音格式，并进行编码及压缩，以节省GPU频宽需求，而显示处理器则可针对萤幕动态/静态画面执行各种节能或控制演算法；如此一来，SoC将能减轻大容量影像运算负担，提升整体系统效率。
 
除影像处理机制翻新外，蔡武男也认为，SoC将加速迈向64位元、CPU/GPU协同运作的异质系统架构(HSA)，以迎合复杂多元的4K影音应用开发需求；至于系统周边配置亦将改头换面，包括H.265影音压缩晶片、eDP高速影音介面，以及OpenCL 2.0、OpenGL ES3.0/3.1 API皆已成为相关业者竞逐焦点，将促进4K设计生态系统快速茁壮。