＂NPU＂之后 我们还需要额外的芯片吗？

曾经很长的一段时间内，手机的主要运算任务都是由CPU和GPU“唱二人转”。然而，随后人们发现了一些CPU和GPU并不擅长的运算任务，而且这种运算确实对消费者有用。所以就出现了专门处理这些运算，也就是AI任务的“NPU”，或者是集成在ISP、DSP等当中的“AI处理单元”。现在，另一种消费者需求浮出水面，那就是对游戏画质和帧率的更高要求。即使现在手机GPU已经很强，但还是架不住人们对“更快、更凉、更久”的渴望。况且，GPU本身也不能解决游戏适配的问题。那我们能否换一种思路解决问题呢？比如就像“AI处理单元”一样，给手机装一个“帧率/画质增强单元”呢？答案当然是肯定的，因为其它领域就有过类似的尝试。01 PC领域的独立显卡PC上流行的独立显卡，就是解决玩家游戏需求的法宝。PC的独立显卡，有强大的硬件能力，也有功能丰富的配套驱动及定制工具。玩家可以绕过游戏软件的设定，通过驱动软件上的调整，达成更好、更适合个人喜好的画面，无需考虑游戏的软件适配。PC独立显示芯片因此，PC的独立显卡，就是通过额外硬件和驱动软件的共同努力达成更好游戏体验的典型案例。02 手机曾经有过类似尝试，为何失败？既然PC独立显卡满足了玩家日益苛刻的游戏需求，那么手机是不是也能受益于额外的显示芯片呢？2007年左右，就有几款PPC手机（口袋电脑）想通过专门负责图像的芯片提高手机图形性能，采用了英伟达专门为手机打造的GeForce 5500。相比于传统GPU，GeForce 5500支持的最大屏幕分辨率更高，并有更高级的视频解码能力和图形处理能力。夏普EM·ONE搭载了独立显示芯片（图源：网络）东芝Portege G900搭载了独立显示芯片（图源：网络）然而“更高的分辨率”和“更高级的视频解码”对当时还满足于240x320分辨率的手机用户来说并没有什么用。所谓“更强的图形处理能力”，在对游戏画面要求没那么高、游戏掌机盛行的当年也没什么吸引力。无法让纸面美好数据落地，转换成对消费者痛点的解决，便造成了14年前手机独立显示芯片的失败。03 时代变了，手机独立显示芯片又行了？虽然2007年的独立显示芯片手机失败了，但当时那些厂商想用额外芯片提高图形性能的初衷并没有问题，只是执行方法和时代背景不太合适。但现在就不一样了，超清分辨率和堪比端游的渲染质量让手机游戏对芯片算力的压榨越来越夸张；在手机中加入CPU和GPU之外的专项处理单元也有了成功先例（比如NPU）。所以现在，额外的独立显示芯片就十分有必要了。今天，iQOO突然站了出来，说自己将在3月16日登场的新机iQOO Neo5上，放入骁龙870 SoC和“独立显示芯片”两颗芯片。为什么在如今手机行业竞争那么激烈的情况下，iQOO还敢捣鼓这些非常规的东西呢？原因其实很简单，iQOO Neo5“独立显示芯片”要做的事情，确实能解决用户痛点。而且这里的“独立显示芯片”并不是传统意义上集成于中央移动平台的GPU，而是一颗独立的、优化画面效果的芯片，最大程度上规避了功能过剩的风险。iQOO产品经理发布的一篇公开信，就详细地阐述了iQOO启用独立显示芯片的动机。04 更流畅、更稳定、降功耗、解压SoC高刷屏在手机上的流行让广大手机用户体会到了高帧率的爽感，于是，能否在自己喜欢的游戏中用上高帧率，就成了大伙的切实需求。但是呢，手机的GPU性能、配套散热和电量供应可撑不住这个要求。尤其是现在手游画质越来越向端游看齐，手机就更顶不住了。如今手游很吃硬件所以，SoC就需要外援，iQOO Neo5的外援就是“独立显示芯片”。根据公开信，这颗独立显示芯片能够通过MEMC技术给游戏插帧，让游戏帧数更高、画面更流畅。MEMC是现在电视的标配功能之一，一些昂贵的旗舰手机用过，iQOO Neo5相当于拉低了该技术的价格门槛。MEMC会用芯片计算两帧画面之间“应该会是什么样”，然后把这个预估画面插入两帧之间，帧数就高了，画面也就流畅了。MEMC示意图（图源：网络）MEMC形成的高帧率比原生高帧率消耗的芯片算力小，所以手机功耗就降低了，续航就长了。而且，如果我们不需要让SoC中的GPU那么卖力地工作，手机就不会那么容易变烫。在目前手机性能和电池的限制下，如果没有MEMC，用户就只能忍受低帧率的游戏。玩那种没有适配高帧率，或者帧率不够高的游戏时（大多数都是这样），相比于直接用默认低帧率玩，MEMC给用户提供了一个更好的选择。公开信中还说道：“利用强大的动态稳帧技术，确保游戏的高帧率模式不掉帧、功耗更低。”这句话非常重要，因为几乎所有游戏卡顿，都是芯片过热降频导致的。独立显示芯片把一部分负荷从SoC转移走后，让热量分散开来，过热降频造成的卡顿就会被大幅缓解。所以，MEMC先把帧数提上去，双芯在温控上的先天优势又会保证频率和帧数的稳定，有效处理了突然卡顿和功耗激增的问题。05 ALL-HDR，画面更好看iQOO Neo5独立显示芯片还有另一个功能，那就是把SDR画面转为类HDR画面。咱们日常看到的普通画面，包括视频或者游戏，都属于SDR。HDR则能展示更高的动态范围和更鲜艳的色彩，结果就是画面的光线和颜色都更加真实。可是HDR效果需要画面内容本身的支持才能呈现，但市面上支持HDR的游戏不多。所以独立显示芯片的SDR到类HDR转换就非常有用。HDR对比示意图HDR支持10-bit色彩和之前谈到的MEMC一样，这里的转换也是由独立显示芯片负责，也就同样起到了给SoC减压、延长续航和降低发热的作用。06 外挂芯片，利也可以大于弊？手机没有PC在体积、供电和定制上的高度自由化，并不能直接受益于PC的独立显卡模式。但是，“SoC集成GPU+独立显示芯片”的组合，就很可能是一个适用于手机的双芯解决方案。“‘屏幕’的本质是显示，而‘显示’的核心在内容。” 不管是iQOO Neo5，还是其它机型，都已经在屏幕素质上下了足够功夫 ，色彩、刷新率、对比度、亮度等参数都越来越强。现在用户更需要的，是更优质的显示内容。希望这种“SoC+独立显示芯片”的组合，能够让用户在游戏时更好地利用手中优质屏幕的显示效果。