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Yubar2020/06/15
2020上半年智能手机有哪些技术亮点?

很多人喜欢用同质化来形容如今的手机市场:实际上当某些技术发展成熟时,以一种标准的样貌存在于世,是市场本身走向高级阶段的表征——而且即便采用相同的硬件平台,表现到终端产品上,一样可有各自的产品特色。我们每年都会总结当前手机市场的发展状况,2020年业已将近过半,上半年各品牌旗舰也已经问世。

这次的手机技术总结,我们以高通骁龙865为线索,来盘点2020上半年国内智能手机的技术发展现状,理解现如今的智能手机在技术上以哪几个方面为导向和卖点,以及其发展程度如何。选择高通骁龙865为线索,是因为这款SoC仍然是大部分国产旗舰的标配,它足够有代表性。

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首先还是花一点笔墨来谈一谈高通骁龙865这颗芯片本身,这也有利于我们发现智能手机的主要发展方向。这颗SoC的Kryo 585 CPU部分是三丛集设计:一个超级核心最高主频2.84GHz(Cortex A77),三个性能核心主频为2.42GHz(Cortex A77),以及四个主频1.80GHz的效率核心(Cortex A55);内存控制器开始支持LPDDR5-5500/LPDDR4X-4266;Hexagon 698处理器。

图形计算相关部分,GPU为Adreno 650;影像处理部分为Spectra 480 ISP,双14bit ISP设计,编解码支持到8K30/4K120 10bit H.265,Dolby Vision,HDR10+,HDR10,HLG,以及720p 960fps视频录制。另外,蜂窝数据连接可额外搭载骁龙X55 5G Modem-RF系统。

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高通骁龙865 die shot,来源:TechInsights

在具体形态上,从TechInsights的数据来看,高通骁龙865的die size为83.54mm²,相较上一代骁龙855大约有14.02%的尺寸增加。这一代SoC在制造上采用的是台积电N7P工艺,对应于上一代的N7工艺。在晶体管密度增大的前提下,更大的尺寸必然是加大了用料的——其具体的外显后文详述,比如GPU部分ALU的增多,以及AI构成的强化。

这堆参数中比较令人在意的,主要是图形计算能力、影像处理能力,以及5G连接与综合性能表现。所以,我们尝试就这几点谈一谈今年上半年智能手机的发展现状。

游戏能效在大幅提升

Adreno GPU原本便一直是高通的优质资源。不过在Adreno 640时代,竞争对手的Mali开始拓宽微架构,以及即将迈入新的Valhall架构,这都缩小了它与Adreno在绝对性能和能效方面的差距——似乎曾让人有一点Adreno优势不再的错觉。未曾想今年更新于高通骁龙865的Adreno 650竟然意外给力。

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从纸面数字来看,高通宣称Adreno 650性能提升25%,ALU单元增加50%,每个时钟周期的像素吞吐增加50%。值得一提的是,Adreno 600系列前两代产品的ALU(包括FP32、FP16)数量都是稳步以50%的步伐提升。AnandTech早前曾推测Adreno 630每个核心ALU数量是256 x2核,则在Adreno 640提升50%,以及Adreno 650再提升50%的情况下,Adreno 650很可能是265 x3核,或者512 x2核。

另外,Adreno 650增加了50%的ROP(光栅化处理单元),亦即ROP可能达成了每个核心12个。这样一来纹素(texel)与像素(pixel)的填充率比例为2:1,这是相比Adreno 640更平衡的一个设定。

从AnandTech的几轮测试数据来看,Adreno 650的绝对性能提升幅度符合预期——虽然没有跨越式的增长,但其能效比(每瓦性能)的提升,又再度领先竞争对手几个身位:即以明显更低的功耗达成更出色的性能。在Aztec Normal这样的测试里,Adreno 650的能效相较对手有大约35%的优势。

这就又让高通在图形运算的能耗、能效比方面相当平稳地持续领跑。这一点直接惠及了今年上半年的大部分旗舰移动设备:至少在OEM厂商的系统设计实施层面,要获得出色的图形性能,难度会显著降低。

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这里还有必要提一提高通的Snapdragon Elite Gaming:这是一个包含了软件和硬件的综合概念。它最早是在2018年的骁龙年度峰会上被公布;表征的主要是高通为游戏开发者提供的一系列优化,让智能手机的游戏体验更加丰富。

在此,Adreno GPU作为基础硬件一定是少不了的:包括支持Vulkan 1.1驱动;PBR(基于物理的渲染)负载加成;HDR10(10bit色深、2020色域)渲染与显示;画质后处理实现的色彩分级、景深变化和色调映射等;Q-sync实现的类似垂直同步效果,技术实质是让手机屏幕刷新率与GPU渲染的帧率相匹配。

这个综合概念实还包括了CPU性能加强、Hexagon处理器近些年加强了的专用张量单元(游戏的AI加强);还有连接相关的游戏体验,包括了5G线上游戏、60GHz Wi-Fi解决方案连接的游戏体验,网络延迟管理等等。而在额外图形性能之外的游戏体验加强上,还包括了诸如游戏反作弊、4K画面电视输出、无线音频aptX Adaptive Audio用以加强无线环绕声效果、Aqstic Audio则为游戏提供了可立体辨位的游戏体验。

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在具体的产品体验中,我们在早前iQOO Neo 3与红魔5G手机的体验中曾提到过这类手机出色的游戏体验。这两款手机都基于骁龙865平台,也是游戏手机中的代表。iQOO Neo 3本身有增加一个Multi-Turbo 3.0多涡轮加速技术,和如今很多手机厂商的资源智能调度技术比较类似。

这款手机本身有游戏职业联赛加成,据说是根据《王者荣耀》职业联赛KPL赛事标准和选手的需求做深度优化的。开启《王者荣耀》游戏超高分辨率、超高画质,外加开启高帧率模式,稳稳跑在60fps的水平——这是无出意外的。

《和平精英》测试,HDR高清+极限画质,游戏全程坚挺在60fps满帧状态。游戏中的“听声辨位”功能很有可能是基于高通骁龙平台的Snapdragon Elite Gaming所做的一种开发。当然,这一点在整个系统上还需要搭配立体声扬声器。iQOO Neo 3的双扬声器对这样的游戏体验加强是有很大帮助的。

在15分钟游戏后,手机外部温度相对平均,并不会有烫手的感觉。这一点与Adreno 650本身的功耗与发热水平控制有关,另一方面更重要的也在于iQOO Neo 3在散热设计上采用传说中的11层超级液冷散热系统,覆盖了SoC、电源管理芯片等区域。

影像记录的疯狂算力飙升

作为智能手机发展的重要课题,成像质量在这些年的发展中始终是手机厂商宣传的核心之一。一般来说,拍照、拍视频的重头戏是摄像头,或者说光学技术,以及图像传感器技术的发展——这是一个相对传统的思路。

DxOMark今年3月份发表过一篇近10年手机拍照发展相关的文章。这篇文章中提到,智能手机在这10年来,成像质量提升超过4EV,其中1.3EV来自图像传感器/光学技术的提升,而另外3EV则来自图像处理。换句话说,手机拍照越来越好,靠的是摄像头光学系统,以及图像数字信号处理能力(和算法)的双重提升,后者占了大头。

Computational Photography计算摄影这个概念现在如此火热,以谷歌为代表的厂商,在计算摄影算法上的投入是不可估量的。现在的HDR、夜拍模式、超分辨率数字变焦,甚至加入了机器学习的自动白平衡、防抖等,仰仗的其实都是图像处理能力的提升。

参与当代手机图像处理器的硬件,或者说为这些算法提供算力的,即ISP、以及现在很流行的AI单元。

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在一众主打拍照的手机产品里,我们认为OPPO Find X2 Pro是今年上半年比较有代表的一款机型。这款手机包括一枚采用4800万像素IMX689图像传感器的主摄、一枚4800万像素IMX586的超广角摄像头,以及一枚1300万像素的潜望式长焦镜头。

这款手机的成像表现,以及包括OCL 2×2、双原生ISO之类的技术实则已经无须赘述。其夜拍能力是令人印象深刻的,除了双原生ISO在图像传感器层面的加成,这和多张堆栈算法,以及为其背书的硬件算力支持是分不开的。

而OPPO一向拿手的10倍混合光学变焦,在这款手机上的特点是三摄的无缝切换——这种体验对ISP算法、算力就提出了很高的要求。包括要保证曝光、白平衡的稳定性,以及多个摄像头不同视角切换上的尽可能无缝。

这些其实都能从高通骁龙865的ISP和AI支持中看出端倪,毕竟这是实现上述这些特性的硬件支持。高通Spectra 480 ISP最高算力是每秒2 Gigapixels(20亿像素/秒),这是手机拍照发展至今,近10年超过4EV提升的一个具象化体现。

此外,这颗ISP另外还支持单张2亿像素处理和输出,双摄以30fps最高2500万像素且零快门延迟输出;以及30fps最高6400万像素输出且零快门延迟。

2亿像素支持,实际是为现在越来越多的手机摄像头采用1亿像素图像传感器预留更大空间。在我们体验的手机中,小米10是相当典型应用了1亿像素三星HMX作为主摄图像传感器的产品,1亿像素分辨率自然能够在解析力上给人留下深刻印象。而1亿像素从图像传感器全像素输出这样的数据量,显然就是对ISP的考验了。

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谷歌应用于立体视觉背景虚化的机器学习流程

至于现在十分流行的AI拍照:在大部分情况下,这是个感知并不强,但的的确确帮助体验提升的一大类技术。人脸、背景识别不过是其中的冰山一角,谷歌在Computational Photography方面的研究主要就着力在AI方面,比如说立体视觉——即双摄在背景虚化上的算法已经加入了机器学习流程;夜间自动白平衡,由于光线欠缺和照明的偏色,实际其算法也已经开始融入机器学习的色彩修正。这些方案在拍照时是无感知,但的确能够加强成像质量的。

而AI在Inferencing阶段所需依赖的就是手机本地的AI单元——而且手机中的AI单元目前的主要应用场景也就是成像。体现在高通骁龙865身上,即前文提到的第五代Qualcomm人工智能引擎AI Engine。高通在历代方案中,并没有像竞争对手那样专门针对AI inferencing做一个硬件单元,而是着手在DSP(目前已经升级为Hexagon处理器)中加入专门的张量单元,并加强矢量执行单元,并且在系统层面将AI计算融合CPU、GPU、DSP等硬件。

按照高通的说法,这一代SoC聚合的AI算力达到了15 TOPS。另外,这次AI计算的能效比也提升了35%。这些是在潜移默化中影响手机拍照的。

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除了静态成像,在顺应时代潮流的问题上,因为vlog、短视频成为时下的流行,所以当代手机越来越追求出色的视频拍摄能力。

OPPO Find X2 Pro就具备Live HDR视频拍摄能力,以及10bit色深画面记录——其价值主要在于视频拍摄时,硬件级的HDR支持,较广的动态范围和细腻的色彩层次。除此之外,看高通骁龙865的ISP支持规格,这款手机理论上应当还支持8K @30fps视频拍摄,4K HDR视频拍摄——而且是人像虚化模式下的实时拍摄,以及在720p分辨率下的960FPS不限时拍摄能力——这似乎也是现如今旗舰设备的标配了。

这些高分辨率或者高帧率,再加上HDR、高色深的画面记录数据量,对于算力的需求,与前两年的智能设备的确不可同日而语。

5G与综合性能提升

去年下半年,到今年上半年国产手机的“旗舰”似乎必须配上5G网络支持才像样。前两个月我们体验的realme X50 Pro是这方面的代表。这款手机覆盖了国内六大主流5G频段,所以用起来不需要考虑运营商的问题。这是早期sub-6GHz手机支持的典型代表。

测试所得5G网络的速度提升已经在我们以往的文章中被提过太多次了。即便在5G网络覆盖欠佳的区域,这款手机也有Smart 5G技术来应对由于4G和5G切换而导致的网络卡顿问题,即在5G网络弱于4G时,回落到4G待机,确保网络可用性之外也能进一步降低网络待机功耗。

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这款手机在连接特性上有个亮点,即在连接Wi-Fi的情况下,Wi-Fi信号不稳定时,5G可作为信号补充对网络做出加速。这对网络游戏而言还是相当重要的一个特性。

realme X50 Pro无意外地在选择了高通骁龙865和骁龙X55 5G Modem+RF系统。骁龙X55应该是现阶段最为全面和完善的一个解决方案,达成5G到2G的完整多模支持,达成对几乎所有可用频带、模式的支持,本身支持5G毫米波与sub-6GHz频段、SA/NSA组网模式、TDD/FDD、频谱共享等。实际上高通骁龙X55 5G Modem+RF系统整体是个综合解决方案,modem到天线。

5G现阶段的主要价值仍然体现在畅快的下行和上行速率,对于游戏、流媒体播放、app下载等会有比较大的帮助。

除了5G以外,这款手机的整体综合体验也比较出色,它在硬件的堆料方面还是相对全面的,包括LPDDR5 RAM和UFS3.0,120Hz高刷新率的屏幕,这些都是当代旗舰Android设备体现流畅性的。在周边I/O支持上,这也是高通骁龙865的特性。

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综合前述体验加成,今年上半年智能手机表现出的行业技术趋势,至少包括了(1)游戏体验的进一步加强:不仅是图形算力提升,而且在能效比方面相比去年有个大跨步;(2)照片与视频拍摄的数据量与算力需求飙升,并进一步AI化;(3)5G是趋势,手机的综合体验加强仍在持续。这些技术的进步,让我们对下半年的手机发展又有更多期待。

全文完
文章来自:爱活网
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评论
真的是没有最丑!只有更丑·····
光叔叔 2020/04/02
还以为Q5也快了,结果是马坎换平台。
带就不 2020/03/19
石研究员真的是……唉……
KALOL 2020/02/13
galaxy z不支持5G,我要死了!!
KALOL 2020/02/12
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