IMG CXM GPU：面向复杂消费级设备的无缝视觉体验

上周我们推出了一款新的GPU，即IMG CXM。它的三种配置可扩展，为可穿戴设备和高级数字电视等多种消费设备提供无缝用户界面。

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消费级设备需要GPU提供什么？

涵盖智能手表和智能眼镜的可穿戴市场为移动中的消费者提供了易于访问的信息。鉴于屏幕尺寸小，为了获得好得体验，界面必须即时响应指尖的触摸或声音。就智能眼镜而言，这可能涉及一定程度的边缘人工智能，而考虑到SoC 和电池必须舒适地戴在手腕上时，这是不小的挑战。最重要的是，可穿戴设备必须持续运行一整天。电池管理至关重要。智能音箱市场正在不断发展。目前出货的许多设备更像是一款平板电脑，内置高品质扬声器和语音识别等人工智能功能。在家里，这样的设备正在替代冰箱上的日历和柜台上的食谱。它们也会是一款用于视频通话的设备，带有自动对焦摄像头，使用户可以在旅途中与家人和朋友保持联系。这需要GPU 提供出色的图形以及 1-10TOPS 的计算性能来支持 AI 功能。为了吸引消费者的注意力（以及获取订阅费），Netflix和 Disney+ 等内容提供商正在升级他们的电视应用程序。他们的最新版本具有丰富的 HDR色彩，文本锯齿状边缘的时代已经一去不复返，同时应用程序的导航反应灵敏 (60FPS+) 且直观。面向这一市场应用的GPU 需要功能丰富,能够处理大屏幕的渲染需求，但无法将总SoC 成本降到 20 美元的最佳价格。对于所有这些用例，面积效率、功耗效率和以图形用户界面为中心的设计都是GPU 的必备条件。IMG CXM 的性能密度比上一代BXM 内核提高了 50% ，再加上根据图形用户界面(GUI) 需求量身定制的功能集，使该 GPU 系列非常适合上述的应用市场。可用的三种 IMG CXM 配置包含：

CXM-2-64 ：支持完全原生 HDR 应用程序的最小 GPU，达到 2ppc 和 64 FLOPS 的性能

CXM-4-64 ：具有 4ppc 和 64 FLOPS 性能的高效 GPU 核

CXM-4-128 ：适用于高端消费设备的性能密集型选项，达到 4ppc 和 128 FLOPS 的性能

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HDR 图形用户界面

支持 HDR（高动态范围/HDR10）的设备可以更好地渲染明暗区域之间的内容个，实现明显的对比度。HDR 内容每像素可以呈现 10 亿种颜色（而不是SDR 的 1600 万种），从而实现更准确的色彩匹配，并在屏幕上显示更接近于眼睛在现实生活中看到的景象。

内容提供商不仅将 HDR 视频流式传输给支持HDR 视频设备的用户，他们的应用程序还在 GUI 中采用 4K 和 HDR 以提供无缝的视觉体验。从用户从打开流媒体应用程序到剧集结束时，显示的图形质量始终保持一致。IMG CXM 是Imagination 系列中唯一一款为 HDR 内容提供原生支持的 GPU；更准确地说，IMG CXM 为数字电视 HDR 图形用户界面提供 RGBA10-10-10-10 和 YUV10 表面/纹理支持。在下图中可以清楚地看到HDR 的影响，其中较高比特率的图像具有较少可见的条纹。

8-bit RGBA(SDR) 与 10-bit RGBA(HDR)

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微帧缓冲压缩技术

IMG CXM 也是唯一一款采用 Imagination 第二代微帧缓冲压缩解决方案——TFBCv2的 GPU。

帧缓冲区压缩和解压缩对芯片面积大小和电源管理至关重要。通过在将图像数据写入内存或从内存读取时压缩图像数据，可以降低整体 GPU 的总带宽消耗。Imagination GPU 基于分块的延迟渲染架构。我们的压缩解决方案在逐个分块的基础上工作，其中每个分块可以独立于周围的分块实现不同的压缩率。这意味着与低细节区域相比，图像的更具细节的区域可以被压缩得更少。Imagination 还具有有损/无损双管道压缩。系统设计者设置压缩率目标，如果一个分片可以使用无损算法实现该目标，它就会压缩数据而不会发生视觉变化。如果不是，则使用有损算法压缩分片。这提供了有保证的压缩率，可以平滑GPU 的带宽使用并减少图像缓冲区内存占用——这对于小面积、低成本的消费类设备至关重要。微帧缓冲压缩(TFBC) 的第一个版本随 B 系列推出，提供三种有损压缩率（75%- 有效完美，50% - 视觉无损，25% - 高带宽节省）以及无损模式。与 Imagination 的高性能GPU PVRIC 图像压缩解决方案相比，它在更小的面积内提供更多高质量模式。TFBCv2 提升了 75%、50% 和 25% 压缩模式的视觉质量，并优先考虑平滑的帧率。它还增加了一种新的质量模式，为系统设计人员带来更大的灵活性：37.5%的适中带宽节省模式。下面的演示视频显示了不同压缩模式在视觉质量和内存带宽消耗方面的差异。

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生态是一切

电视和智能家居市场都有自己的生态系统，Imagination 积极参与其中，并与移动市场的生态系统有很大的重叠，Imagination是出货量最高的 GPU IP供应商之一，在移动市场有着深厚的根基。例如，许多可穿戴设备、数字电视和智能家居设备都在 Android 上运行，而十五年来，ImaginationGPU 一直支持 Android 的设备。

随着 Android 扩展到移动市场之外的更多领域，Imagination 开发了其 DDK 以在任何设备上实现基于Android 的体验。这包括基于 RISC-V 的设备，谷歌在 2022 年 12 月确认其为一级架构。Imagination GPU是RISC-V 架构的理想搭档。

基于 Imagination 自己的Catapult 系列 CPU ，我们的团队对这项技术有广泛的了解，我们的 GPU 已经过优化以与 RISC-V 应用处理器适配，目前已有多款搭载IMG GPU 和第三方 RISC-V CPU 芯片成功流片并出货。

IMG CXM-2-64、CXM-4-64 和 CXM-4-128GPU 目前已开放授权许可。更多有关产品的信息，可留言或联系我们。