افزایش سطح رضایت در عملکرد دوربین: ISP برای تصاویر طبیعی و واضح تر
در همین راستا، سامسونگ با AMD همکاری کرد تا یک GPU کارآمد در سطح کنسول برای دستگاه های تلفن همراه توسعه دهد. پردازنده‌های گرافیکی AMD به‌طور خاص برای رایانه‌های شخصی یا کنسول‌ها طراحی شده‌اند، به این معنی که باید برای سازگاری با محیط موبایل، دوباره طراحی می‌شدند. به طور خاص، برای تطبیق پهنای باند حافظه موبایل، که نسبتاً محدود است، علاوه بر مدیریت اتلاف گرما، دوباره طراحی شد. معاون رئیس Sungboem Park، کارشناس طراحی پردازنده تلفن همراه که بر GPU نظارت می کند، گفت: «بر اساس دانش غنی ما از طراحی کم مصرف، که از توسعه SoC های موبایل به دست آمده است، ما توانستیم با موفقیت به بهره وری انرژی و کوچک سازی محصول نسل اول دست یابیم. توسعه. ما به شدت بر روی به حداقل رساندن گرما تمرکز کردیم، زیرا دستگاه های تلفن همراه مانند کنسول های بازی طرفدارانی ندارند و در عین حال عملکرد را حفظ می کنند تا فریم ها عقب نمانند.
یک ISP داده های خام منتقل شده از یک حسگر تصویر را تصحیح می کند و یک عکس یا ویدیو را به فرمی که کاربر ترجیح می دهد ایجاد می کند. ISP همچنین محدودیت های فیزیکی بالقوه یک ماژول دوربین را تصحیح می کند – از یک سیستم نوری و یک حسگر تصویر تشکیل شده است – قرمز، سبز و آبی (R/G/B) را درون یابی می کند و نویز را حذف می کند. علاوه بر این، پردازش پست را انجام می دهد، مانند تنظیم روشنایی یک ویدیو و تأکید بر مناطق دقیق. به عبارت ساده، از طریق تنظیم دقیق و پردازش پست، ISP تصویر یا ویدیویی را تولید می کند که بیشتر مورد علاقه کاربران است.
▲ کل فرآیند ISP در دوربین موبایل
با یک ISP با کارایی بالا، مصرف کنندگان می توانند از کیفیت تصویر ویدیویی بالاتر و همچنین سرعت پردازش سریعتر لذت ببرند. چوی توضیح داد: “تشریح با اعداد خاص دشوار است که یک عکس چقدر عالی است زیرا عکاسی ذهنی است، اما ما در حال انجام مطالعات تحقیقاتی مختلفی مانند ارزیابی ویدیو با استفاده از یادگیری عمیق و تکنیک تنظیم ISP برای ایجاد عکس ها و فیلم های طبیعی و واضح هستیم.” علاوه بر این، ISP همچنین سرعت انفجار پیاپی را در عکاسی پیاپی تعیین می کند و وظیفه پردازش سریع عکس ها و فیلم های با وضوح بالا را بر عهده دارد.
با افزایش تعداد کاربران بازی و جزئیات بیشتر گرافیک، جهت توسعه GPU اهمیت فزاینده ای پیدا می کند. این شامل افزایش سطح عملکرد به کنسول های با کارایی بالا و در عین حال کاهش مصرف باتری است. با بهبود این دو حوزه حیاتی، کاربران می‌توانند گرافیکی با وفاداری بالا را در دستگاه‌های تلفن همراه مشابه تجربه‌شان در کنسول‌ها تجربه کنند. به‌طور کلی، موبایل‌ها در زمینه فناوری گرافیک حدود پنج سال یا بیشتر از کنسول‌ها عقب می‌مانند، با این حال، ما توانستیم با همکاری خود با AMD، جدیدترین فناوری‌های کنسول را در پردازنده موبایل Exynos 2200 به سرعت بگنجانیم. پارک گفت: SoC روی Galaxy S22 اعمال می شود. ما قصد داریم با همکاری نزدیک با AMD به پیاده‌سازی سایر ویژگی‌های سری RDNA ادامه دهیم.»
او همچنین پیش‌بینی کرد که پردازنده‌های گرافیکی موبایل در زمینه‌های واقعیت افزوده و واقعیت مجازی نیز اهمیت بیشتری پیدا کنند. پارک می‌گوید: «برای واقعیت افزوده، پردازنده‌های گرافیکی باید به دستگاه‌های سبک وزن مانند عینک مجهز شوند، بنابراین طراحی کم مصرف بسیار مهم است. «نیازهای عملکرد در زمینه VR بسیار سخت‌تر است، زیرا کل دنیای مجازی قابل مشاهده باید فوراً ارائه شود. به این ترتیب، ما باید نیازهای مختلف توسعه را برآورده کنیم و در عین حال تصاویر واقعی تری را با سرعتی بسیار سریعتر از آنچه در حال حاضر می توانیم تولید کنیم. بنابراین، پیشرفت پردازنده گرافیکی موبایل در آینده بسیار مهم است و کاربردهای بی حد و حصری خواهد داشت.»
اگزینوس: نیمه هادی سیستم فشرده با فناوری
چوی گفت: «عصر فیلم‌ها سریعتر از حد انتظار فرا رسیده است و به همین دلیل، ما روی بهبود کیفیت تصویر ویدیو تمرکز کرده‌ایم. “به ویژه، ما تلاش می کنیم تا با بهبود کیفیت تصویر ویدئویی، حتی آنهایی که در محیط های تاریک و کم نور گرفته شده اند، رقابت خود را افزایش دهیم.”
به طور کلی، پردازش گرافیکی نیاز به محاسبات در مقیاس بزرگ دارد و اگر به صورت موازی پردازش شود (پردازش موازی) سریعتر و کارآمدتر است. با این حال، ساختار یک واحد پردازش مرکزی (CPU) برای پردازش سریع و سریال تخصصی است. به این ترتیب، پردازش گرافیکی با یک CPU باعث می شود که محاسبات مهم به دلیل این عملکرد محاسباتی ثابت توسط CPU به تاخیر بیفتد. یکی از نمونه های آن را می توان در هنگام بازی مشاهده کرد. این امکان وجود دارد که کاراکتر شما نتواند به دلیل تأخیر در ورودی لمسی در حین رندر شدن گرافیک روی نمایشگر، از دشمن اجتناب کند.
کیم ابتدا دلیل اساسی مفهوم SoC را توضیح داد که در آن ویژگی‌های مختلف همه در یک تراشه گنجانده شده‌اند. کیم گفت: «وقتی تراشه‌ها تقسیم می‌شوند، مدیریت مصرف انرژی آنها به طور کامل دشوار می‌شود. هنگامی که هر ویژگی به طور جداگانه انرژی مصرف می کند، کارایی باتری نیز کاهش می یابد. علاوه بر این، محدودیت پهنای باند و تأخیر زمان انتقال بر انتقال داده بین تراشه ها تأثیر می گذارد که می تواند منجر به کاهش عملکرد شود. مصرف حداقل برق برای گوشی های هوشمند بسیار مهم است زیرا برخلاف رایانه های رومیزی، تلفن های هوشمند به طور مداوم برق تامین نمی شوند.
پارک در پاسخ به سوالی درباره مسیر آینده پردازنده‌های گرافیکی موبایل، از آنجایی که عملکرد گوشی‌های هوشمند به طور کلی بهبود یافته است، درست است که ایجاد یک مزیت عملکردی که به اندازه کافی قابل توجه باشد برای مصرف‌کنندگان آسان نیست. او گفت: «از این پس، دلیل خرید جدیدترین گوشی‌های هوشمند توسط کاربران گوشی‌های هوشمند به احتمال زیاد به عملکرد بازی بستگی دارد.» این بدان معناست که امکان پیشرفت بیشتر پردازنده‌های گرافیکی که عملکرد بازی یک گوشی هوشمند را تعیین می‌کند، زیاد است.
هنگامی که در مورد مسیر آینده ISP سؤال شد، Choi پاسخ داد که توسعه بر روی حفظ مصرف کم مصرف و بهبود کیفیت تصویر ویدیو متمرکز خواهد بود. چوی گفت: “داده های منتقل شده از حسگر تصویر در زمان واقعی توسط ISP پردازش می شود، اما مقدار داده ها به طور تصاعدی در حال افزایش است.” بنابراین، مقدار قابل توجهی انرژی در نوشتن داده ها در حافظه و سپس در بازیابی آن ها بعداً مصرف می شود. با این حال، ISP در Exynos برای ذخیره داده ها در حافظه فقط یک بار طراحی شده است و در نتیجه مصرف انرژی را به حداقل می رساند.
ISP با عملکرد بالا مجهز به جدیدترین Exynos می تواند تا 200 میلیون پیکسل را پردازش کند. حداکثر هفت حسگر تصویر پشتیبانی می‌شود و فیلم‌ها و تصاویر حداکثر از چهار سنسور تصویر را می‌توان به طور همزمان پردازش کرد. همچنین شامل قابلیت اعمال پارامترهای مختلف برای هر عنصر، مانند آسمان، بوته، پوست و غیره با استفاده از فناوری تقسیم‌بندی معنایی است که صحنه‌های گرفته شده را با کمک NPU تشخیص می‌دهد. ویژگی هوش مصنوعی چهره افراد را شناسایی و علامت گذاری می کند و روشنایی، فوکوس و رنگ ویدیو را بر اساس مختصات چهره تنظیم می کند.
در اولین قسمت از این مجموعه، اتاق خبر سامسونگ اهمیت واحد پردازش گرافیکی (GPU) و پردازنده سیگنال تصویر (ISP) در پردازنده موبایل Exynos (SoC) را به اشتراک می گذارد. قبل از ملاقات با هفت رهبر توسعه IP، اتاق خبر سامسونگ ابتدا با مدیر توسعه SoC و معاون ارشد، Mingoo Kim، که بر طراحی سیستم روی تراشه (SoC) در تجارت سیستم LSI نظارت دارد، ملاقات کرد.
▲جونگ سونگ چوی، رهبر پروژه تیم توسعه چندرسانه ای، بیش از 20 سال است که در زمینه پردازش ویدئو کار می کند.
Xclipse 920 مجهز به Exynos 2200 اولین پردازنده گرافیکی موبایلی است که سامسونگ به طور مشترک با AMD، یک شرکت جهانی مستقر در ایالات متحده که در محصولات نیمه هادی مانند GPU برای رایانه شخصی و کنسول ها تخصص دارد، توسعه یافته است. نام “Xclipse” ترکیبی از “X” از Exynos و کلمه “Eclipse” است. این نام نشان دهنده هدف سامسونگ برای فراتر رفتن از محدودیت های بازی های تلفن همراه و اجرای عملکرد در سطح بازی های کنسولی است و عصر جدیدی از بازی را آغاز می کند.
«SoC به دلیل کنترل جامع قدرت دارای راندمان بالایی است. و به عنوان یک تراشه، فضای کمتری را در گوشی هوشمند اشغال می‌کند.» کیم توضیح داد. هنگامی که همه عملکردها توسط یک تراشه انجام می شود، عملکرد به طور قابل توجهی بهبود می یابد. تلفن‌های همراه مدرن فراتر از ارسال و دریافت تماس و پیامک هستند و برای انجام بسیاری از عملکردهای پیشرفته از جمله فیلم‌برداری، بازی‌های موبایلی و دسترسی به خدمات مالی تکامل یافته‌اند. SoC که کوچکتر از یک میخ شست است، نقش بزرگی در این امکان بازی کرده است.
از آنجایی که SoC مظهر همه انواع اصلی فناوری اطلاعاتی است که امروزه وجود دارد، کیم آن را به عنوان “گل نیمه هادی های سیستم” توصیف کرد. کیم گفت: “SoC زمینه آسانی برای کار در آن نیست، اما یک زمینه خوش بینانه است که هر مهندس آرزو دارد بخشی از آن شود.” نقش SoC در صنایع آینده، مانند متاورس، رانندگی خودکار و 6G بی حد و حصر خواهد بود.
▲ معاون رئیس Sungboem Park، یک متخصص طراحی پردازنده تلفن همراه که بر توسعه GPU نظارت دارد
* تمام تصاویر نشان داده شده فقط برای اهداف تصویری ارائه شده است و ممکن است نشان دهنده دقیق محصول یا تصاویر ثبت شده با محصول نباشد. همه تصاویر به صورت دیجیتالی ویرایش، اصلاح یا بهبود می یابند.
[ad_2]
منبع
▲ نمونه ای از پردازش تصویر آگاهانه با استفاده از تقسیم بندی معنایی
گسترش امکانات بازی موبایل: GPU برای گرافیک پیشرفته تر
برای رفع این مشکلات، GPU توسعه داده شد. قبل از اینکه پردازنده‌های گرافیکی وجود داشته باشند، پردازنده‌ها از همه چیز مراقبت می‌کردند. با این حال، GPU برای افزایش کارایی به عنوان یک شتاب دهنده مجزا برای محاسبات مشابه که اغلب استفاده می شود، در نظر گرفته شد. به طور خلاصه، CPU مانند یک ماشین حساب همه منظوره است در حالی که GPU یک ماشین حساب موازی در مقیاس بزرگ است که در پردازش گرافیکی تخصص دارد. اینگونه بود که GPU بوجود آمد و یکی از اجزای کلیدی در پردازش گرافیکی است. دستورات را از CPU دریافت می کند و شکل، مکان، رنگ و بافت یک شی را روی مانیتور نمایش می دهد.
نقش اصلی پردازنده گرافیکی در Exynos نمایش اشیاء در یک فضای مجازی سه بعدی بر روی صفحه نمایش گوشی هوشمند دو بعدی است، نقشی که به ویژه هنگام اجرای بازی های گرافیکی سخت بر روی دستگاه های تلفن همراه مهم است. به طور خاص، Xclipse 920 اولین پردازنده گرافیکی موبایلی است که از ردیابی پرتو با شتاب سخت افزاری (RT) پشتیبانی می کند. ردیابی پرتو یک فناوری است که با شبیه‌سازی پرتوهای نور منعکس شده از اجسام سه‌بعدی، جلوه‌های روشنایی واقعی ایجاد می‌کند. Xclipse 920 با شتاب گرفتن توسط سخت افزار به جای نرم افزار، می تواند محاسبات بلادرنگ را سریعتر انجام دهد. علاوه بر این، فناوری سایه‌زنی با نرخ متغیر (VRS) مقدار محاسبات GPU را بسته به تغییرات رنگ، سایه، حرکت و سایر متغیرهای اشیاء روی صفحه تنظیم می‌کند تا اضافه بار GPU را کاهش دهد.
در مدل های قبلی گوشی های هوشمند، ISP به عنوان یک تراشه جداگانه مجهز شده بود. با این حال، به دلیل تقاضای بازار، ISP تعبیه شده به زودی به یک هنجار تبدیل شد. جونگ سونگ چوی، رهبر پروژه (PL) در تیم توسعه چندرسانه ای که در زمینه پردازش ویدئو کار می کند، گفت: “در ابتدا، ما با موسسات تحقیقاتی خارج از کشور برای توسعه یک ISP با کارایی بالا که می تواند برای دوربین های دیجیتال استفاده شود، همکاری کردیم.” برای بیش از 20 سال. در نتیجه، اولین راه حل ISP تعبیه شده ما در دوربین اصلی گلکسی اس 4 استفاده شد. از سال 2012، پردازنده موبایل اگزینوس از طریق داخلی سازی ISP به پیشرفت قابل توجهی در کیفیت تصویر ویدئویی دوربین های گوشی های هوشمند کمک کرده است و عملکردی را در سطح دوربین های دیجیتال تک لنز بازتابی (DSLR) ممکن می سازد.
سامسونگ به تمرکز خود بر توسعه IP اختصاصی از جمله GPU، NPU، ISP، مودم، RF و موارد دیگر ادامه خواهد داد. سامسونگ در تلاش است تا یک گام دیگر به جلو در طراحی تراشه بردارد تا به یک شرکت راه حل پلت فرم تبدیل شود. کیم گفت: “با رقابت خود در SoC، هدف ما این است که اگزینوس را به عنوان بهترین برند پردازنده های تلفن همراه موجود شناخته شود.” از طریق این سری ویژگی، امیدواریم نقش و اهمیت SoC، ویژگی ها و مزایای Exynos و همچنین جهت توسعه آن با افراد بیشتری به اشتراک گذاشته شود.
▲Xclipse 920 از فناوری ردیابی پرتو (RT) پشتیبانی سخت‌افزاری دارد که با شبیه‌سازی پرتوهای نور منعکس شده از اجسام سه‌بعدی، جلوه‌های نوری واقعی ایجاد می‌کند.
