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高通:在骁龙845上承载的是我们的第三代AI平台

在雷军透露下一代小米旗舰手机将会基于骁龙845平台的20个小时后,高通的骁龙845平台的技术细节得到了完整的公布。作为按规划升级的产品,每一代自然会比上一代有各种性能、功能的进步和提升,在人工智能已经成为全球范围内科技领域最热门话题的情况下,人工智能方面的特性也是这次高通第二届骁龙技术峰会媒体关注的焦点。

高通QCT部门产品管理总监Gary Brotman在演讲中有一句直截了当的答案:骁龙845上承载的是高通的第三代AI平台,比上一代产品的AI性能快了3倍。这句话里有两个3值得注意,一个是快了3倍,另一个是第3代。所以后续有记者专门问道了这个问题,为什么高通骁龙的AI做到第3代,以前竟然没关注过,或者大规模宣传过。高通的答案是人工智能的应用之前成熟度相对不高。但其实更值得注意的是,骁龙的AI不是全新的特性,而是升级到第三代的技术,这能证明一件事,高通做AI不是迎合风口,而是自身技术保持了具有前瞻性的技术积累。包括AI在内,如果想描述骁龙845的整体表现,大致可以分为这四个方面:

而实现这些新特性的技术驱动力则来源骁龙845上的计算、存储、连接以及特定功能单元,下边这张图是这些单元的完整呈现,包括X20 LTE modem、Adreno 630 视觉处理系统、Wi-Fi、Hexagon 685 DSP、Spectra 280 ISP、Aqstic Audio、Kryo 385 CPU、系统内存和新的安全处理单元Secure Processing Unit等。

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接下来分别讲述一下这四个方面的具体性能提升和功能改进。

(一)沉浸式

根据高通的官方说法,通过骁龙845集成的Qualcomm Spectra™ 280 ISP和Qualcomm® Adreno™ 630视觉处理子系统。骁龙845移动平台将使消费者能够拍摄出电影级别的视频,并打破现实与虚拟世界的界限。

这里值得关注的是两方面,一个是色彩,一个XR(即VR/AR和MR)。

画面的色彩表现,主要由色深、色域和亮度决定。大家可以看这张图,可以比较好的呈现845和上一代835的提升,其中内部较小的多面体是835能够达到的水准(即Rec.709 SDR,是目前国际高清电视的标准),而外部的大多面体是骁龙845能够达到的水准Rec.2020广色域,大家可以很直观的看出色彩方面的数量变化,新平台可以捕捉64倍的高动态范围色彩信息,支持在Ultra HD Premium显示屏上的视频拍摄与播放,并支持超过10亿种色调的10位色深。

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在XR方面,通过Adreno 630视觉处理子系统架构则提升了骁龙845的XR表现,让骁龙845成为首款支持室内空间定位(room-scale)六自由度(6DoF)和即时定位与地图构建(SLAM)的移动平台,从而实现诸如避免墙壁碰撞等特性。

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此外,与前代产品相比,骁龙845所引入的“Adreno视觉聚焦”可以显著降低功耗,提升视觉质量,并增强XR应用性能。这里多说一句,我们人眼在观察物体的时候,视觉中心比较清晰,而边缘比较模糊,Adreno就是类似的技术逻辑,通过让画面聚焦视觉中心,优先渲染,优化功效输出。

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综合而言,根据高通提供的数字,在视觉方面,骁龙845做到了30%的图形处理速度提升,30%的能效提升,和2.5倍的现实接口数据吞吐带宽的增加。

(二)人工智能

在人工智能方面,我们在开始时提到,骁龙845承载的第三代AI移动平台。与前代系统级芯片(SoC)相比,骁龙845带来了近三倍的AI整体性能提升。其他的变化还包括:

在开发方面,由于现在基于人工智能的应用开发普遍是在各种人工智能框架上实现的,所以支持尽可能多的主流框架是AI平台的重要指标。骁龙神经处理引擎(SNPE)SDK除了已支持Google TensorFlow和Facebook Caffe / Caffe2框架之外,现在还支持Tensorflow Lite和新的ONNX,以及Caffe2、CNTK和MxNet和Google Android NN API。这说明高通在AI生态上所建立的广泛资源和开放态度,值得留意的是,在高通提供的AI生态图中,包括多家中国公司,如百度和高通投资的商汤科技。

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现在人工智能主要分为云智能和端智能两方面。高通认为,由于手机是和用户隐私相关性极高的产品,所以端智能尤为重要,让数据在端上处理,来向用户交付智能服务。在今天的演示环节当中,高通也展示了这方面的能力,下图中,手机可以实时将所拍摄的画面,转化为不同的艺术作品风格。

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其他方面AI的进步,还包括骁龙845 通过Qualcomm Aqstic音频编解码器(WCD9341)以低功率音频子系统,实现增强的始终开启关键词检测和超低功耗语音处理,优化语音驱动的智能助手,从而使用户能全天随时通过语音与终端进行交互,在一个演示中,基于高通技术的智能音箱可以在嘈杂的环境中,识别出主人的声音,并做出实时反应(在下图中,大家可以感受一下距离,最远处摆桌子上就是智能印象,近景的灰衣服人为控制人)。

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还需要说明的一点是,高通认为智能的来源不应该是单独的单元,而应该根据任务的不同,由不同的单元来处理,比如GPU,DSP或者视觉处理子系统,骁龙845 AI方面涉及的处理单元见下图。

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(三)安全

和人工智能一样,高通认为这次安全是分层次的,不同的事件应该由不同的安全机制保证。而骁龙845在安全方面的一个特别举动,是引入了硬件隔离子系统——安全处理单元(SPU),目的是专门管理用户识别信息,尤其是生物识别信息,比如指纹、面部特征等。另外高通还在本代产品当中,引入了口令概念,让手机更好的与个人身份绑定,避免通过篡改GPS信息伪造位置的情况发生,这在物流运输等商业场景当中,是非常现实的应用。上述提到的几点,可以通过下图做进一步了解。

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(四)速度和性能

最后我们说一下高通845在速度和性能方面的变化,我们最后说这个话题不是因为不重要,而是高通本身是做连接起家,这方面的提升是自然而然的。

具体而言,骁龙845集成了第二代千兆级LTE解决方案——骁龙X20 LTE调制解调器。理想条件下,可以3分钟内下载一部3GB的电影,在运营商为5G做准备时,推动加速普及千兆级LTE在全球的应用。另外该调制解调器支持1.2Gbps的Category 18 LTE峰值下载速度,高达五载波聚合、许可辅助接入(LAA)、双卡双VoLTE,以及最多三个聚合载波上的4x4 MIMO。

在Wi-Fi方面,骁龙845还支持先进的60GHz 802.11ad Wi-Fi,增加了对分集天线的支持,从而能实现4.6Gbps的多千兆比特网络体验;并集成具备先进特性的802.11ac Wi-Fi,与前代产品相比,可实现16倍的连接设置速度提升。该平台针对Bluetooth 5还有专门的优化,另外,与前代相比,最多可将无线耳塞的功耗减少50%。

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在性能方面,由于骁龙845采用新的影像和视觉处理架构,在视频拍摄、游戏和XR应用上功耗降低为30%(与前代产品相比)。得益于新的Adreno 630,图像性能和能效比可提升高达30%。通过Qualcomm® Kryo™385架构,游戏、应用程序启动时间和重负载型程序上可以实现高达25%的性能提升。下图就是在同等负载下,845与前代的功耗比较,有了较大程度下降。

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骁龙845移动平台现已向客户出样,搭载该平台的商用终端预计将在2018年初开始出货。最后我们再列举一下骁龙845移动平台的特性,包括:

Qualcomm Spectra 280 ISP:

-支持Ultra HD Premium拍摄

-Qualcomm Spectra模组方案,支持主动深度感测

-运动补偿时域滤波(MCTF)视频拍摄

-多帧降噪

-高达1600万像素@60fps高性能拍摄

-720p @480fps慢动作视频拍摄

-ImMotion计算摄影

Adreno 630视觉处理子系统:

-与前代产品相比,图像/视频渲染提升30%,功耗降低30%

-室内空间定位(room-scale)六自由度(6DoF)及即时定位与地图构建(SLAM)

-Adreno 视觉聚焦,包括分块渲染(tile rendering)、眼球追踪、多视角渲染(multiView rendering)、细粒度终断(fine grain preemption)

-2K x 2K @120Hz,2.5倍显示接口数据吞吐量提升

-增强的6DoF,支持手势追踪和控制器

Qualcomm® Hexagon™ 685 DSP:

-面向AI 和图像的第三代Hexagon Vector DSP(HVX)

-第三代Qualcomm All-Ways Aware™传感器中枢

-面向音频的Hexagon标量DSP

骁龙 X20 LTE 调制解调器:

-支持1.2 Gbps 千兆级LTE Category 18

-支持许可辅助接入(LAA)

-支持公民宽带无线服务(CBRS)共享频谱

-支持双卡双VoLTE(DSDV)

连接:

-支持多千兆比特11ad Wi-Fi,并可支持分集天线

-集成2x2 11ac Wi-Fi,支持双频并发(DBS)

-11k/r/v:增强运营级Wi-Fi的移动性能,快速建立连接,缓解拥堵

-专有增强的Bluetooth 5支持超低功耗无线耳塞,并同时向多个终端进行音频广播

安全处理单元:

-生物信息识别(指纹、虹膜、语音、人脸)

-用户和应用数据保护

-集成方案,如集成SIM卡、支付及其他

Qualcomm Aqstic音频:

-Qualcomm Aqstic音频编解码器(WCD934x):

播放:

-动态范围:130dB, THD+N: -109dB

-支持原生 DSD(DSD64/DSD128),脉冲编码调制(PCM)高达384kHz/32bit

-低功耗语音激活:0.65mA

录音:

-动态范围:109dB, THD+N: -103dB

-取样:高达192kHz/24bit

Qualcomm® Quick Charge™ 4+

Kryo 385 CPU:

-四颗性能内核,主频高达2.8GHz(相较于前代产品,性能提升25%)

-四颗效率内核,主频高达1.8GHz

-2MB 共享L3缓存(新增)

-3MB系统缓存(新增)

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