华为发布所谓“很吓人的技术”:GPU Turbo 性能飙升60%!但半导体的世界里没有免费午餐

互联网
华为发布所谓“很吓人的技术”:GPU Turbo 性能飙升60%!但半导体的世界里没有免费午餐
麻省理工科技评论 2018年6月7日

2018年6月7日

若余承东宣称的功能真的能够完全实现,那 GPU Turbo 真可以说是华为近年来难得一见的黑科技。
互联网
若余承东宣称的功能真的能够完全实现,那 GPU Turbo 真可以说是华为近年来难得一见的黑科技。

昨天华为发表了号称可以改变 GPU 性能与画质体验的 GPU Turbo 技术,根据发布会上的说法,通过软硬件的协同处理,可以达到 60% 的性能增长,以及 30% 的功耗降低。不过如果对半导体技术有点概念的人,就会知道这个世界上并没有免费的午餐,要在半导体架构上取得一定的功能增加,或者是性能成长,一定都要付出相对应的代价,这些代价可能是芯片成本的增加、功耗的增加。

15283522984241229c22154.jpg

余承东在发布会上的演说的确相当诱人,若其宣称的功能真的能够完全实现,那 GPU Turbo 真可以说是华为近年来难得一见的黑科技。但冷静下来想想,性能成长与功耗降低这两个东西在正常的半导体结构上是互斥的,何况华为在其新款手机产品中并没有采用任何新的计算方案,那华为所宣称的能耗改善又是从何而来?


基本上都是通过一系列软件优化达成

要提升游戏的流畅度表现,其实可以通过很多方式来实现,我们都知道,GPU 要负责处理游戏引擎交代的绘图工作,中间要有很多工作排序与资源协调的过程,若能通过对排序过程的优化,以及降低资源的需求,或者是利用各种方法 (比如说压缩) 来减少资源传输时的带宽消耗,其实都可以达到一定的性能增加,这种优化形式其实是苦功夫,不仅要非常了解游戏引擎的特性,还要考虑到各种游戏场景的场景复杂度与资源分配问题,如果不小心,可能还会导致反效果。

另一方面,通过对驱动程序对绘图指令排程的优化,以及修正错误通常也能带来一定的效能增长。而这就是主流厂商,包括 NVIDIA 与 AMD 的常见作法,不过这种优化通常都只能有个位数的性能增长幅度,而且需要的优化时间太长,肯定不会是华为采用的作法,但好处是对游戏画面不会有丝毫减损。

那么以下 DT 君就推论一下华为可能做了什么“优化”工作。


减少 GPU 工作负载

要让游戏画面有更流畅的效果,其实有很多可以调整的东西,比如说场景的视野深度,让可视范围缩小一点,那么 GPU 执行绘图工作时因为工作量减少,相对而言每秒能画的帧数就会增加,肉眼看起来就会比较流畅,不过可视范围缩小可能会带来 3D 物体可能会突然长出来的突兀感。另一种减少工作负载的方式,则是减少画面上物件的绘制数量,或者是绘制精度,一般而言,绘图引擎都会有 LOD 的设置能力,LOD 是 Level of detail 的缩写,意思是绘图精度等级,降低绘图精度等级同样也能降低 GPU 的工作负担,借此带来更顺畅的绘图效果。

当然,以上这两种方式都会相当程度减损游戏画面的细致度,但就好像很多射击游戏的比赛过程,参赛者可能都会把画面的等级降低,来取得更流畅的效果是一样的道理。而且手机屏幕小,降低细致度如果能控制好程度,其实一般玩家感觉不大出来。而除以上的方式以外,华为还可以通过修改游戏内的光照、可同时出现的 3D 物体数量,甚至是游戏中的物理反应等,来达到降低系统负载的目的,但以上是比较基本,且比较可能的作法。


减少手机后台工作负担

其实我们在使用的智能手机都是随时处在多个工作同时进行的模式下,你在玩游戏时,系统还是在后台帮你监控短信、电话、微信等的接收处理,接收到了又要抢 CPU 时间来推送通知,而无线信号的处理还需要基带芯片随时处于工作状态下,而华为的基带芯片其实在功耗方面偏大,若长期处于工作状态,对系统功耗就有负面影响。因此,DT 君推测,GPU Turbo 可能还会顺便控制系统后台的工作时间分配,让 CPU 更专注于处理前台游戏的计算,并且通过程序控制基带芯片,让基带的工作时间大幅缩短,使其在游戏过程中大多处于睡眠的状态,偶尔才唤醒连线,取得网络的信息。

当然,如果玩多人对战等吃鸡游戏的话,基带肯定就没有太多休息的空档,但通过程序控制,把游戏需要的封包处理优先度提前,其他系统服务的封包处理优先度降到最低,让基带不要同时处理太多东西,理论上对于功耗还是有一定的帮助。而因为华为最了解自家麒麟芯片的基带架构,所以也能更有效率的控制封包的处理,若是高通或联发科的方案,由于核心技术不在自己的手上,恐怕效率就无法这么高了,而这可能就是目前 GPU Turbo 仅支持麒麟芯片的原因之一。


软件处理的 HDR 效果

其实这种后期才加入的外挂式 HDR 效果在 PC 上已经满满都是,著名的上古卷轴系列、辐射系列,除了有满满的美少女外挂外,后期 HDR 效果的加入也为玩家的眼睛带来不一样的感受。

通过后期增加的 HDR 效果其实对系统的计算开销不大,主要是打光方式的改变,大幅增加对比,凸显画面高亮和暗处物体。而荣耀 Play 作为 GPU Turbo 首款搭载手机,其配备的麒麟 970 芯片在 ISP 与 AI 芯片能力的加持下,理论上可以很好的在不增加额外功耗的前提下做到这种处理,至于华为虽提到旧款手机也能支持类似的功能,但可能就会因为 ISP 功能的落差,以及缺少 AI 模块,HDR 的效果可能就会打折扣。GPU Turbo 不是免费午餐,但牺牲的部分你可能感觉不到

由于 GPU Turbo 必须针对不同的游戏个别进行调整,目前华为宣布仅 6 款游戏支持此功能,但随著时间过去,也会增加更多支持的游戏,另外,非麒麟芯片的华为手机在芯片细部功能的调整方面无法完全掌握,短时间内要支持 GPU Turbo 功能的可能性不高。GPU-Turbo 可能是通过对画质一定程度的可控牺牲,借此带来手机画面流畅度的改善,加上对后台系统的微调,游戏时的功耗也可望降低。但这并不是黑科技,而是一种选择与妥协,毕竟有得必有失这句话是千古不变的真理,就如某个炼金术作品强调的等价交换一样。不过,由于画质并没有一定评价标准,每个人可接受的程度也不同,加上手机屏幕小,牺牲一部份细节其实肉眼也很难注意到,但通过这点妥协,换取更好的游戏流畅度,其实也是可接受的。

当然,以上是 DT 君根据过去 PC 平台上所谓 GPU 与游戏流畅度优化的作法所推论的结果,不代表华为一定百分之百都采用以上的作法。GPU Turbo 是不是属于只有好处没有坏处的黑科技?虽说不是完全不可能,但只要记住一点,免费午餐不存在于半导体的世界,各位小伙伴们心里就有底了。由手机公司推出针对个别游戏的配置 “优化”,并包装成强化性能表现的行销手段,华为可以说是首创,虽然实际执行效果如何还未知,但华为的确借此成功创造话题,吸引消费者的关注,其推出 GPU Turbo 的目的算是已经达成了。

麻省理工科技评论

From Tech to Deeptech