上周我們推出了一款新的GPU，即IMG CXM。它的三種配置可擴展，為可穿戴設(shè)備和高級數(shù)字電視等多種消費設(shè)備提供無縫用戶界面。

消費級設(shè)備需要GPU提供什么？

涵蓋智能手表和智能眼鏡的可穿戴市場為移動中的消費者提供了易于訪問的信息。鑒于屏幕尺寸小，為了獲得好得體驗，界面必須即時響應(yīng)指尖的觸摸或聲音。就智能眼鏡而言，這可能涉及一定程度的邊緣人工智能，而考慮到SoC 和電池必須舒適地戴在手腕上時，這是不小的挑戰(zhàn)。最重要的是，可穿戴設(shè)備必須持續(xù)運行一整天。電池管理至關(guān)重要。智能音箱市場正在不斷發(fā)展。目前出貨的許多設(shè)備更像是一款平板電腦，內(nèi)置高品質(zhì)揚聲器和語音識別等人工智能功能。在家里，這樣的設(shè)備正在替代冰箱上的日歷和柜臺上的食譜。它們也會是一款用于視頻通話的設(shè)備，帶有自動對焦攝像頭，使用戶可以在旅途中與家人和朋友保持聯(lián)系。這需要GPU 提供出色的圖形以及 1-10TOPS 的計算性能來支持 AI 功能。為了吸引消費者的注意力（以及獲取訂閱費），Netflix和 Disney+ 等內(nèi)容提供商正在升級他們的電視應(yīng)用程序。他們的最新版本具有豐富的 HDR色彩，文本鋸齒狀邊緣的時代已經(jīng)一去不復(fù)返，同時應(yīng)用程序的導(dǎo)航反應(yīng)靈敏 (60FPS+) 且直觀。面向這一市場應(yīng)用的GPU 需要功能豐富,能夠處理大屏幕的渲染需求，但無法將總SoC 成本降到 20 美元的最佳價格。對于所有這些用例，面積效率、功耗效率和以圖形用戶界面為中心的設(shè)計都是GPU 的必備條件。IMG CXM 的性能密度比上一代BXM 內(nèi)核提高了 50% ，再加上根據(jù)圖形用戶界面(GUI) 需求量身定制的功能集，使該 GPU 系列非常適合上述的應(yīng)用市場。可用的三種 IMG CXM 配置包含：

CXM-2-64 ：支持完全原生 HDR 應(yīng)用程序的最小 GPU，達到 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 ：適用于高端消費設(shè)備的性能密集型選項，達到 4ppc 和 128 FLOPS 的性能

HDR 圖形用戶界面

支持 HDR（高動態(tài)范圍/HDR10）的設(shè)備可以更好地渲染明暗區(qū)域之間的內(nèi)容個，實現(xiàn)明顯的對比度。HDR 內(nèi)容每像素可以呈現(xiàn) 10 億種顏色（而不是SDR 的 1600 萬種），從而實現(xiàn)更準(zhǔn)確的色彩匹配，并在屏幕上顯示更接近于眼睛在現(xiàn)實生活中看到的景象。

內(nèi)容提供商不僅將 HDR 視頻流式傳輸給支持HDR 視頻設(shè)備的用戶，他們的應(yīng)用程序還在 GUI 中采用 4K 和 HDR 以提供無縫的視覺體驗。從用戶從打開流媒體應(yīng)用程序到劇集結(jié)束時，顯示的圖形質(zhì)量始終保持一致。IMG CXM 是Imagination 系列中唯一一款為 HDR 內(nèi)容提供原生支持的 GPU；更準(zhǔn)確地說，IMG CXM 為數(shù)字電視 HDR 圖形用戶界面提供 RGBA10-10-10-10 和 YUV10 表面/紋理支持。在下圖中可以清楚地看到HDR 的影響，其中較高比特率的圖像具有較少可見的條紋。

8-bit RGBA(SDR) 與 10-bit RGBA(HDR)

微幀緩沖壓縮技術(shù)

IMG CXM 也是唯一一款采用 Imagination 第二代微幀緩沖壓縮解決方案——TFBCv2的 GPU。

幀緩沖區(qū)壓縮和解壓縮對芯片面積大小和電源管理至關(guān)重要。通過在將圖像數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存或從內(nèi)存讀取時壓縮圖像數(shù)據(jù)，可以降低整體 GPU 的總帶寬消耗。Imagination GPU 基于分塊的延遲渲染架構(gòu)。我們的壓縮解決方案在逐個分塊的基礎(chǔ)上工作，其中每個分塊可以獨立于周圍的分塊實現(xiàn)不同的壓縮率。這意味著與低細節(jié)區(qū)域相比，圖像的更具細節(jié)的區(qū)域可以被壓縮得更少。Imagination 還具有有損/無損雙管道壓縮。系統(tǒng)設(shè)計者設(shè)置壓縮率目標(biāo)，如果一個分片可以使用無損算法實現(xiàn)該目標(biāo)，它就會壓縮數(shù)據(jù)而不會發(fā)生視覺變化。如果不是，則使用有損算法壓縮分片。這提供了有保證的壓縮率，可以平滑GPU 的帶寬使用并減少圖像緩沖區(qū)內(nèi)存占用——這對于小面積、低成本的消費類設(shè)備至關(guān)重要。微幀緩沖壓縮(TFBC) 的第一個版本隨 B 系列推出，提供三種有損壓縮率（75%- 有效完美，50% - 視覺無損，25% - 高帶寬節(jié)省）以及無損模式。與 Imagination 的高性能GPU PVRIC 圖像壓縮解決方案相比，它在更小的面積內(nèi)提供更多高質(zhì)量模式。TFBCv2 提升了 75%、50% 和 25% 壓縮模式的視覺質(zhì)量，并優(yōu)先考慮平滑的幀率。它還增加了一種新的質(zhì)量模式，為系統(tǒng)設(shè)計人員帶來更大的靈活性：37.5%的適中帶寬節(jié)省模式。下面的演示視頻顯示了不同壓縮模式在視覺質(zhì)量和內(nèi)存帶寬消耗方面的差異。

生態(tài)是一切

電視和智能家居市場都有自己的生態(tài)系統(tǒng)，Imagination 積極參與其中，并與移動市場的生態(tài)系統(tǒng)有很大的重疊，Imagination是出貨量最高的 GPU IP供應(yīng)商之一，在移動市場有著深厚的根基。例如，許多可穿戴設(shè)備、數(shù)字電視和智能家居設(shè)備都在 Android 上運行，而十五年來，ImaginationGPU 一直支持 Android 的設(shè)備。

隨著 Android 擴展到移動市場之外的更多領(lǐng)域，Imagination 開發(fā)了其 DDK 以在任何設(shè)備上實現(xiàn)基于Android 的體驗。這包括基于 RISC-V 的設(shè)備，谷歌在 2022 年 12 月確認(rèn)其為一級架構(gòu)。Imagination GPU是RISC-V 架構(gòu)的理想搭檔。

基于 Imagination 自己的Catapult 系列 CPU ，我們的團隊對這項技術(shù)有廣泛的了解，我們的 GPU 已經(jīng)過優(yōu)化以與 RISC-V 應(yīng)用處理器適配，目前已有多款搭載IMG GPU 和第三方 RISC-V CPU 芯片成功流片并出貨。

IMG CXM-2-64、CXM-4-64 和 CXM-4-128GPU 目前已開放授權(quán)許可。更多有關(guān)產(chǎn)品的信息，可留言或聯(lián)系我們。