ARM为VR发布处理器Mali-D77,具备透镜畸变校正、色差校正及异步时间扭曲功能

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显著优化用户体验

映维网 2019年05月16日)在数个月前,ARM预览演示了一款可显著优化VR头显性能的视频处理器。在日前举行的SID Display Week中,这家公司正式发布了ARM Mali-D77 DPU。这款视频处理器可以通过专门的VR头显硬件功能来显著优化用户体验:透镜畸变校正、色差校正以及异步时间扭曲。另外,ARM的新品同时纳入了用于高端移动设备的Mali-D71 DPU的丰富功能集。

ARM指出:“Mali-D77改变了我们对SoC中VR工作负载分配的思考方式。它可以在移动VR头显的功率限制内实现分辨率和帧速率的显著提升。这可以为更轻、更小、更舒适,不受线缆限制的VR设备铺平道路,而这反过来又可以推动消费者VR设备的广泛普及。”

1. VR头显设计挑战

VR头显需要显示器靠近双眼,所以为了维持图像的感知质量(减少诸如纱窗效应等屏幕伪影),我们需要在相同区域中提供更多像素。要维持与智能手机相同的感知质量,VR头显每单位面积需要至少6倍的像素。

这个要求非常高,而且预计会越来越高,因为主要面板厂商有望在2021年推出支持单眼2.5K×2.5K,甚至是单眼3K×3K的VR头显。展望未来,最终的头显需要达到单眼4K×4K的无视觉伪影效果。

除了提高像素分辨率外,为了减少延迟以避免晕动症,并且在LCD VR面板中实现低视觉暂留,我们需要高达120FPS的更高帧率。为了实现更具沉浸感的体验,我们同时需要将视场提高至100度以上,从而为用户带来一种真正的临场感。到2021年,预计视场可以提升至大约140度。

今天没有一款SoC能够为VR头显实现这种性能。要实现上述要求(而且功耗要低于3W),这给SoC厂商提出了巨大的挑战。对于ARM的Mali-D77,这是解决VR头显设计问题而向前迈进的一大步。

2. 实现显著的性能提升

早前ARM已经介绍过Mali-D77的全新功能:用于实现透镜畸变校正、色差校正以及异步时间扭曲的VR加速功能。上述操作将GPU卸载至Mali-D77,从而允许GPU以更高分辨率和更高帧速率来渲染场景。这样,用户就能体验到更高的沉浸感。不仅如此,所有这一切都能维持在移动设备的散热设计功率限制之内。

至关重要的是,Mali-D77可以通过更高的帧速率缓解晕动症的影响,并且得益于“及时”的单通道合成过程,系统能够根据最新姿势重新投射VR场景,立即响应于现实世界的头部运动。另外,它同时可以通过基于硬件的过滤和图像处理功能来提供零伪影的清晰图像。

京东方对此表示:“为VR头显设计的显示面板将能够在2020年之前显示高达2Kx2K的分辨率和90Hz的帧速率。通过为硬件添加全新的VR图像处理功能,ARM Mali-D77提高了分辨率和帧速率的标准,以及驱动VR面板的图像质量。我们对ARM Mali-D77的面世感到兴奋,我们认为这是我们与ARM之间更密切合作的开始。”

3. 功耗优化

同样重要的是,Mali-D77可以为系统带宽和整体SoC功耗带来优化帮助。下面是GPU合成和DPU合成的分析,其中预期显示输出如下图所示。

GPU为每个VR立体层渲染两个眼图缓冲区,眼图缓冲区分辨率为1024×1024。两个用例之间的主要区别是GPU渲染率和显示帧率(如下图所示)。为了模拟GPU内存带宽和GPU工作负载,下面采集了用基于Mali GPU的SoC运行VR游戏《Gunjack2》时的数据。

两个用例的DRAM内存带宽和功耗如下图所示。结果表明,当由Mali-D77进行VR处理和合成时,DRAM的内存带宽出现了显著减少,两个用例分别减少了34%和47%。由于显著的DRAM带宽减少,以及Mali-D77平台较低的GPU + DPU功率,两组用例的整体SoC + DRAM功耗降低了约180mW。

将GPU的VR功能执行卸载至Mali-D77是解决性能预算的最佳方式,无需在性能方面进行任何的妥协折中。

4. 适用于各种显示器

ARM解释说,Mali-D77适用于各种显示器,这意味着它可以在不同类型的显示器和/或场景之间切换。例如,它可以从驱动VR头显切换至用于移动或家庭设置的4K HDR场景的更传统的LCD/OLED屏幕。Mali-D77不仅是VR头显的理想选择,它同时适用于需要同时驱动动传统显示器和VR头显的多场景应用。这款产品同时可以推动新兴的显示器外形,如汽车平视显示器(数字校正由挡风玻璃和驾驶员座椅位置所引起的失真)。

一个说明ARM Mali-D77通用性的示例是智能手机式VR,如谷歌Daydream三星Gear VR。当你正常使用智能手机时,Mali-D77可以以智能手机模式运行,就如同Mali-D71 DPU一样。

在智能手机模式中,Mali-D77可以以4K60或4个视频/图形合成层的性能驱动多达8个视频/图形合成层,性能达到4K120fps(并排驱动时)。当你切换到VR头显时,Mali-D77可以渲染由最多4个立体VR层和额4个常规视频/图形层,性能是2880×1440p120。在以4K90fps运行时,Mali-D77可以驱动多达2个立体VR层和2个普通层。

对于可以在VR头显和标准智能手机显示模式之间切换的Mali-D77而言,这意味着相同的SoC可以以最佳方式应对这两组应用,从而提高未来VR设备的亲民度。

5. ARM正不断扩大的显示生态系统

Arm的显示生态系统一直在扩展。为确保Mali多媒体产品可以实现最佳的端到端解决方案,这家公司最近开始与显示驱动技术领域的Synaptics进行合作。

Synaptics营销高级总监Jeff Lukanc评论说:“Mali-D77 DPU正是市场实现更高分辨率(超过1000ppi)VR显示器所需的产品。ARM和Synaptics正开始为Mali-GPU,Mali-D77和Synaptics的R63455 VR显示解决方案提供最佳的整合办法,而我们的最终目标是,在不增加未来VR设备总成本的情况下提高分辨率。”


原文链接https://yivian.com/news/61218.html
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