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顯著優化用戶體驗

（映維網 2019年05月16日）在數個月前，ARM預覽演示了一款可顯著優化VR頭顯性能的視頻處理器。在日前舉行的SID Display Week中，這家公司正式發布了ARM Mali-D77 DPU。這款視頻處理器可以通過專門的VR頭顯硬體功能來顯著優化用戶體驗：透鏡畸變校正、色差校正以及非同步時間扭曲。另外，ARM的新品同時納入了用於高端移動設備的Mali-D71 DPU的豐富功能集。

ARM指出：「Mali-D77改變了我們對SoC中VR工作負載分配的思考方式。它可以在移動VR頭顯的功率限制內實現解析度和幀速率的顯著提升。這可以為更輕、更小、更舒適，不受線纜限制的VR設備鋪平道路，而這反過來又可以推動消費者VR設備的廣泛普及。」

1. VR頭顯設計挑戰

VR頭顯需要顯示器靠近雙眼，所以為了維持圖像的感知質量（減少諸如紗窗效應等屏幕偽影），我們需要在相同區域中提供更多像素。要維持與智能手機相同的感知質量，VR頭顯每單位面積需要至少6倍的像素。

這個要求非常高，而且預計會越來越高，因為主要面板廠商有望在2021年推出支持單眼2.5K×2.5K，甚至是單眼3K×3K的VR頭顯。展望未來，最終的頭顯需要達到單眼4K×4K的無視覺偽影效果。

除了提高像素解析度外，為了減少延遲以避免暈動症，並且在LCD VR面板中實現低視覺暫留，我們需要高達120FPS的更高幀率。為了實現更具沉浸感的體驗，我們同時需要將視場提高至100度以上，從而為用戶帶來一種真正的臨場感。到2021年，預計視場可以提升至大約140度。

今天沒有一款SoC能夠為VR頭顯實現這種性能。要實現上述要求（而且功耗要低於3W），這給SoC廠商提出了巨大的挑戰。對於ARM的Mali-D77，這是解決VR頭顯設計問題而向前邁進的一大步。

2. 實現顯著的性能提升

早前ARM已經介紹過Mali-D77的全新功能：用於實現透鏡畸變校正、色差校正以及非同步時間扭曲的VR加速功能。上述操作將GPU卸載至Mali-D77，從而允許GPU以更高解析度和更高幀速率來渲染場景。這樣，用戶就能體驗到更高的沉浸感。不僅如此，所有這一切都能維持在移動設備的散熱設計功率限制之內。

至關重要的是，Mali-D77可以通過更高的幀速率緩解暈動症的影響，並且得益於「及時」的單通道合成過程，系統能夠根據最新姿勢重新投射VR場景，立即響應於現實世界的頭部運動。另外，它同時可以通過基於硬體的過濾和圖像處理功能來提供零偽影的清晰圖像。

京東方對此表示：「為VR頭顯設計的顯示面板將能夠在2020年之前顯示高達2Kx2K的解析度和90Hz的幀速率。通過為硬體添加全新的VR圖像處理功能，ARM Mali-D77提高了解析度和幀速率的標準，以及驅動VR面板的圖像質量。我們對ARM Mali-D77的面世感到興奮，我們認為這是我們與ARM之間更密切合作的開始。」

3. 功耗優化

同樣重要的是，Mali-D77可以為系統帶寬和整體SoC功耗帶來優化幫助。下面是GPU合成和DPU合成的分析，其中預期顯示輸出如下圖所示。

GPU為每個VR立體層渲染兩個眼圖緩衝區，眼圖緩衝區解析度為1024×1024。兩個用例之間的主要區別是GPU渲染率和顯示幀率（如下圖所示）。為了模擬GPU內存帶寬和GPU工作負載，下面採集了用基於Mali GPU的SoC運行VR遊戲《Gunjack2》時的數據。

兩個用例的DRAM內存帶寬和功耗如下圖所示。結果表明，當由Mali-D77進行VR處理和合成時，DRAM的內存帶寬出現了顯著減少，兩個用例分別減少了34％和47％。由於顯著的DRAM帶寬減少，以及Mali-D77平台較低的GPU + DPU功率，兩組用例的整體SoC + DRAM功耗降低了約180mW。

將GPU的VR功能執行卸載至Mali-D77是解決性能預算的最佳方式，無需在性能方面進行任何的妥協折中。

4. 適用於各種顯示器

ARM解釋說，Mali-D77適用於各種顯示器，這意味著它可以在不同類型的顯示器和/或場景之間切換。例如，它可以從驅動VR頭顯切換至用於移動或家庭設置的4K HDR場景的更傳統的LCD/OLED屏幕。Mali-D77不僅是VR頭顯的理想選擇，它同時適用於需要同時驅動動傳統顯示器和VR頭顯的多場景應用。這款產品同時可以推動新興的顯示器外形，如汽車平視顯示器（數字校正由擋風玻璃和駕駛員座椅位置所引起的失真）。

一個說明ARM Mali-D77通用性的示例是智能手機式VR，如谷歌Daydream或三星Gear VR。當你正常使用智能手機時，Mali-D77可以以智能手機模式運行，就如同Mali-D71 DPU一樣。

在智能手機模式中，Mali-D77可以以4K60或4個視頻/圖形合成層的性能驅動多達8個視頻/圖形合成層，性能達到4K120fps（並排驅動時）。當你切換到VR頭顯時，Mali-D77可以渲染由最多4個立體VR層和額4個常規視頻/圖形層，性能是2880×1440p120。在以4K90fps運行時，Mali-D77可以驅動多達2個立體VR層和2個普通層。

對於可以在VR頭顯和標準智能手機顯示模式之間切換的Mali-D77而言，這意味著相同的SoC可以以最佳方式應對這兩組應用，從而提高未來VR設備的親民度。

5. ARM正不斷擴大的顯示生態系統

Arm的顯示生態系統一直在擴展。為確保Mali多媒體產品可以實現最佳的端到端解決方案，這家公司最近開始與顯示驅動技術領域的Synaptics進行合作。

Synaptics營銷高級總監Jeff Lukanc評論說：「Mali-D77 DPU正是市場實現更高解析度（超過1000ppi）VR顯示器所需的產品。ARM和Synaptics正開始為Mali-GPU，Mali-D77和Synaptics的R63455 VR顯示解決方案提供最佳的整合辦法，而我們的最終目標是，在不增加未來VR設備總成本的情況下提高解析度。」

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原文鏈接：yivian.com/news/61218.h


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