2016 年的 Android 中高階智慧手機將有哪些功能?從 Snapdragon 820 設計或許可窺見部分

2015.12.14 02:16AM
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雖說現在智慧手機已經開始以差異化取勝,不過扣除外觀設計之外,不少機能是由處理器方案所延伸出來、而後經過手機廠商以全新的名稱包裝,所以掌握了一些處理器方案的特性,也就更容易推測接下來的新手機會有那些獨門祕訣。

恰好高通已經將 2016 年的高階處理器 Snapdragon 820 做了完整的技術介紹,加上預計有超過七十款機種會採用,故以 Snapdragon 820 的各項特性作為推測 2016 年中高階機種的功能也是相當合理的;接下來就從 Snapdrqagon 820 的各項技術與特色做更進一步的介紹。

1:改採用 Cluster aSMP 的 Kryo 客製化 CPU 核心

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Snapdragon 820 終於回歸到高通採用客製化核心架構的模式,導入基於 ARMv8-A 指令集、名為 Kryo 的四核心設計,並在能耗管理,使用一套名為 Cluster aSMP 的分群管理方式;不同於高通在 32 位元時代的 Krait 架構所使用的 aSMP , Cluster aSMP 不再將四核心進行獨立的電壓與時脈管理,而是改為 2+2 的雙群組管理模式。

關於目前行動處理器所採用的各種省電技術:

新一代智慧手機核心節能技術 aSMP 、 big.Little 、 4-Plus-1 簡單介紹

大小核與真八核的手機八核架構之戰,閒聊核多真的了不起?

根據高通的說法,由於 aSMP 的四核心獨立管理模式使得管理設計變得太複雜,導致核心效能被大量耗損,較難完整發揮核心的運算能力,是故 Cluster aSMP 顧名思義是將四核心拆成一高時脈與一低時脈的 Cluster ,將兩組雙核 Kryo 的 Cluster 分別管理。

這個設計理念可說是大小核 big.LITTLE 設計的延伸應用,只不過兩組核心皆是高效能架構,但以時脈做為區別;不過由於大小核在定義上需使用 ARM 標準的 Cortex-A  設計,故高通並不稱之為大小核。

至於為何選擇兩組高效能核心而非六核心或是八核心大小核?這或多或少與高通不斷強調的非以核心數量取勝、而是以體驗取勝有關;以先前高通所展示的,即便是已經導入多核運算支援的 app ,也鮮少能使用到超過三核心,而共四個高效能核心加上可進行偕同運作,也更符合目前手機平台軟體支援的現況。

其次,兩組核心的架構與指令集皆相同的情況下,也可使兩個 Cluster 在切換時可完全延續先前的作業,也不會因為部分僅大核才支援的運算而在低負載運算時仍須使用大核,某種程度上與聯發科的真八核設計理念相近。

其次因為 Kryo 客製化架構設計,由先前在北京以測試機跑分測試的表現,亦可看到相較海思半導體 Kirin 950 的 Cortex-A72 搭配 Cortex-A53 的八核大小核,僅有四核的 Snapdragon 820 亦不遜色太多。

2:運算級的 Adreno 530

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Snapdragon 820 所採用的 GPU 是新世代的 Adreno 530 GPU ,在跑分的表現幾乎是目前 Snapdragon 810 所使用的 Adreno 430 的 40% 以上,但驚人的效能並非 Adreno 530 的完整樣貌,全新的視覺技術支援以及異質運算的應用才是看頭戲。

Adreno 530 在與視覺相關的技術方面,能夠支援包括 Vulkan、 OpenCL ES 3.2 與 DirectX 等,意味著許多桌上型電腦與家用主機遊戲等級的視覺效果,例如光線追蹤、曲面細分、材質貼圖模擬,都能在 Adreno 530 上實現,加上其效能表現又逼近 Tegra X1 的 GPU ,故實現上一世代遊戲機等級的遊戲畫面應該不成問題,甚至可做為行動 VR 開發使用。

另一點則是支援 OpenCL 2.0 指令集,這是針對平行運算與異質運算的指令集,藉由導入異質運算,除了與機器視覺相關的相機功能應用外, Snapdragon 820 甚至可提供簡單的機器學習功能,如照片中物體識別等。

3: Spectra ISP 與 Hexagon 680 DSP 帶來更強大的多媒體

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先前 Snapdragon 810 已經搭載雙 14bit ISP ( Image Signal Processor )作為相機管理之用,可支援三相機、最高 55MP 的鏡頭,而 Snapdragon 820 所採用的 ISP 稱為 Spectra ,同樣為雙 14bit ISP 架構,除了運算速度提升、在 4K 拍攝更為省電外,也再次強化拍照的功能。

Spectra ISP 不僅提供針對拍照的 HDR ,甚至在錄影時也能透過硬體的即時處理進行高低光補償,還具備宛若專業相機的及時高光補償、基於影像分析的暗部分區降噪演算處理等功能;另可原生支援對比式對焦、雷射對焦、交平面相位差對焦以及混合對焦,以及透過 GPGPU 進行數位變焦的影像增強,大大減少需要外掛獨立 ISP 的需要。

Hexagon 680 DSP 則包括兩個部分,一邊是作為輔助 Spectra ISP 的高效能 DSP ,另一部分則是以管理感測器資訊用的低功耗 DSP  ,前者作為與 Spectra ISP 、 GPU 以及 CPU 進行異質運算增加照片與影像處理、拍照增強等功能,後者則是在手機休眠時以最少的能耗管理感測器,不須喚醒 CPU 。

此外,高通也透露由於強大的 ISP 與 DSP , Snapdragon 820 可支援多相機同時運作,他們先前在 Snapdragon 810 技術展演時已經介紹過利用雙相機增強影像品質以及進行數位變焦,近期也在中國與相機模組廠合作,進一步使用黑白感光元件搭配採用感光元件的雙相機,作為強化照片以及影像細節的參考設計。

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附帶一提的是,也因為 Hi-Res 高品質音訊成為音樂產業重大目標, Snapdragon 820 也繼承先前的晶片,原生就可支援 24bit 音樂格式,只要音樂播放軟體本身可繞過原本 Android 的 SRC ,即可支援 Hi-Res 格式;同時也為了強化沉浸式體驗, Snapdragon 820 還支援揚聲器以及耳機的 5.1 聲道模擬機能,以及音訊數位校正演算,提供如臨現場的聆聽體驗。

4:支援下一代網路的 X12 基頻數據機

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雖然目前高通的最新技術仍遠超過市場在營運的 LTE 技術服務,不過高通仍舊提供 Snapdragon 820 足以搭配下一代 LTE Cat.12 以及更高速 WiFi 的 X12 基頻數據機,主要的原因還是在於 LTE 技術的發展與市場對高速 LTE 的需求遠高於預期

在 LTE 方面, X12 數據機提供 4 x 4 MIMO 多天線技術,所支援的 LTE Cat.12 可提供高達 600Mbps 的下載速度,並且可藉由三頻載波聚合實現此技術,但另一方面更重要的是它還可支援雙載波聚合上行的 LTE Cat.13 ,並且支援針對上船壓縮數據的 UDC 技術,節省上行所使用的頻寬。

而上行載波聚合對於原本上行速度就較慢的 TD-LTE 尤其重要,藉由雙路載波聚合之後,即能大幅提升速度,即便未能達到 Cat.13 要求的上傳速度,至少能一舉擺脫 TD-LTE 原始的 20Mbps 速度,達到 40Mbps 。此外 X12 當然也支援 LTE 通話(含與 WiFi 通話無縫轉移)、 LTE Broadcast 等功能,但這些功能需視營運商是否開通服務。

另一個重點則是支援更先進的 WiFi 技術; X12 數據機可支援 802.11ad ,以滿足在定點環境使用串流高畫質內容的頻寬所需;其次是支援 LTE-U 以及 LTE 與 WiFi 的網路聚合,藉由非授權頻段技術轉為 LTE 與原本商用頻段的 LTE 達到多載波聚合,或是把由營運商部屬的 WiFi 與 LTE 網路聚合,使傳輸速度再提升,也兼顧涵蓋率。

5 :安全與個人化

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Snapdragon 820 導入稱為 Qualcomm Heaven 的安全解決方案,包含Snapdragon StudioAccess 內容保護、 Qualcomm QuickSwitch 防盜保護、 Snapdragon Sence ID 生物識別技術,其中對手機設計影響較大的就屬 Sence ID 生物辨識技術。

Snapdragon Sense ID 目前已經逐漸導入在高階智慧手機上,搭配指紋辨識器作為支付與安全保護手段,不過接下來高通醞釀已久的 Sense ID 3D 超音波指紋辨識技術將會使指紋辨識在使用上更為簡便。

Sense ID 3D 超音波指紋辨識技術相較現有的指紋辨識,不僅指降低成本,在設計上也更有彈性,因為超音波不怕材質干擾,指紋辨識的位置可更為自由,另外也不擔心會受到手指上的水、油汙等影響判讀,使指紋辨識在一般生活環境中更為實用;除了 Sence ID 3D 超音波指紋辨識,另外基於機器視覺演算的虹膜辨識也可能在 2016 年做為另一種安全防護機制。

6:更快、更安全的 Quick Charge 3.0 充電技術

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雖然目前的 Quick Charge 2.0 快速充電技術已經使手機的充電速度大幅提升,不過 QuickCharge 3.0 不僅更快,同時還更具安全以及降低手機發熱;主要是因為 QuickCharge 3.0 在設計上支援更多的電壓以及可支援雙路同步充電。

過去的 QuickCharge 僅支援 5V 、 9V 、 12V 以及 20V 等電壓,表示在進行充電時就必須在這些固定的電壓中間選擇,但是當手機不需要那麼大的功率時,有時就會遇到電壓的選擇過低或是過高,過低的情況將使充電變慢,過高時則會在充電時造成電力浪費,此時就會產生廢熱,導致設備、電池、電線、變壓器等發燙。

QuickCharge 3.0 的作法則是以 200mV 為單位,自 3.6V 到 20V 之間進行自動調配,藉由更細分的電壓,使充電時的電壓選擇可以分得更細,減少充電時由於電壓過低或是過高的情況,使充電速度更快但同時也更不易發熱。

另外,因應全新的 USB Type-C 介面具備兩路電源傳輸, QuickCharge 3.0 只要搭配的充電插座與線材設計支援雙路供電,即可藉由雙路供電的方式將電壓分散為兩路,能更進一步降低發熱狀況;其實這樣的設計先前 OPPO 也在其設備所使用的閃電快充用過,不過當時 OPPO 選擇特殊端子,但接下來可預期 USB-Type-C 將會大量被用於 2016 年手機上,這樣的雙路供電設計將漸成主流。

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