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NeoMagic為行動(dòng)電話(huà)手機(jī)提供第一顆內(nèi)建3D加速功能的應(yīng)用處理器

來(lái)源：電子設(shè)計(jì)應(yīng)用 2022-01-22 13:30:19

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專(zhuān)業(yè)電子零組件代理商益登科技（3048）所代理的NeoMagic，多媒體行動(dòng)電話(huà)、無(wú)線(xiàn)PDA和其它掌上型行動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用處理器發(fā)展先驅(qū)，日前宣佈它的MiMagic 6是第一顆晶片內(nèi)建完整3D繪圖加速功能的應(yīng)用處理器。NeoMagic是Khronos Group的贊助會(huì)員，新出現(xiàn)的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)3D界面OpenGL ES就是由這個(gè)組織所制定。NeoMagic的MiMagic 6可將高效能3D和遊戲功能帶給掌上型裝置，而且不會(huì)增加產(chǎn)品的成本、體積和重量。MiMagic 6採(cǎi)用大量平行的APA多媒體引擎，可將功耗及效能最佳化以支援各種多媒體應(yīng)用，包括數(shù)位音訊處理、影像處理、MPEG-4和H.264視訊解碼和編碼以及視訊會(huì)議。

「NeoMagic的大量平行APA加速器使公司只需一顆晶片，就能為電玩遊戲提供3D繪圖支援以及音訊和視訊處理。APA是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)來(lái)?yè)?dān)任多媒體加速器，它的功耗少於執(zhí)行相同應(yīng)用、但沒(méi)有輔助硬體的通用微處理器?！笽nstat/MDR首席分析師和資深編輯Max Baron表示，「這是NeoMagic的APA加速器首度整合至MiMagic 6，由於它能執(zhí)行任何可以表示為位元序列程式 (bit-sequential program) 的邏輯功能，並直接在元件內(nèi)建記憶體中執(zhí)行，因此APA加速器可能成為重要的區(qū)隔要素?！笲aron總結(jié)說(shuō)。

「設(shè)計(jì)工程師已開(kāi)始瞭解，就算是對(duì)於行動(dòng)電話(huà)之類(lèi)的熱門(mén)產(chǎn)品，多媒體應(yīng)用處理器也確實(shí)有其價(jià)值。MiMagic 6的效率不僅反應(yīng)在效能和功率，還包括它以APA為基礎(chǔ)的多媒體引擎所提供的彈性和延展性?！?NeoMagic行銷(xiāo)副總裁Mark Singer表示，「只要利用MiMagic 6，就能設(shè)計(jì)單一行動(dòng)平臺(tái)，使其提供各種多媒體功能，或是迅速升級(jí)以支援新功能，關(guān)鍵在於提供更強(qiáng)大的多媒體以及滿(mǎn)足未來(lái)需求的途徑?！?/P>

完整3D效能電玩遊戲是新出現(xiàn)的數(shù)種多媒體功能之一，它使得日益先進(jìn)的行動(dòng)電話(huà)和無(wú)線(xiàn)PDA獲得更多人採(cǎi)用。個(gè)人電腦和遊戲主機(jī)市場(chǎng)的3D繪圖技術(shù)都很複雜，因此必須提供充份效能以支援完整3D功能，同時(shí)達(dá)到遊戲玩家所期望的畫(huà)面流暢性或運(yùn)動(dòng)速度；但對(duì)於行動(dòng)電話(huà)之類(lèi)的掌上型裝置，達(dá)成這種效能水準(zhǔn)的功耗值也很重要。

要為遊戲環(huán)境提供視覺(jué)效果引人的3D畫(huà)面，就需要極為龐大的運(yùn)算量。遊戲中的物件是以多邊形或三角形組成的骨架結(jié)構(gòu)來(lái)代表，再利用調(diào)變和光源照明為它們貼上栩栩如生的材質(zhì)表面，使它們看起來(lái)具有立體感；接著必須操控這些物件，使它們根據(jù)其它物件的相對(duì)位置做出各種複雜運(yùn)動(dòng)。一套吸引人的遊戲環(huán)境還能表現(xiàn)出真實(shí)世界環(huán)境的諸多特色，例如光源、霧狀效果和透明物件，這些特色的計(jì)算必須極為快速，確保畫(huà)面中的人物移動(dòng)自然流暢。

遊戲業(yè)者通常是以每秒所能顯示的三角形數(shù)目來(lái)代表3D運(yùn)算效能，因此每秒處理的三角形數(shù)目當(dāng)然越高越好；只要每秒能計(jì)算更多個(gè)三角形，遊戲場(chǎng)景就能更複雜，遊戲過(guò)程也會(huì)更順暢。目前許多高階PDA都採(cǎi)用以RISC為基礎(chǔ)的應(yīng)用處理器，且其執(zhí)行速率高達(dá)400 MHz或更快，這些產(chǎn)品能以純軟體方式執(zhí)行3D遊戲，並隨著場(chǎng)景複雜程度的不同，達(dá)到每秒20,000至60,000萬(wàn)個(gè)三角形的處理速度；不幸的是，這種方法會(huì)產(chǎn)生數(shù)百毫瓦的功耗，因此需要更大的電池，電池使用時(shí)間也將變得更短。

另一方面，行動(dòng)電話(huà)則是使用速度較慢的基頻處理器，並且越來(lái)越依賴(lài)這些處理器執(zhí)行不斷增加的功能特色，其中包含遊戲在內(nèi)。雖然基頻處理器的功耗較小，但它們?cè)谶\(yùn)算方面的強(qiáng)健可靠性通常較差，若僅靠自己的運(yùn)算能力，在3D遊戲環(huán)境中通常也只能達(dá)到每秒6,000至20,000個(gè)三角形。

就算是每秒能計(jì)算20,000至60,000萬(wàn)個(gè)三角形的高階處理器，它在一個(gè)中等複雜程度的遊戲裏，每秒也只能產(chǎn)生2至6個(gè)畫(huà)面 - 這種速度太過(guò)緩慢，無(wú)法用來(lái)提供精采的遊戲體驗(yàn)。受到這些因素影響，業(yè)者需要更強(qiáng)大的3D運(yùn)算效能，同時(shí)降低功耗，以支援使用電池的裝置。

只要在100 MHz時(shí)脈頻率下工作，MiMagic 6的多媒體引擎每秒就能提供30萬(wàn)至100萬(wàn)個(gè)3D三角形；效能大幅提升帶來(lái)更豐富的掌上型遊戲體驗(yàn)，複雜遊戲的速度可達(dá)到每秒30個(gè)畫(huà)面以上，MiMagic 6不需其它外部零件或額外成本即可達(dá)到這樣的效能。

3D效能的效率為了玩3D遊戲時(shí)提供很長(zhǎng)的電池使用時(shí)間，也為了保留電池電力給手機(jī)接聽(tīng)電話(huà)，行動(dòng)電話(huà)設(shè)計(jì)人員必須同時(shí)將功耗和3D效能列入考慮：提供特定的3D遊戲效能需要多少功耗？效能-電源效率的量測(cè)方法之一是將運(yùn)算效能 (每秒的三角形數(shù)目) 除以3D解決方案的功耗 (以毫瓦計(jì)算)。

32位元RISC基頻處理器和32位元RISC應(yīng)用處理器在1毫瓦功耗下，每顆每秒約能處理200至240個(gè)三角形；相形之下，MiMagic 6的APA多媒體引擎在1毫瓦功耗下，每秒最多能提供20,000個(gè)三角形。

相較於典型的行動(dòng)電話(huà)基頻處理器或競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的應(yīng)用處理器，MiMagic 6 3D解決方案最多可將3D效能-電源效率提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

針對(duì)行動(dòng)電話(huà)設(shè)計(jì)人員目前所能選用的主要解決方案，下圖是它們?cè)诿亢镣吖南?，每秒所能處理的三角形?shù)目 (Triangles-Per-Second per milliWatt，簡(jiǎn)稱(chēng)TPS/mW)。

完整3D需要豐富的功能集MiMagic 6執(zhí)行必要的3D計(jì)算以支援掌上型裝置的高效能遊戲，大量平行APA多媒體引擎則能同時(shí)對(duì)多個(gè)三角形進(jìn)行計(jì)算；到目前為止，支援掌上型「遊戲加速」的其它應(yīng)用處理器和搭配晶片都無(wú)法提供完整的3D功能集。

舉例來(lái)說(shuō)，在包含數(shù)千個(gè)多邊形的複雜場(chǎng)景中，APA多媒體引擎可以執(zhí)行幾何、照明和投影計(jì)算，這能減少M(fèi)iMagic 6中ARM9 RISC處理器的運(yùn)算負(fù)擔(dān)，使它不必執(zhí)行複雜的空間座標(biāo)和螢?zāi)蛔鶚?biāo)計(jì)算，所有三角形最後都會(huì)在螢?zāi)豢臻g顯示。完成三角型的座標(biāo)計(jì)算後，還必須對(duì)每個(gè)像素進(jìn)行運(yùn)算，以判斷每個(gè)三角形的那些部份可能在其它三角形的前面，此過(guò)程又稱(chēng)為深度排序 (Z-order)。

繪製每個(gè)三角形時(shí)，還能為它們加上不同屬性，例如色彩值內(nèi)插計(jì)算 (Gouraud著色) 或是材質(zhì)貼圖；施加材質(zhì)時(shí)，MiMagic 6也能支援MIP貼圖以及材質(zhì)的雙線(xiàn)性濾鏡。這顆處理器還提供其它先進(jìn)視覺(jué)功能，包括多重材質(zhì)、透明處理 (alpha blending，用來(lái)產(chǎn)生透明或是「透視」特效) 以及霧狀效果。

從個(gè)人電腦市場(chǎng)演進(jìn)而來(lái)的傳統(tǒng)3D架構(gòu)有個(gè)重要問(wèn)題：不斷增加的效能水準(zhǔn)需要越來(lái)越大的記憶體容量和記憶體頻寬，以便管理材質(zhì)貼圖和深度緩衝 (Z-buffering)，但這些記憶體的存取動(dòng)作使得3D解決方案的系統(tǒng)總功耗大幅增加。MiMagic 6則採(cǎi)用專(zhuān)利申請(qǐng)中的演算法來(lái)進(jìn)行3D計(jì)算，它能利用APA多媒體引擎的特點(diǎn)，不需額外記憶體就能提供深度排序之類(lèi)的先進(jìn)3D功能，因此若將MiMagic 6用於設(shè)計(jì)實(shí)作，功耗及成本都會(huì)降低。

不僅是3D繪圖MiMagic 6可以在低功耗下提供完整的3D繪圖效能，MiMagic 6的APA則是多功能的多媒體引擎，而不僅是3D繪圖的專(zhuān)屬硬體，因此MiMagic 6可用來(lái)支援各種不同的多媒體作業(yè)，包括數(shù)位音訊、視訊和影像處理；相較於採(cǎi)用外接硬體的解決方案，此項(xiàng)特點(diǎn)使它成為更符合成本效益的多媒體解決方案，若與其它應(yīng)用處理器利用RISC處理器執(zhí)行運(yùn)算的方式相比，MiMagic 6也是功耗更低的解決方案。

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