安谋科技本土自研视频、显示处理器，掀起8K和H.266革命

随着AIoT的蓬勃发展，从智能手表、安防监控、平板电脑、电视到机器视觉、机器人、汽车摄像头、车载显示器、行车记录仪，多媒体产品几乎已经成为我们日常的一部分，同时多媒体处理器的应用范围已经基本覆盖了“端+边+云”等各类场景。

此外，这一市场还在继续飞速发展。数据显示，国内车载摄像头的数量已经从2022年的5000万颗到现在的突破1亿颗，年增长率达到了25%以上；车载显示市场规模预计2025年将超过1200亿元。此外，从2017年开始几乎每年都会推出相关政策鼓励和引导向4K甚至是8K等超高清电视产业的发展。

可以说，如果没有很好的显示处理器和非常高性能的视频编解码器，可能会影响到我们生活中视频、图像的体验。这类需求对视频编码质量要求非常高，所以需要专用的处理器去做这样的工作。日前，安谋科技便发布了“玲珑”D8/D6/D2 DPU（Display Process Unit）和“玲珑”V510/V710 VPU（Video Process Unit），它们对标的是NPU最新产品。

“玲珑”D8/D6/D2：掀起8K革命

安谋科技多媒体处理器研发负责人周华表示，“玲珑”D8/D6/D2 DPU是安谋科技推出的本土自研的首款显示处理器，它灵活可配，从1080P的分辨率到8K的分辨率都可任意配置，单个IP最多同时支持多达4个每秒4K60帧实时显示输出，支持多达16层的内容输入，对Arm MMU-600和MMU-700也支持得非常好。

安谋科技DPU高级产品经理柴卫华介绍，“玲珑”DPU并不仅为了解决拍照场景而生，而是面向更多蓬勃发展的多媒体市场，面向的场景主要是智能汽车、智能座舱，以及终端设备如手机、平板、PC、电视、以及AR/VR和穿戴式产品等IoT领域。

目前这一市场的特点是，屏幕越来越多、屏幕越来越大、显示效果要求越来越高、显示内容越来越多。因此，安谋科技做IP最重要的就是将一切的需求和能力集成到一个系统中去，要从IP的角度考虑如何更友好地支撑整个SoC系统。

具体到产品，“玲珑”D8性能最强，单核性能可高达每秒8K60帧，同时单IP支持多达4路每秒4K60帧的实时显示输出。“玲珑”D6对应的是性能功耗需要很好地进行平衡的场景，可以支持到8K30帧或者是4K120帧的主流需求，单IP可以同时支持到2个4K60帧的输出。“玲珑”D2面向物联网场景，它注重高能效比，面积和功耗最优，单IP可以支持2K60帧的显示输出要求。

从产品架构来看，“玲珑”DPU基于标准化、模块化设计，其内功能模块也非常清晰，同时可扩展性也特别强，可以通过配置化、软件的调度，让硬件同时并行工作，以达到最高性能，比如说8K60帧。如果客户需要比较复杂的多显示输出，可以通过软件驱动让四个4K60帧的显示处理来并行工作来同时输出。此外，多媒体需求比较碎片化，在追求通用化的基础上还需要一些差异化，所以架构上也会支持配置化的方式。

“玲珑”DPU设计之初，便考虑了各类场景的丰富应用，比如最多可以支持16个层的内容输入。另外，这些资源安谋科技做了优化，可以灵活调度，使得计算资源不浪费。面对一些复杂场景，安谋科技拥有独特的Smart Layer技术，可以保证超过16层叠加的水平。

“玲珑”DPU在图像处理技术上拥有很高的要求。处理器数据流可达到12bit，支持标准SDR和HDR内容；有丰富的前后级可配置的Gamma和Gamut管理，包括Gamma、色域管理以及颜色校正，可以保证非常好的颜色显示效果；内置高质量缩放引擎，支持单一维度的水平或垂直方向1/6到64倍的缩放；内置画质增强模块，可以保证缩放之后的画质可以得到进一步的提升；支持水平和垂直方向的镜像，包括90度、180度和270度的旋转，这些镜像和旋转是可以任意组合的，可以保证对不同产品的任意适配；支持各种图像格式，包括标准的RGB、YUV等，也包括Arm的帧缓冲压缩技术（AFBC），可以保证各个场景都适用。

值得一提的是，除了IP本身以外，安谋科技研发设计时考虑到了对系统的整体支持，比如AXI，APB，DPI标准接口，并在内部我们还做了整个系统方面的优化，内置Arm标准帧缓冲压缩技术AFBC，Arm系统存储管理单元MMU-600/700的TBU单元可与系统的MMU管理无缝对接，深度协同了Arm多媒体保护技术Arm TZMP (TrustZone Media Protection)。

“玲珑”V510/V710：加速H.266应用

周华表示，“玲珑”系列VPU产品从V5/V7到V6/V8，到现在的V510/V710，已经迭代到第三代了。第一代V5/V7主要增加了AVS 2.0的Decoder，H.264、H.265的编码质量提高了15%。“玲珑”V6/V8增加了AV1的Decoder，H.264的编码质量相比V5/V7提高了10%，现在基本上是达到了Hx.265和x264的medium的速度档次水平。

而最新的V510/V710，最大的改进是增加了H.266的编码器和解码器，是国内首批同时支持H.266标准的编码及解码视频处理器IP。同时，安谋科技把Encoder的编码能力翻倍，在性能翻倍的同时并未增加处理器的面积。在处理器面积相当的前提下，与其他同类产品可以拼性能、拼功耗、拼PPA。

根据安谋科技VPU高级产品经理董峰介绍，这一代VPU产品支持的是最新的一套H.266压缩技术，从20多年前发布的H.264标准，到最新的H.266标准带来的技术体验，对比效果非常明显，包括高分辨率、8K级别、色域层面、宽动态能力等层面，都有比较明显提高，对比H.265，H.266更是拥有50%压缩比提升。因此，H.266在低延时、云游戏、AR/VR等场景都在标准层面上都有较多的议案加入，所以在这个层面上，H.266是一个更长期和更有技术先进性的一代标准。

玲珑”V510/V710 VPU在性能上拥有了线性的提升，实现方式基于相同的VPU Core，在这个Core的内部做到更大的灵活度，通过灵活的配置来覆盖不同的实际场景，中低端产品是1～4核，高端产品最多是到8核的配置，相应地适应端和云两种不同的市场需求。

具体而言，V510 VPU在H.264、H.265编码性能上直接翻倍，现在编码性能600兆可以达到4K30帧的情况下，7nm基本1.2G可以到4K60帧；与原V6 VPU的H.265相比，V510 VPU的H.266整个编码质量有了30%的提升；与H.265的very slow档次相比，V510 VPU的H.266编码质量有20%的提升。

V710 VPU主要覆盖针对大分辨率，云场景，其性能可以达到8K120帧，支持大分辨率的高帧率。折算到多路场景，相当于64路1080P 30帧。

当然，可能有人有疑问，从代际的角度上来看，H.266比H.265有50%的提升，为什么说这里做到了30%和20%？主要原因在于任何提升都是有成本的，根据安谋科技整体技术评估，如果要实现50%的质量提升，需要增加10倍面积。因此，从IP角度来看， 20%面积收益是最好的，能够实现PPA最佳平衡。

从架构方面来看，“玲珑”VPU采用5个小的MCU在其内，这样的VPU架构非常独特创新，目前在市面上是唯一一家。这样的架构非常灵活，可以实现不同客户的差异化定制。这在此前，便有很多成功的案例，在2019年成立“玲珑”VPU团队之后到现在，目前安谋科技已成功授权30多家客户。

新产品将掀起革命

事实上，无论是DPU还是VPU，研发的难度都非常大，同时VPU和DPU市场碎片化，需差异化产品满足客户需求。安谋科技的重点则在于系统级优化，提供灵活的合作模式和定制化服务，以满足客户独特需求。

DPU方面，智能化是图像显示芯片的未来趋势，AI技术将用于辅助画质提升、超分等，DPU产品将围绕性能提升和带宽优化进行拓展，以满足前端内容的高需求。

对于DPU厂商来说，需考虑系统时延容忍度和场景优化，如车载多屏需高效协同工作，IoT场景则追求最低功耗。两者都提到产品需灵活适配不同场景，通过微架构调整提升效率，新产品方面，D8面向高性能市场，D6针对主流应用，D2则瞄准低能耗场景，以满足不同市场需求。

VPU方面，H.266标准虽在2020年已确立，但受专利池、收费等商业环境影响，普及速度较慢。随着云端内容厂商和自动驾驶、安防等垂直领域对高质量、低成本的需求增加，H.266的应用将逐步铺开。安谋科技新一代VPU产品支持H.266编码器，这在国内尚属首批，它将在客户产品布局中发挥重要作用。