基于贴块的延迟渲染_PowerVR给汽车应用带来哪些巨变？

基于贴块的延迟渲染_PowerVR给汽车应用带来哪些巨变？

基于贴块的延迟渲染(TBDR)

所有PowerVR图形核心都采用了公认的TBDR架构。理解这些关键概念非常重要，这样才能认识到这种架构的优势。这里我们会做简要的阐述。

TBDR使图形核心能最有效地利用系统内存总线，其方式是，使所有的数据用于基元的光栅化及片上缓冲区单个贴图(通常是32×32像素)中每个像素的着色，直至贴图全部渲染完成。一旦贴图的渲染任务完成，结果将会写入系统主内存中的帧缓冲区。这种方法将大幅减少图形核心和主存之间的内存传输，有助于降低整个片上系统(SoC)的功耗。

为了更深入地了解基于贴块的延迟架构，请阅读此文 。

汽车市场要求图像处理器能提供高像素的填充率，以驱动各种用于信息/娱乐功能的高分辨率显示屏。如下所述：

? 信息娱乐系统是现代汽车的中心部分。通常情况下，仪表盘被转换成一个综合多媒体中心，可以与智能手机等其他智能设备通讯，甚至可以通过移动网络与云端连接。同时，用户界面需清晰且响应及时，可以显示图像和视频。

? 仪表板是另一种通用的尖端技术，其旨在多个高分辨率屏幕上给驾驶员提供实时信息。

? 导航技术已经存在了很长时间，但现在已不断细化。其中一项改进是，部署在车内的嵌入式设备，其导航应用程序的视觉保真度有所提高。这要得益于图像技术的进步。

目前，大多数现代车辆通常配备了这些功能和系统。展望未来，这些功能不仅会变得更加普遍，而且随着制造商向更高分辨率的显示器(如4K等)推进，其视觉质量也会不断提升。显然，这将给底层硬件带来更大的压力。

随着显示技术的改进，系统将不可避免地需要更多的图像功率和内存带宽，以推动高分辨率显示命令的数百万像素。且由于嵌入式和移动设备的内存带宽历来相当有限，而TBDR允许在芯片上进行处理，这样，我们有更多的理由来研究基于贴块的延迟架构，如PowerVR。正如之前提到，这种架构设计大幅减少了内存总线上不必要的数据传输量，从而明显提升整个系统的效率。

在运行车内仪表盘时，要达到目标帧速率是可取的，且是必要的，因为向驾驶员提供可靠的信息对系统的安全至关重要。

Vulkan

对于新兴技术，在未来的几年里，由于API不断被平台制造商采用，Vulkan图像API将在汽车行业扮演重要的角色。这一转变将对未来的汽车应用如卫星导航等将产生深远的影响。

关于导航应用程序的一些问题和技术之前已经在 罗宾·布里顿的博客文章 中讨论过，该文介绍了使用OpenGL ES和Vulkan图像API高效渲染导航应用程序的一些技术。它还讨论了Vulkan图像API的优点，及优化Vulkan图像API后渲染效率的改善。

在OpenGL ES中，Vulkan API的第二个重要优势在于，它非常适合基于贴块的架构，并且具有一些优于OpenGL ES的可度量的优势——以下是优势简述：

? Vulkan允许同步细粒度控制，这表明图像驱动程序更了解对象和内存之间的依赖关系，意味着仅有缓存(片上存储)需要刷新，有助于减少内存带宽。

? Vulkan提供的API对象(渲染层)不允许任何操作，在栅格化过程中会导致中间帧刷新，这将引起图像设备暂停。此外，这些API对象允许图形核心更有效地使用片上存储，因为不需要进行存储的中间FBO附件永远不会被写回主存。同样，这大幅降低了内存带宽，尤其是对于更高的分辨率，从而降低了整个SoC的功耗。

如果想更深入地了解基于贴块的架构使用Vulkan的优势，例如PowerVR图形核心，可以了解托拜厄斯赫·赫克托写的相关 文章 。

无论是使用OpenGL ES还是Vulkan，有一些相对简单的技巧可以用来提升应用程序的性能。在物体表面使用背面剔除和正确设置可能看似无关紧要，但却明显减少了图像硬件的负载。这是因为当在固定函数阶段中减少多边形的输入时，将使贴图硬件和光栅化受益。实际上，对于有成千上万或数百万多边形的高度复杂的工作负载，这样做将有利于性能的提升。

此外，在应用程序中使用压缩纹理(如PVRTC)不仅可以减少所需的内存量，还可以大幅降低纹理采样所需的内存带宽。这是因为，压缩纹理以压缩格式传输，只有硬件芯片没有压缩。压缩纹理可以明显提升缓存命中率，因为压缩纹理是紧密压缩的，使更多的纹理可以放入缓存中。这将改善内存延迟，因为硬件可以从芯片缓存而不是主内存中获取数据。这大幅加快了请求被服务的时间，降低了统一着色程序集群(USC)等待数据的时间，并减少了耗能的内存传输操作的数量。

小结

随着对汽车高质量应用的需求不断增长，车载显示系统扩展底层图形硬件被认为是汽车制造商进一步创新和发展的关键技术。对于寻求以有限内存占用和功率预算便能获取高性能的汽车制造商来说，PowerVR图像的有效性至关重要。

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