Інтелектуальний рендеринг у Mali G2 NX

Сучасний смартфон — це пристрій із критично обмеженим енергетичним бюджетом. У той час як стаціонарні відеокарти оперують сотнями ватів, на графічну підсистему мобільного пристрою виділяється лише 1–2 Вт. Проте вимоги до якості зображення зростають експоненціально: користувачам потрібні текстури високої роздільної здатності, справжнє трасування променів та висока плавність рухів. У Mali G2 NX інженери Arm застосували сміливий підхід, фактично розділивши ресурси графічного процесора у пропорції один до семи. Лише одна восьма потужності витрачається на нативний рендеринг, а решта сім восьмих віддані під управління алгоритмів штучного інтелекту.

Ця стратегія реалізується через три ключові технологічні стовпи. Перший із них — Neural Super Sampling (NSS). Система рендерить кадр у низькій роздільній здатності (наприклад, 540p), після чого ШІ масштабує його до 1080p і вище. Для відновлення деталей використовуються вектори руху, дані про глибину сцени та інформація з попередніх кадрів. Такий підхід не лише забезпечує темпоральну стабільність і якісне згладжування, а й удвічі знижує навантаження на оперативну пам'ять (DRAM) та енергоспоживання на кожен окремий кадр.

Другим важливим елементом стала технологія Neural Frame Rate Upscaling (NFRU), яка за своєю суттю є аналогом генерації кадрів, знайомим за DLSS від Nvidia або FSR від AMD. Алгоритм аналізує два сусідні відрендерені кадри, вивчає динаміку об'єктів і синтезує проміжне зображення. Для цього в GPU інтегровано спеціалізований нейроприскорювач, який із високою точністю визначає фактичний рух об'єктів, створюючи ілюзію підвищеної плавності без необхідності повноцінного рендерингу кожного кадру.

Замикає тріаду Neural Super Sampling and Denoising (NSSD). Ця технологія оптимізує роботу з трасуванням променів у реальному часі. Замість того щоб прораховувати величезну кількість променів на кожен піксель, що було б фатальним для енергоспоживання мобільного пристрою, ШІ скорочує їхню кількість, ефективно «добудовуючи» зображення та очищаючи його від шумів.

Для реалізації цих завдань Arm пропонує гнучку лінійку рішень. Флагманська версія Mali G2-Ultra NX оснащується десятьма і більше шейдерними ядрами, щонайменше шістьма нейроприскорювачами та виділеними блоками трасування променів у кожному ядрі. Більш збалансовані версії — Premium та Pro — пропонують масштабовану кількість ядер (від одного до дев'яти) та опціональну інтеграцію нейроприскорювачів і RT-блоків, що дозволяє виробникам пристроїв підбирати конфігурацію під конкретний сегмент ринку.

Окрім ШІ-реконструкції, у Mali G2 NX впроваджено важливі апаратні покращення. Трасування променів третього покоління тепер використовує спільний прорахунок спільних ребер трикутників. Це дозволяє ефективніше використовувати кеш і суттєво знизити обсяг даних, що передаються в DRAM — у тестах навантаження на пам'ять скоротилося на 13%. Додатково реалізовано підтримку Hardware Opacity Micromaps (OMM), яка оптимізує прорахунок променів під час взаємодії з прозорими або напівпрозорими об'єктами.

Результати такого підходу вражають: у конфігурації Ultra NX продуктивність в іграх може зрости з 15 до 60 кадрів за секунду, при цьому споживання ресурсів DRAM знижується на 70%. Навіть без використання функцій ШІ оновлені блоки трасування променів дають приріст продуктивності на 14%, а в повноцінному режимі — на 24%.

Очевидно, що перехід на таку модель рендерингу потребуватиме часу. За прогнозами Arm, повноцінна інтеграція цих рішень розробниками ігор займе близько півтора року. Проте перші чипи на базі Mali G2 NX мають з'явитися на ринку вже найближчими тижнями, відкриваючи еру, де якість мобільної графіки визначатиметься не стільки «грубою силою» транзисторів, скільки інтелектуальною обробкою даних.