• JP Lee

Essentials of Mobile hardware

Essentials of Mobile hardware


About mobile SOC

与PC游戏开发不同的是,Mobile device的硬件种类繁多,差异较大。

对于我们而言,最重要的是积累开发Mobile device的经验。

例如,进行各种硬件优化,QA 和QT,以及整个开发工程中不可或缺的Automatic build system,还有为了让绘图颜色看起来更美观的各种Shader技术。

这一章主要介绍了游戏策划人员,艺术家,游戏图形程序员,游戏引擎开发人员应该具备的相关知识。

普通AP的架构

AP原来是指用电池驱动的,专门为Mobile Embedded Computing设计的CPU。早期,其安装在notebook/netbook/UMPC和PDA等便携式PC上。现在,AP(Application Processor)安装在智能设备的SoC上,已经成为了mobile process的代名词。

AP 包括了CPU和GPU核心,其运行操作系统和应用程序,具有control附近Chipset的function。▶一般而言,AP由CPU,处理2D/3D图形的GPU,ISP(Image Signal Processor),multi format video codec, 运行audio and voice recognize processing的DSP,以及各种interface IP等组成。

CPU是运行操作系统和中介软件,应用软件(Application SW)的中央处理器。现在,ARM公司的Cortex-A处理器是市场上的主流产品。


GPU支持OpenVG, OpenGL ES等图形语言和library。Imagination Technologies公司的PowerVR和ARM公司的Mali是具有代表性的GPU IP产品。为了支持种类繁多的多媒体Codec的运行,例如H.264, MPEG2, DivX, Xvid等,其与负责专用硬件IP和控制的处理器同时运行。


Mobile AP的演变

首先要了解引起Mobile Graphic变化的原因,我们一起来思考一下这个问题。

我们通常把Mobile AP理解为安装在我们现在使用的智能设备(Smart Device)上的综合处理器。如果将设备比作人体的话,Mobile AP起到的作用如同人体的大脑,心脏和肌肉。

与2011年相比,2012年Smart phone hardware manufacture company目前面临的问题是“保证core process的高速运行,同时减少电量的消耗!”。因此 ,出现了各种方式的mobile AP的unit design,直到现在2013年在市场上基本普及。例如,以PC显卡加速器闻名的生产商NVIDIA,用了两年多的时间进行mobile AP的开发,其开发的mobile AP技术具有里程碑意义,这一技术也在快速发展着。现在占有世界mobile AP市场份额最多的Qualcomm公司,也于2013年中期,在市场上普及了SnapDragon 800的使用。在开发mobile game的时候,我们会发现三星 Galaxy S4的国内版(韩国版)使用的mobile AP和国外版使用的mobile AP是不一样的。

三星Galaxy S4的国内版(韩国版)使用的AP是三星自己研发的Exynos(Arm cortex + ARM MALI 的图形处理器组合),国外版和LTEA版使用的是Qualcomm公司的Snapdragon 800。本来是想一笔带过这个问题的,但在图形处理上,两者压缩Texture的方式不同,所以两者在压缩Texture的memory Access speed,capacity 和image channel type上的不同点,值得我们深入研究。

我们可以知道在后面的案例中,设计人物角色或背景时,不使用Alpha通道素材的原因。

在文章导入部分提及过,iPhone和iPad一直在使用由Arm cortex + PowerVR组成的mobile AP。

Imagination公司的PowerVR图形处理芯片使用的渲染算法是SMALL TIEL BASED RENDERING方法。(ARM推出的MALI GPU也运用了SMALL TIEL BASED RENDERING方法)。在AppleDevice上能快速地运行游戏图形,是因为其使用了处理速度最快的PowerVR图形处理芯片。而且,Apple使用了新一代的metal图形库(graphic library),也是一大亮点。


Tile-based deferred rendering的方法会在后面详细介绍。

2013年,专注于渲染引擎开发的Leadwerks Software公司在GDC(Game developers conference)上,用new iPad演示了延迟渲染(Deferred rendering)。

在此背景下,我(作者)以在DEVCLAN公司mobile game studio department工作时,2011年左右开发的一款Casual defense game为基础,和一名组员一起开始制作简单的graphics prototype。

和预想的一样,为了新一代的mobile graphics而制作的prototype,取得了不错的成绩。

2011年左右的mobile game市场正处于以开发者为中心,急速成长的初级阶段。

当时最具人气的是《Angry bird》这款游戏。于是,在那段时间里,有许多游戏纷纷效仿《Angry bird》的2D风格。

2011年初的时候,Android base mobile devices的世界市场占有率并不高。

自iPhone3GS上市后,一直到iPhone4上市的2012年的这几年间,使用者和开发者都开始关注Mobile Device的硬件。开发3D游戏的公司开始正式地开发smart phone game。之后,iPAD1问世。在那之前,并没有太多人关注mobile AP。

不断进步的mobile high technology…

因为我们正在讨论研究3D游戏开发的话题,所以下面稍微提一下与此相关的未来GPU环境的变化趋势。



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