1 VPU 向高效、高质、低延迟发展
随着 AI 技术的爆发，带来了视频分辨率和数据量的不断攀升，专用于视频编解码处理的 VPU 应运而生，成为各类视频应用的“超级工匠”。 如今， VPU 已成为支撑云、边、端等关键场景的核心算力单元，是半导体和 AI 算力赛道的重要组成部分 。
VPU 主要由两大类芯片 / 硬件模块构成：一类是 VPU 芯片；另一种是嵌入在各种 SoC 、处理器、控制器等芯片 / 硬件模块中的 VPU 引擎。但是万变不离其宗，都离不开强大的 VPU IP 核芯。
目前 VPU 、 VPU IP 的发展趋势是什么？答案是：在云、边、端场景中 AI 无处不在，这些丰富多样的应用都需要视频处理的高效率、高质量、低延迟，在技术上，主要 在编码格式、编码质量、单核性能等方面进阶，同时需要 VPU 能够满足各种细分场景的应用和快速上市的需求。
那么，有没有一个成功的案例来具体说明？近日，国内领先的芯片 IP 设计与服务提供商安谋科技（中国）有限公司在上海举办了 VPU IP 技术大会，发布了面向 AI 应用的新一代 VPU IP ——“玲珑” V560/V760 ，宣称可满足 AI 时代各类视频应用。 这已是该系列的第五款产品了。更值得关注的是，新 IP 刚刚诞生就“自带客户”——已在服务器、视频转码等领域完成首批客户授权，客户产品预计今年陆续量产。从此次发布中，我们可以一窥 VPU 及 VPU IP 的走向。
2 成为“六边形战士”
超视频时代，数据洪流奔涌而至，云、边、端各侧视频海量生成。面对千差万别的应用场景，视频处理的需求也各不相同。例如，云端 AI 场景日趋复杂，多模型并行、高负载任务密集，对视频质量和视频处理可靠性提出极高要求；云端与端侧的视频交互日益频繁，从视频直播到视频会议，低延时编解码技术也已成为保障实时体验的关键支撑。因此， VPU 、 VPU IP 希望成为“六边形战士”，具有高性能、高鲁棒性、高质量低码率、低延时、多 OS 支持、信息安全的特点。
例如，“玲珑” V560/V760 交出了亮丽的成绩单，具体指标如下。
l 高性能 ：相比上一代产品，单核解码性能提升 100% ，多核运行并行度高。
l 高鲁棒性：具有强大的错误处理能力，丢包率高至 20% 情境下仍可纠错解码。
l 高质量低码率 ：同等视频码率下，编码质量平均提升 20% ；同等编码质量下，视频码率平均降低 20% ；特定典型场景下码率最大降低 80% 。
l 低延时：通过条带级编解码控制技术显著降低编解码延时，且编解码控制更灵活。
l 多 OS 支持：驱动支持 Linux/Android/Windows/RTOS 等多 OS ，硬件支持多 OS/ 虚拟化应用。
l 信息安全 ：支持 TrustZone 内容保护，高级 Mosaic 功能还提供完善的隐私保护。
3 积木式堆叠，提升灵活性
面对云、边、端视频场景的多样化与需求的多元化，视频处理 IP 的灵活性正面临前所未有的挑战。因此需要灵活可配置的架构，并融合积木式堆叠的研发特色。
以“玲珑” V560/V760 为例，其具备了积木式堆叠技术，使客户无需重复开发底层，即可根据具体场景按需配置模块，充分满足多领域、多场景的应用需求，从而大幅缩短新品研发周期，加速产品上市进程。
整体来看，“玲珑” V560/V760 VPU IP 有五大技术优势：
l 采用灵活可配置的架构：创新的多核处理架构，支持多核同任务和多核异任务，满足多样化场景需求。
l 集成 CAE 先进编码技术：创新性实现 CAE 编码技术，集成轻量化 AI ，能够实现“图像语义分析 – 像素级预处理 – 码率动态分配”的全链路智能优化，编码质量大幅提升，视频码率显著降低。
l 覆盖 H.266 等主流编解码标准：集成多格式视频编解码器，同时支持 H.266 标准的编解码，以及各种主流视频标准。
l 多配置全隔离的硬件运行机制：硬件支持多 OS 虚拟化应用场景，硬件支持视频内容安全访问，满足复杂应用环境需求。
l 采用条带级编解码控制：通过灵活的条带级编解码控制技术，显著降低编解码延时。
4 云、边、端 AI对视频编解码的 需求各异
l Edge AI 领域：
如手持摄像设备、智能手机、 Pad 、 AI PC 、 TV 、边缘服务器、线上会议等应用场景，需要确保系统高效运行的同时，显著降低功耗和芯片面积，并且大幅降低视频码率和处理延时，实现用户体验、电池续航和芯片成本的最佳平衡。
l Physical AI 领域：
如智能驾驶、智能座舱、机器人等应用场景，需要支持多 OS/ 虚拟化应用，增强系统集成灵活性与安全性，降低跨平台、多应用的开发集成成本与风险。
l Cloud AI 领域：
如数据中心、视频转码、 AI 服务器、云游戏等应用中，需要在保证数据准确性的同时，实现高性能、高编码质量、高吞吐量、低延时的视频处理。
基于上述的六大性能和积木式堆叠技术， 安谋科技Arm China VPU产品总监汪奕磊自信地表示：“我们推出的‘玲珑’V560/V760是面向AI应用的新一代VPU IP，将以卓越性能为AI时代的各类视频应用提供强大核芯，可以覆盖云、边、端全场景。”
5 研发沿三条主线展开
实际上，安谋科技Arm China在“玲珑”VPU IP方面已打磨多年。至今，“玲珑”已推出包括“玲珑”V560/V760在内的五款产品（表1）。归纳起来，其演进主要围绕三条主线展开：
① 编码格式 ，从H.264/H.265到AV1、H.266；
②编码质量，从“能用”到追求极致；
③单核性能 ，用更小面积换取更高性能。此次发布代号为“峨眉”的V560/V760正是这一演进路线的最新成果，欲成为面向AI应用的新一代视频处理器IP。
表1 “玲珑”的五代产品
6 处理器有了“玲珑”“峨眉”中国名
众所周知，一些跨国公司的处理器在产品型号之外，常起个生动的名字以方便记忆。安谋科技Arm China给一些产品取了带有中国元素的名称，例如VPU产品线以“玲珑”命名，一是指图像视频的“玲珑剔透”，追求极致的画质；二是指“八面玲珑，游刃有余”，象征产品能灵活覆盖万千应用场景。
这次“玲珑”新品V560/V760的代号以中国山峰的名字来命名。 安谋科技Arm China多媒体处理器研发负责人周华解释道，这缘起于一次公司登山团建，使他们深刻体会到：一个人也许可以走得很快，但一群人可以走得更远。当今追求前沿技术创新，犹如翻越一座又一座险峰，登顶路上离不开伙伴同行。迈入AI时代，“玲珑”也将继续携手产业伙伴，为用户提供更好的视频体验，共赴AI万象“视”界。
7 根植中国，自研xPU IP已有四大家族
安谋科技Arm China 是 国内领先的芯片IP设计与服务提供商，前身与Arm体系密切相关。作为一家独立运营的合资企业，其立足本土创新，坚持以自研业务技术创新与Arm技术授权相配合。
在自研IP业务方面，在Arm架构基础上，主要有 “周易”NPU、“星辰”CPU、“山海”SPU、“玲珑”VPU等四大产品线。这些自研IP与Arm通用计算单元协同，形成了面向AI、边缘计算、汽车电子等场景的异构解决方案。
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