3D圖形技術(shù)在手機(jī)應(yīng)用中的技術(shù)挑戰(zhàn)和競(jìng)爭(zhēng)
加入技術(shù)交流群
僅在兩年前，手機(jī)還只提供基本的2D位圖圖形游戲作為附加功能，正如可發(fā)送短信的手機(jī)幾年前才出現(xiàn)一樣。手機(jī)游戲功能在亞洲國(guó)家開始流行，且消費(fèi)者很容易即被下一代彩屏手機(jī)所吸引。用戶很快便開始希望能在其手機(jī)上玩更高性能的游戲。手機(jī)制造商們也順勢(shì)推出利用高級(jí)圖形特性(每像素16位彩色及有限圖形加速能力的QVGA分辨率彩屏)以及更復(fù)雜及交互式游戲的手機(jī)。隨著性能的提高，亞洲面向圖形手機(jī)的發(fā)展速度比世界其他任何地方同類手機(jī)的發(fā)展速度都要快。
現(xiàn)在出現(xiàn)了3D圖形功能，第一階段是通過軟件來引入3D圖形功能。這要求極大地提高處理器性能，但某些操作仍具有很大的性能局限，且高度復(fù)雜的交互式特性還不可行。去年，尤其是去年下半年，市場(chǎng)上開始出現(xiàn)帶基于硬件、真正3D圖形功能的移動(dòng)設(shè)備。但在世界其他很多地方，人們?nèi)孕拇嬉蓱]：對(duì)于一種普通的語音通信設(shè)備，為什么需要彩屏，而且還要給它加上2D/3D圖形功能？用手機(jī)玩高級(jí)電子游戲可能很快會(huì)在歐洲流行，過兩年也會(huì)在美國(guó)流行。在西方國(guó)家，對(duì)連接互聯(lián)網(wǎng)、無線上網(wǎng)、GPS服務(wù)以及內(nèi)置相機(jī)、多媒體消息、移動(dòng)視頻、MP3播放以及游戲等應(yīng)用感興趣的高端用戶正在增加。
但一種可以理解的謹(jǐn)慎觀念開始在移動(dòng)電話行業(yè)中蔓延：盡管游戲依靠3D圖形、或?qū)嶋H上是3D圖形使性能更高的手機(jī)游戲成為可能并推動(dòng)未來的手機(jī)更換市場(chǎng)，但這并沒有絕對(duì)的把握，畢竟游戲只是手機(jī)這一語音通信設(shè)備的一項(xiàng)附加功能。目前，市場(chǎng)上已有好幾種采用各種不同架構(gòu)并帶3D圖形功能的第一代手機(jī)，其中有些聲稱具有較低的功耗，而其他則宣揚(yáng)更好的視覺效果或特定功能特性。但總體而言，它們?cè)谛阅芑蚬δ苌喜o多大差異。
面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)
創(chuàng)造對(duì)高級(jí)特性的需求還只是移動(dòng)設(shè)備制造商所面臨挑戰(zhàn)的一個(gè)方面。利用更強(qiáng)大的處理能力來處理并操作靜止及活動(dòng)圖像數(shù)據(jù)的任務(wù)，再加上額外的存儲(chǔ)資源且不增加設(shè)備的體積和重量，這在技術(shù)上來講并非易事。若再加上至少保持或更理想地提高電池的待機(jī)時(shí)間，技術(shù)挑戰(zhàn)將變得極其嚴(yán)峻。
而此時(shí)專用視頻游戲市場(chǎng)中的圖形技術(shù)也已經(jīng)大大向前發(fā)展。對(duì)于此類設(shè)備，尤其是基于控制臺(tái)的設(shè)備，對(duì)將強(qiáng)大處理能力以及專用游戲引擎放進(jìn)狹窄空間中的壓力并不大。功耗仍是便攜式游戲設(shè)備的一個(gè)問題，盡管它們常常擁有足夠的空間來容納其他硬件，如復(fù)雜3D圖形芯片組及加速器等。但雙屏、觸摸屏、交互性以及處理大量像素的能力，將會(huì)使手機(jī)成為任天堂及索尼等游戲機(jī)公司所面臨的新威脅。
要將任何接近這些性能的東西集成在移動(dòng)電話中，要求對(duì)手機(jī)的架構(gòu)進(jìn)行全新的考慮。大約6小時(shí)的電池使用時(shí)間對(duì)于游戲機(jī)來說至少還能接受，但對(duì)于移動(dòng)電話，即使有這兩倍的時(shí)間也不夠。鑒于此，大多數(shù)手機(jī)設(shè)計(jì)者都采用增加處理能力、核心CPU單獨(dú)工作等能減少設(shè)備功耗的方案。
然而，移動(dòng)電話還受到空間的壓力，必須以最小的硅(硬件)開銷來增加其他功能。即使采用第一種彩屏，處理及傳輸像素的任務(wù)仍需要一些理解像素空間的協(xié)處理器或?qū)Ｓ肈MA引擎。今天，盡管已有相當(dāng)多基于DSP的芯片與內(nèi)核、圖形加速器、專用協(xié)處理器、圖形引擎以及軟件解決方案可用，但如何實(shí)現(xiàn)仍很關(guān)鍵。架構(gòu)、軟硬件劃分以及系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)或芯片組等決策，需在設(shè)計(jì)過程的前期制定并且非常關(guān)鍵。而制造成本只能靠大批量生產(chǎn)來分?jǐn)?，后期設(shè)計(jì)變更大大增加成本，變更造成的項(xiàng)目延期則會(huì)冒喪失主要市場(chǎng)及盈利機(jī)會(huì)的風(fēng)險(xiǎn)。
圖形功能并不是一項(xiàng)后增加的功能，而是與顯示有關(guān)的所有操作的一個(gè)完整組成部分，集成并驗(yàn)證這種復(fù)雜電子電路需要投入大量的工作。專用平臺(tái)的出現(xiàn)對(duì)手機(jī)開發(fā)商來說意義重大，因其能方便設(shè)計(jì)再利用，同時(shí)節(jié)省大量設(shè)計(jì)時(shí)間與驗(yàn)證工作。3D圖形功能是一種最成功的應(yīng)用子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，尤其是它采用了可執(zhí)行一些特殊功能(不容易通過通用處理平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)的)的專用加速器。
3D圖形API標(biāo)準(zhǔn)--Open GL-ES
移動(dòng)電話行業(yè)需要游戲開發(fā)商的支持以確保有價(jià)格適中的游戲供用戶選擇，這其中一個(gè)潛在的難題是需要有應(yīng)用編程接口(API)在處理硬件、軟件及圖形引擎間進(jìn)行通信。移動(dòng)電話業(yè)已經(jīng)富有遠(yuǎn)見地避開了PC 3D游戲市場(chǎng)早期所走過的彎路，當(dāng)時(shí)各種專用API引起了不必要的競(jìng)爭(zhēng)及沖突。主要手機(jī)制造商、芯片供應(yīng)商、圖形引擎及軟件提供商、游戲開發(fā)商以及基礎(chǔ)設(shè)備開發(fā)企業(yè)等，都很快便看出這一潛在的問題，并進(jìn)行廣泛的合作/協(xié)作來共同保證從一開始便采用一致的API。
作為移動(dòng)3D圖形行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的Open GL-ES的出現(xiàn)，避免了手機(jī)制造商由于互不兼容的游戲軟件格式而導(dǎo)致無謂的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。Open GL-ES源自臺(tái)式機(jī)市場(chǎng)，且特別容易縮放，并已經(jīng)剝離了原有的一些不必要功能，因而能以更小的占板面積來實(shí)現(xiàn)。
Open GL-ES已經(jīng)獲得了廣泛的行業(yè)支持，不僅得到了手機(jī)制造商及器件與內(nèi)核提供商的支持，同時(shí)也獲得了圖形引擎、游戲開發(fā)商以及操作系統(tǒng)供應(yīng)商的支持。更重要的是，盡管Open GL-ES是一種低級(jí)的API，但完全能作為Java游戲環(huán)境中J2ME應(yīng)用程序更高級(jí)JSR 184 API的補(bǔ)充。
現(xiàn)在，行業(yè)的專家們正在開發(fā)Open GL-ES 2.0，他們是一些了解市場(chǎng)及硬件局限以及能正確評(píng)估開發(fā)用于未來應(yīng)用的軟硬件所需資源的人士。第二代手機(jī)可能今年會(huì)進(jìn)入設(shè)計(jì)階段，且一年后便會(huì)有新產(chǎn)品推出-盡管這很大程度上依賴于用戶對(duì)第一代產(chǎn)品的接受度。屆時(shí)這些手機(jī)將大量上市，并預(yù)計(jì)將發(fā)布Open GL-ES 2.0，以準(zhǔn)備開發(fā)第三代帶3D圖形功能的手機(jī)。
評(píng)論