NeoMagic为行动电话手机提供第一颗内建3D加速功能的应用处理器

專業電子零組件代理商益登科技（3048）所代理的NeoMagic，多媒體行動電話、無線PDA和其它掌上型行動系統的應用處理器發展先驅，日前宣佈它的MiMagic 6是第一顆晶片內建完整3D繪圖加速功能的應用處理器。NeoMagic是Khronos Group的贊助會員，新出現的業界標準3D界面OpenGL ES就是由這個組織所制定。NeoMagic的MiMagic 6可將高效能3D和遊戲功能帶給掌上型裝置，而且不會增加產品的成本、體積和重量。MiMagic 6採用大量平行的APA多媒體引擎，可將功耗及效能最佳化以支援各種多媒體應用，包括數位音訊處理、影像處理、MPEG-4和H.264視訊解碼和編碼以及視訊會議。

「NeoMagic的大量平行APA加速器使公司只需一顆晶片，就能為電玩遊戲提供3D繪圖支援以及音訊和視訊處理。APA是專門設計來擔任多媒體加速器，它的功耗少於執行相同應用、但沒有輔助硬體的通用微處理器。」Instat/MDR首席分析師和資深編輯Max Baron表示，「這是NeoMagic的APA加速器首度整合至MiMagic 6，由於它能執行任何可以表示為位元序列程式 (bit-sequential program) 的邏輯功能，並直接在元件內建記憶體中執行，因此APA加速器可能成為重要的區隔要素。」Baron總結說。

「設計工程師已開始瞭解，就算是對於行動電話之類的熱門產品，多媒體應用處理器也確實有其價值。MiMagic 6的效率不僅反應在效能和功率，還包括它以APA為基礎的多媒體引擎所提供的彈性和延展性。」 NeoMagic行銷副總裁Mark Singer表示，「只要利用MiMagic 6，就能設計單一行動平台，使其提供各種多媒體功能，或是迅速升級以支援新功能，關鍵在於提供更強大的多媒體以及滿足未來需求的途徑。」

完整3D效能電玩遊戲是新出現的數種多媒體功能之一，它使得日益先進的行動電話和無線PDA獲得更多人採用。個人電腦和遊戲主機市場的3D繪圖技術都很複雜，因此必須提供充份效能以支援完整3D功能，同時達到遊戲玩家所期望的畫面流暢性或運動速度；但對於行動電話之類的掌上型裝置，達成這種效能水準的功耗值也很重要。

要為遊戲環境提供視覺效果引人的3D畫面，就需要極為龐大的運算量。遊戲中的物件是以多邊形或三角形組成的骨架結構來代表，再利用調變和光源照明為它們貼上栩栩如生的材質表面，使它們看起來具有立體感；接著必須操控這些物件，使它們根據其它物件的相對位置做出各種複雜運動。一套吸引人的遊戲環境還能表現出真實世界環境的諸多特色，例如光源、霧狀效果和透明物件，這些特色的計算必須極為快速，確保畫面中的人物移動自然流暢。

遊戲業者通常是以每秒所能顯示的三角形數目來代表3D運算效能，因此每秒處理的三角形數目當然越高越好；只要每秒能計算更多個三角形，遊戲場景就能更複雜，遊戲過程也會更順暢。目前許多高階PDA都採用以RISC為基礎的應用處理器，且其執行速率高達400 MHz或更快，這些產品能以純軟體方式執行3D遊戲，並隨著場景複雜程度的不同，達到每秒20,000至60,000萬個三角形的處理速度；不幸的是，這種方法會產生數百毫瓦的功耗，因此需要更大的電池，電池使用時間也將變得更短。

另一方面，行動電話則是使用速度較慢的基頻處理器，並且越來越依賴這些處理器執行不斷增加的功能特色，其中包含遊戲在內。雖然基頻處理器的功耗較小，但它們在運算方面的強健可靠性通常較差，若僅靠自己的運算能力，在3D遊戲環境中通常也只能達到每秒6,000至20,000個三角形。

就算是每秒能計算20,000至60,000萬個三角形的高階處理器，它在一個中等複雜程度的遊戲裏，每秒也只能產生2至6個畫面 - 這種速度太過緩慢，無法用來提供精采的遊戲體驗。受到這些因素影響，業者需要更強大的3D運算效能，同時降低功耗，以支援使用電池的裝置。

只要在100 MHz時脈頻率下工作，MiMagic 6的多媒體引擎每秒就能提供30萬至100萬個3D三角形；效能大幅提升帶來更豐富的掌上型遊戲體驗，複雜遊戲的速度可達到每秒30個畫面以上，MiMagic 6不需其它外部零件或額外成本即可達到這樣的效能。

3D效能的效率為了玩3D遊戲時提供很長的電池使用時間，也為了保留電池電力給手機接聽電話，行動電話設計人員必須同時將功耗和3D效能列入考慮：提供特定的3D遊戲效能需要多少功耗？效能-電源效率的量測方法之一是將運算效能 (每秒的三角形數目) 除以3D解決方案的功耗 (以毫瓦計算)。

32位元RISC基頻處理器和32位元RISC應用處理器在1毫瓦功耗下，每顆每秒約能處理200至240個三角形；相形之下，MiMagic 6的APA多媒體引擎在1毫瓦功耗下，每秒最多能提供20,000個三角形。

相較於典型的行動電話基頻處理器或競爭對手的應用處理器，MiMagic 6 3D解決方案最多可將3D效能-電源效率提高兩個數量級。

針對行動電話設計人員目前所能選用的主要解決方案，下圖是它們在每毫瓦功耗下，每秒所能處理的三角形數目 (Triangles-Per-Second per milliWatt，簡稱TPS/mW)。

完整3D需要豐富的功能集MiMagic 6執行必要的3D計算以支援掌上型裝置的高效能遊戲，大量平行APA多媒體引擎則能同時對多個三角形進行計算；到目前為止，支援掌上型「遊戲加速」的其它應用處理器和搭配晶片都無法提供完整的3D功能集。

舉例來說，在包含數千個多邊形的複雜場景中，APA多媒體引擎可以執行幾何、照明和投影計算，這能減少MiMagic 6中ARM9 RISC處理器的運算負擔，使它不必執行複雜的空間座標和螢幕座標計算，所有三角形最後都會在螢幕空間顯示。完成三角型的座標計算後，還必須對每個像素進行運算，以判斷每個三角形的那些部份可能在其它三角形的前面，此過程又稱為深度排序 (Z-order)。

繪製每個三角形時，還能為它們加上不同屬性，例如色彩值內插計算 (Gouraud著色) 或是材質貼圖；施加材質時，MiMagic 6也能支援MIP貼圖以及材質的雙線性濾鏡。這顆處理器還提供其它先進視覺功能，包括多重材質、透明處理 (alpha blending，用來產生透明或是「透視」特效) 以及霧狀效果。

從個人電腦市場演進而來的傳統3D架構有個重要問題：不斷增加的效能水準需要越來越大的記憶體容量和記憶體頻寬，以便管理材質貼圖和深度緩衝 (Z-buffering)，但這些記憶體的存取動作使得3D解決方案的系統總功耗大幅增加。MiMagic 6則採用專利申請中的演算法來進行3D計算，它能利用APA多媒體引擎的特點，不需額外記憶體就能提供深度排序之類的先進3D功能，因此若將MiMagic 6用於設計實作，功耗及成本都會降低。

不僅是3D繪圖MiMagic 6可以在低功耗下提供完整的3D繪圖效能，MiMagic 6的APA則是多功能的多媒體引擎，而不僅是3D繪圖的專屬硬體，因此MiMagic 6可用來支援各種不同的多媒體作業，包括數位音訊、視訊和影像處理；相較於採用外接硬體的解決方案，此項特點使它成為更符合成本效益的多媒體解決方案，若與其它應用處理器利用RISC處理器執行運算的方式相比，MiMagic 6也是功耗更低的解決方案。