Графический ускоритель nVidia GoForce 5500: ещё один шаг к мультимедийным телефонам

Новый универсальный чип обещает максимально сблизить "мобильник" с мощной карманной игровой приставкой, высококачественным телевизором и MP3-плеером, а также с цифровым фотоаппаратом.

Похоже, что очень скоро мобильные телефоны смогут поспорить по функциональности не только с дешёвыми цифровыми фотоаппаратами-"мыльницами", MP3- и видеоплеерами, но и с портативными игровыми приставками. На всемирном конгрессе по мобильной связи 3GSM, проходившем в Барселоне c 13 по 16 февраля 2006 года, компания nVidia, известная, прежде всего своими графическими контроллерами, представила новый видеоускоритель GoForce 5500, предназначенный для установки в мобильные телефоны, смартфоны и коммуникаторы.

По заверениям представителей nVidia, GoForce 5500 - первый в мире графический процессор для карманных устройств, обеспечивающий высококачественное воспроизведение сигнала цифрового телевидения, реализующего качественный окружающий звук, скоростную обработку нескольких цифровых фотографий и ускорение трёхмерных игр "приставочного" класса. Благодаря новому ГП мобильные телефоны будут обзаведутся возможностями, ранее присущими лишь специализированной портативной технике вроде цифровых фотоаппаратов, карманных телевизоров и игровых приставок.

Новый графический процессор позволяет воспроизводить видео в форматах H.264, WMV9 и MPEG-4 с разрешением до 720 x 576 пикселей (PAL) и частотой до 30 кадров в секунду. Чип совместим с основными стандартами мобильного телевидения, включая сери DVB-H (Digital Video Broadcasting - Handheld), ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial) и DMB (Digital Multimedia Broadcasting).

В отличие от "чистых" видеоускорителей, GoForce 5500 способен работать и со звуком: он обеспечивает декодирование 24-разрядного (!) звукового сигнала в форматах MP3, AAC, WMA, WAV и Real Audio 8/9/10 с битрейтом до 320 кбит/с и реализует технологии кроссфейдинга (плавных звуковых переходов) и многопоточности для ликвидации пауз между песнями и резкого обрыва звука при поступлении входящего звонка. Предусмотрен также эквалайзер с возможностью выделения низких частот аудиосигнала.

К талантам GoForce 5500 относится и возможность быстрой обработки цифровых фотографий, необходимой при съёмке сериями, а также JPEG-изображений с разрешением до десяти мегапикселей.

Графический процессор nVidia GoForce 5500 снабжён 640 килобайтами собственной видеопамяти SRAM, поддерживает ускорение двумерной графики и обладает низким энергопотреблением. В nVidia подчеркивают, что портативные устройства, оснащённые чипом GoForce 5500, смогут без проблем использоваться для запуска современных "консольных" игр класса Quake III Arena, при этом гарантируется высокий уровень производительности. По официальным данным, GoForce 5500 по своей производительности примерно втрое опережает в тестах по заполнению одиночными текстурами (пакет 3DMarkMobile 06) своего предшественника - мобильный графический контроллер GoForce 4800.

По расчётам представителей nVidia, первые мобильные телефоны с графическими процессорами GoForce 5500 поступят в продажу в конце 2006 года.

Ознакомимся более подробно с техническими характеристиками новинки.

Графическое ядро GoForce 5500 работает на тактовой частоте 200 МГц, при этом 640 килобайт встроенной памяти могут быть дополнены так называемой "многоярусной памятью" объёмом 2 (модификация 2MB) или 4 Мбайта (модификация 4МВ), а модификация XT способна использовать в качестве кадрового буфера до 32 Мбайт системной памяти мобильного устройства. Кстати, три модификацыии отличаются и по габаритам самого чипа: младшая, с индексом 2MB, имеет размеры 10 х 10 х 1,4 мм, а две другие - 10 х 12 х 1,4 мм.

Видеокодек формата высокой чёткости H.264 позволяет декодировать видео с разрешением до 720x480 при частоте 30 кадров в секунду (NTSC) или до 720x576 при частоте 25 кадров в секунду. Поддерживается кодирование и декодирование видео с "наладонным" разрешением QXVGA (320 х 240 точек) с битрейтом до 386 кбит/с при частоте 15 кадров в секунду. Казалось бы, скромный показатель, но ведь это формат H.264, куда более требовательный к вычислительным ресурсам, чем тот же привычный H.263 (MPEG-4).

Чип способен также декодировать видео в форматах WMV9 c разрешением QVGA и частотой 25 кадров в секунду, Real Video 9 с разрешением QCIF (174 х 144 пикселя) c частотой 15 кадров в секунду, кодировать и декодировать видео в формате MPEG-4 с разрешением до 720x480 при частоте 30 кадров в секунду (NTSC) или до 720x576 при частоте 25 кадров в секунду. Кроме того, в чипе предусмотрены аппаратные системы коррекции цветовой гаммы и масштабирования изображения, а также фильтры пикселизации (деблокинг) и "звона" или "волн" (дерингинг), минимизирующие артефакты сжатия при воспроизведении видео.

Графический ускоритель снабжен фирменным 3D-движком версии 2.0, соответствующим программному интерфейсу OpenGL ES с расширениями nVidia Pixel Shading. Заявленная скорость заполнения текстурами в трёхмерном режиме - 200 миллионов пикселей в секунду и 2,67 миллиона треугольников в секунду. Движок снабжён 32-разрядным интерфейсом для доступа ко встроенной памяти и 128-битным интерфейсом для подключения к внешней памяти. Поддерживается рендеринг трёхмерного изображения на дисплеях с разрешением до 1024 х 768 точек (!).

Чип имеет встроенный 64-разрядный ускоритель двухмерного изображения и прямой интерфейс для подключения внешних жидкокристаллических дисплеев с поддержкой 24-битной глубины цвета (до 16,8 миллиона цветовых оттенков). При этом контроллер изначально настроен на работу с более чем 80 распространёнными моделями жидкокристаллических экранов. Контроллер способен производить пересчёт изображения из 16- в 24-битный цвет, поворачивать изображение на 90°, 180° и 270°, а также зеркалировать картинку по вертикальной и горизонтальным осям и выводить изображение на определённую часть экрана.

Сигнальный процессор для обработки изображения берёт на себя управление встроенной в мобильное устройство камерой: здесь определяется и экспозиция съёмки, и баланс белого, производится программная замена дефектных пикселей, гамма-коррекция и целый ряд других важнейших функций. Кроме того, в этом процессоре собираются статистические данные для автоматического выбора экспозиции, баланса белого и фокусировки.

Аппаратный JPEG-кодек способен кодировать и декодировать цифровые изображения размером до 10 миллионов пикселей на основе стандарта ISO/IEC 10918, а также кодировать и декодировать видео в формате Motion JPEG. Кодек обеспечивает получение снимков при быстром срабатывании затвора, изменения композиции, кадрировки и наложения, хранение уменьшенной иконки в файле самого изображения, поддерживает аппаратное декодирование DCT, RLE и по алгоритму Хаффмана, и имеет программируемую таблицу дискретизации квантования.

Контроллер дисплея способен работать с жидкокристаллическими экранами с разрешением до 1024 х 768 точек (XGA) и глубиной цвета до 24 бит. Кроме того, обеспечивается гибкая аппаратная поддержка основного и дополнительного дисплея, включая возможность быстрого переключения между ними.

GoForce 5500 поддерживает стандартный вывод изображения с десятимегапиксельной камеры через 10-разрядный интерфейс RGB Bayer, а также вывод пятимегапиксельного видеоизображения через этот же интерфейс с частотой до 15 кадров в секунду. Восьмиразрядный интерфейс ITU-R обеспечивает приём трёхмегапиксельного движущегося изображения с частотой до 10 кадров в секунду. Предусмотрена аппаратная конвертация цвета из формата YUV422 в RGB565, одинарная и двойная буферизация, синхронизация двойной буферизации с графическим контроллером, а также вращение фото- и видеоизображения,

Микросхема имеет встроенный хост-контроллер для работы с флэш-картами Secure Digital и картами расширения SDIO (1- и 4-битными), включая контроллеры беспроводной связи, выполненные в форм-факторе SDIO.

Программируемое ядро звукового кодека соответствует спецификациям I2S/AC97 и позволяет декодировать аудиофайлы форматов AMR NB (до 12,2 кбит/с) и WB (до 23,5 кбит/с), AAC LC, HE-AAC (AAC+), AAC+ Enhanced (до 128 кбит/с), MP3 (до 320 кбит/с), AAC (до 320 кбит/с), WMA, WAV и PCM, Real Audio 8, 9, 10 и Bluetooth SBC, а также кодировать звук в форматы AMR NB (до 12,2 кбит/с) и WB (до 23,5 кбит/с), AAC LC (до 128 кбит/с), MP3 (до 320 кбит/с) и Bluetooth SBC. Чип также способен работать с MIDI-файлами форматов SP-MIDI, DLS, XMF и поддерживает 64-голосную полифонию при воспроизведении с частотой дискретизации 22 кГц. Разумеется, присутствуют и различные дополнительные системы, включая систему расширения стереобазы, эквалайзер, шумоподавитель, микшер, подавитель эхо и различные звуковые эффекты.

Микросхема производится по КПОМ-технологии на основе 0,09-микронного технологического процессора, напряжение ядра составляет от 0,95 до 1,32 вольта, напряжение на входах и выходах - от 1,71 до 3,3 вольта.

Подведём итог сказанному. Прежде всего, из описания очевидно, что nVidia GoForce 5500 - это не просто дискретный графический ускоритель, с которыми имеют дело владельцы настольных, да и портативных персональных компьютеров. Чип GoForce 5500 - многофункциональный процессор, объединяющий в себе движки для работы с двух- и трёхмерной графикой, встроенную память и интерфейс для работы с внешней памятью, процессор для обработки цифровых снимков и видео, контроллер для подключения дисплеев, включая внешний полноразмерный жидкокристаллический экран и даже весьма развитый звуковой контроллер.

При этом nVidia обещает низкое энергопотребление, что является одним из главных требований для компонентов мобильных устройств, работающих, преимущественно, от компактных аккумуляторных батарей. Производитель заявил, в частности, такую особенность технологии nPower второго поколения, как полное отключение не используемых в конкретный момент конвейеров. Однако при этом в официальных проспектах пока нигде не приводятся числовые значения энергопотребления, хотя сомневаться в утверждениях представителей nVidia было бы глупо, поскольку в противном случае GoForce 5500 ждал бы просто провал на столь рынке мобильных аппаратов, известном своей жёсткой конкуренцией.

Осталось только дождаться "живых" мобильных телефонов и смартфонов с новым графическим ускорителем внутри, и тогда мы сможет объективно оценить, насколько благодаря GoForce 5500 "мобильники" смогли приблизиться по своим возможностям к игровым приставкам, фотоаппаратам или карманным телевизорам.