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Raytracing und mehr KI: Qualcomms neuer Prozessor für High-End-Smartphones
Auf dem Snapdragon Tech Summit 2022 hat Qualcomm seinen bisher schnellsten Mobilprozessor, den Snapdragon 8 Gen 2, vorgestellt. Im Vergleich zum Vorgänger bietet das neue System-on-Chip (SoC) vor allem eine deutlich höhere KI-Leistung, von der eine große Bandbreite abweicht Funktionen profitieren. Spieleentwickler hingegen können hardwarebeschleunigtes Echtzeit-Raytracing verwenden und ihren Titeln realistischere Grafiken hinzufügen. Wie überzeugend dieser Effekt wirklich ist und wie viel Leistung er erfordert, soll sich noch in diesem Jahr überprüfen lassen: Qualcomm rechnet damit, dass die ersten Smartphones mit dem neuen Prozessor bereits Ende 2022 erhältlich sein werden.
Erstmals mit INT4
Die vielen Änderungen gegenüber dem Vorgänger Snapdragon 8 Gen 1 zeigen, dass künstliche Intelligenz ein Schwerpunkt bei der Entwicklung des Snapdragon 8 Gen 2 war. Qualcomm hat den für diesen Bereich hauptsächlich verantwortlichen sechseckigen Prozessor in mehreren Punkten überarbeitet. Die Tensoreinheit ist jetzt doppelt so groß und erstmals unterstützt ein Snapdragon-Chip die Mikrochip-Inferenz. Letzteres verbessert die Fähigkeit, Vorhersagen auf der Grundlage vorhandener Daten zu treffen. Diese Vorhersagen sollen auch von einer weiteren Neuerung profitieren. Denn der Hex-Prozessor unterstützt neben INT8, INT16 und FP16 nun auch INT4-Berechnungen.
Insgesamt soll die KI-Leistung mehr als viermal so hoch sein (Qualcomm spricht konkret von einem Faktor 4,35) als bisher. Auf der anderen Seite gibt es auch eine Effizienzsteigerung. Die Leistung pro Watt verbesserte sich in bestimmten Berechnungen um 60 Prozent.
KI ist einer der wichtigsten Aspekte von Snapdragon 8 Gen 2. Nicht zuletzt steigern die erstmals verfügbare deutlich größere Tensor Unit und Micro Tile Inferencing die Leistungsfähigkeit der künstlichen Intelligenz.
(Bild: Qualcomm)
Neben dem Hex-Prozessor verfügt der Snapdragon 8 Gen 2 auch über weitere KI-Prozessoren. Erstmals setzt Qualcomm zwei dieser Assistenten im sogenannten Sensing Hub ein; vorher gab es nur einen. Der Sensing Hub ist für die Überwachung zahlreicher Sensoren und verschiedener Hintergrundaktivitäten verantwortlich. So sollen beispielsweise Smartphones mit dem neuen Snapdragon-Chip auch bei ausgeschaltetem Bildschirm QR-Codes mit der Kamera erkennen können. Erkennt die Frontkamera hingegen, dass jemand neben einem auf den Bildschirm schaut, kann das System auf Wunsch Push-Benachrichtigungen unterbinden, was für etwas mehr Privatsphäre sorgt. Aber auch in Sachen Sprachassistenten ist von Verbesserungen die Rede. Künftig soll das System Triggerwörter wie „Hey, Google“ genauer erkennen.
Anwendungen, die in Echtzeit übersetzen, können erweiterte KI-Funktionen nutzen. Das SoC soll unter anderem eine Echtzeitausgabe gesprochener Sprache in anderen Sprachen ermöglichen.
Mehr KI für schönere Fotos
Aber auch eine der wichtigsten Anwendungen für viele Smartphone-Nutzer dürfte von KI-Innovationen profitieren: das Fotografieren. Qualcomm spricht in diesem Zusammenhang von der Snapdragon Sight-Plattform, die unter anderem den Bildprozessor Spectra ISP und den Hexagon-Prozessor umfasst. Dies ermöglicht eine Echtzeit-Bildoptimierung bei gleichzeitiger Unterteilung der Aufnahme in verschiedene Bereiche (mehrfache semantische Segmentierung). Künstliche Intelligenz erkennt unter anderem einzelne Teile eines Gesichts oder trennt auf Landschaftsfotos verschiedene Objekte voneinander. Auf diese Weise können Sie Objekte separat anpassen, anstatt Anpassungen am gesamten Bild vorzunehmen. Weitere Nebeneffekte der höheren KI-Leistung sind Verbesserungen bei Low-Light-Aufnahmen und die Erzeugung von künstlicher Unschärfe (Bokeh).
Zudem hat Qualcomm die ISP Spectra für neue Bildsensoren optimiert. Konkret nennt das Unternehmen die im Juni 2022 vorgestellte Samsung Isocell HP3 mit 200 Megapixeln, die unter anderem schneller fokussieren kann und eine mehrstufige Fusion von Pixeln (Pixel-Binning) ermöglicht. Der Sensor kombiniert vier Pixel zu einem für 50-Megapixel-Fotos und 16 Pixel für 12,5-Megapixel-Fotos. Der Hauptzweck des Pixel-Gradings besteht darin, eine höhere Aufnahmequalität bei schlechten Lichtverhältnissen sicherzustellen.
Eine weitere Neuerung: Erstmals unterstützt ein Snapdragon-Chip den AV1-Codec, um 8K-Videos mit 60 Bildern pro Sekunde abzuspielen. Aufnahmen hingegen sind in 8K mit 30 Bildern pro Sekunde möglich. Reduziert man die Auflösung auf 4K, steigt die maximale Bildrate auf 120. Im Zeitlupenmodus nimmt der Chip bis zu 960 Bilder pro Sekunde auf, allerdings nur mit 1280 × 720 Bildpunkten. Zudem bringt der Snapdragon 8 Gen 2 die technischen Voraussetzungen für die Aufnahme von HDR-Videos mit. Mit HLG, HDR10, HDR10+ und Dolby Vision unterstützt es alle wichtigen Varianten. Wenn Sie möchten, können Sie Aufnahmen als 10-Bit-HEVC-Video und Bilder im 10-Bit-HEIC-Format speichern.
Höhere Geschwindigkeit für 5G und WLAN
Wer Daten nicht nur lokal auf seinem Smartphone verarbeiten, sondern auch mit anderen teilen möchte, erreicht laut Qualcomm mit der auf der IFA 2022 angekündigten Plattform Snapdragon Connect mit dem Snapdragon 8 Gen 2 höhere Geschwindigkeiten als seine Vorgänger Plattform sind das Snapdragon X70 5G Modem und die FastConnect 7800 Kommunikationseinheit.
In gut ausgebauten Netzen unterstützt das 5G-Modem Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 10 Gbit/s Downlink und 3,5 Gbit/s Uplink und soll dank eingebautem KI-Prozessor geringere Latenzen und längere Verbindungen stabil ermöglichen Zudem ermöglicht der Snapdragon X70 erstmals den aktiven Betrieb von zwei 5G-Verbindungen parallel im Dual-SIM-Betrieb.
FastConnect 7800 hingegen beschleunigt hauptsächlich den Datenaustausch im WLAN. Es unterstützt Wi-Fi 7 und soll in der Spitze bis zu 5,8 Gbit/s übertragen. Dual-Bluetooth ist ebenfalls verfügbar. Im Idealfall will Qualcomm die Reichweite von Bluetooth verdoppeln und die Verbindung zwischen Smartphone und Bluetooth-Zubehör beschleunigen. Zu den unterstützten Audio-Codecs für Bluetooth-Verbindungen gehören aptX Lossless, aptX Adaptive und Bluetooth LE Audio.
Vulkan 1.3 und Hardware-Raytracing für die Grafikeinheit
Aber auch die klassischsten Komponenten des Prozessors hat Qualcomm überarbeitet. Die Adreno-Grafikeinheit erreicht jetzt bis zu 25 Prozent mehr Leistung, bei Nutzung der Vulkan-Schnittstelle soll der Zuwachs sogar bis zu 30 Prozent betragen. Erstmals unterstützt Qualcomm Vulkan 1.3 sowie die Schnittstellen OpenGL ES 3.2 und OpenCL 2.0 FP. Aber auch an der Effizienz wurde gearbeitet. Im Idealfall benötigt die Grafikeinheit 45 Prozent weniger Strom.
Für Gamer soll es stattdessen hardwarebeschleunigtes Echtzeit-Raytracing sein, das es Entwicklern unter anderem ermöglicht, realistischere Reflexionen und Lichteffekte einzubauen. Allerdings unterstützt die GPU Raytracing nur in Verbindung mit Vulkan 1.3. Technische Details zur Raytracing-Hardware hat Qualcomm allerdings zunächst nicht preisgegeben; diese sollen während des Snapdragon Tech Summit 2022 folgen. Qualcomm ist aber nicht der Einzige, der Raytracing in Smartphones ermöglicht. Auch das Anfang November vorgestellte MediaTek Dimensity 9200 unterstützt sie dank ARMs integrierter Grafikeinheit Immortalis G715.
Mit Echtzeit-Raytracing soll der Snapdragon 8 Gen 2 realistischere Grafiken in Spielen ermöglichen. Frühe Entwickler haben bereits Unterstützung angekündigt.
(Bild: Qualcomm)
Ein realistischeres Rendering soll auch die Unterstützung des Metahumans-Frameworks aus der Unreal Engine 5 ermöglichen. Welche Entwickler das Framework verwenden werden, hat Qualcomm nicht bekannt gegeben. Anders bei Raytracing: Unter anderem Tencent und NetEase Games wollen sich das angeblich zunutze machen. Auch die Grafikeinheit bietet weitere Neuerungen. Die Adreno-GPU unterstützt jetzt auch adaptives HDR und soll dank OLED-Alterungskompensation Einbrenneffekte auf OLED-Displays vermeiden. Das ist ein Algorithmus, der dafür sorgt, dass einzelne Pixel gleichmäßiger genutzt werden.
Die Adreno steuert die im Smartphone verbauten Bildschirme mit einer maximalen Auflösung von 4K bei 60 Bildern pro Sekunde, alternativ in QHD+ bei 144 Bildern pro Sekunde. Hardware-Decoder sind für Video in den Formaten H.265 und VP9 verfügbar. Mit HLG, HDR10, HDR10+ und Dolby Vision unterstützt die Grafikeinheit die Wiedergabe aller relevanten HDR-Varianten.
Schnellere CPU-Kerne
Aber auch auf der CPU-Seite des Smartphone-Chips gibt es Neues. Qualcomm übernahm den Gesamtaufbau mit drei Leistungsstufen und insgesamt acht Kernen vom Snapdragon 8 Gen 1, änderte aber teilweise die Anzahl der Kerne pro Tier.
Es bleibt bei einem Hauptkern, der auf dem ARM Cortex-X3 statt wie bisher auf dem Cortex-X2 basiert. Die maximale Taktfrequenz steigt von knapp 3 auf 3,19 GHz. Außerdem gibt es jetzt vier Performance-Kerne statt drei wie beim Vorgänger. Zwei sind Cortex-A710, die anderen beiden sind Cortex-A715. Der Grund für diese Verwechslung: Cortex-A715-Kerne bieten keine…