เกิดความสับสนอยู่ไม่น้อยหลังจากที่ Huawei ได้ปล่อยทีเด็ดอย่าง GPU Turbo จนเกิดกระแสในวงการมือถือ เพราะมันทำให้มือถือเครื่องเดิมมีประสิทธิภาพด้านกราฟิกดีขึ้น จึงเกิดคำถามมากมายว่ามันเป็นไปได้จริงหรือที่มือถือเครื่องเดิมจะทำได้ดีขึ้น ทั้งที่แบรนด์คู่แข่งก็ใช้ GPU ตัวเดียวกัน และค่ายอื่นจะได้รับอานิสงส์นี้ด้วยหรือไม่อย่างไร
Highlight
- GPU ในแง่ Hardware ทางฝั่ง Android ส่วนใหญ่คือ ARM Mali ที่ประสิทธิภาพแย่ เล่นเกมหนักๆ ไม่ลื่น มีเพียง Qualcomm Snapdragon ที่ใช้ Adreno และโดดเด่นกว่าค่ายอื่น
- ฝั่ง Software มี API คือ OpenGL ที่รองรับ Android ทุกเครื่องแต่เก่าและประสิทธิภาพแย่กว่า Vulkan ที่ใหม่กว่าแต่ไม่ได้มีบนทุกเครื่อง
- บางเกมไม่สามารถตรวจสอบได้ว่ามือถือรองรับ API ตัวไหน จึงเลือกใช้ OpenGL เพื่อความมั่นใจว่าจะเปิดเกมได้อย่างแน่นอน
- ทางผู้ผลิตมือถือและเกมได้ร่วมมือกันเพื่อแก้ปัญหาที่เครื่องไม่รู้จัก Vulkan
- ข่าวลือที่ว่า GPU Turbo เป็นแค่การเขียน Software บังคับให้ใช้ Vulkan ไม่เป็นความจริง เพราะ GPU Turbo คือ Algorithm จำแนกชิ้นส่วนของแต่ละเฟรมเพื่อค้นหาส่วนที่ซ้ำ และ Render เฉพาะส่วนที่ไม่ซ้ำ เพื่อประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและประหยัดพลังงานกว่าเดิม
เรื่องราวความเข้าใจผิดที่ลุกลามในช่วงนี้ ส่วนหนึ่งเกิดจากความเชื่อที่ว่า GPU Turbo คือการเขียน Software เพื่อบังคับให้เกมเลือกใช้ Vulkan API ซึ่งไม่เป็นความจริงแต่อย่างใด ซึ่งต้นตอของความเข้าใจผิดนี้เกิดจากการที่ Huawei P20 Pro เจอปัญหาเฟรมเรทตกในเกม RoV เนื่องจากเกมเลือกใช้ OpenGL ES 2.0 แทนที่จะเป็น Vulkan โดย Huawei ได้ทำการแก้ไขปัญหาด้วยการร่วมมือกับค่ายเกม พร้อมกับพัฒนา GPU Turbo ที่ล้ำไปอีกขั้น
ทำความรู้จัก GPU บนมือถือในปี 2018
- ARM Mali GPU ตัวพื้นฐานจากผู้ออกแบบ CPU ARM ใช้บนชิปหลายๆ รุ่นที่ไม่ได้ออกแบบ GPU เอง เช่น MediaTek, Exynos ของ Samsung และ Kirin ของ Huawei ในสมัยก่อนมักโดนครหาว่าคุณภาพไม่ดี แต่ในปัจจุบันปรับปรุงขึ้นมาก
- Adreno เริ่มแรกใช้ชื่อว่า Imageon พัฒนาขึ้นมาโดยบริษัท ATI Technology หลังจากโดน AMD ซื้อก็ได้ขายต่อให้ Qualcomm และเปลี่ยนชื่อเป็น Adreno ซึ่งเป็นการนำคำว่า Radeon มาสลับตัวอักษร และถูกใช้ในชิปเซ็ต Snapdragon ของ Qualcomm ทุกรุ่น และได้รับการไว้วางใจว่าเป็น GPU ที่เหมาะกับการเล่นเกมที่สุดบน Android
- PowerVR หลายคนน่าจะคุ้นกับชื่อนี้ เพราะเขาเคยทำ GPU บน PC มาก่อน ก่อนจะผันตัวมาทำ GPU ที่เน้นใช้พลังงานน้อย รวมถึง GPU บนมือถือโดยถูกใช้บน Samsung Galaxy S4 และ Apple iPhone เรื่อยมาจนถึง iPhone 7
- Apple GPU ไม่ต้องบอกก็รู้ว่าของเจ้าไหน Apple เริ่มใช้ GPU ของตัวเองใน iPhone 8 และ iPhone X เป็นต้นมา เพื่อที่จะได้สามารถควบคุมได้ทุกส่วนตั้งแต่ฮาร์ดแวร์ยันซอฟต์แวร์
สิ่งที่เราเรียกติดปากว่า CPU บนมือถือนั้นไม่ถูกซะทีเดียว เพราะความจริงแล้วมันคือสิ่งที่เรียกว่า SoC หรือ System On Chip ที่ไม่ได้มีแค่ CPU เนื่องจากมือถือมีขนาดเล็กเลยต้องย่อชิปทุกอย่างมาไว้ที่เดียวกัน รวมถึง GPU ด้วย ดังนั้นถ้าจะเรียกให้ถูกต้องบอกว่า SoC Exynos, SoC Snapdragon, SoC Kirin ฯลฯ แต่ในแง่ความสะดวกของการสื่อสาร จะเรียกว่า CPU ก็ไม่ว่ากัน
Vulkan และ OpenGL คืออะไร
ทั้ง 2 สิ่งนี้คือ API สำหรับการเรนเดอร์ภาพ 2 มิติ และ 3 มิติ ที่ทำงานได้หลายแพลตฟอร์มและหลายภาษา เพื่อให้นักพัฒนาสามารถเขียนซอฟต์แวร์ให้สั่งการ Hardware ได้อย่างง่ายๆ
มาตรฐานกราฟิก OpenGL นั้นดูแลโดย Khronos ซึ่งเป็นบริษัทไม่แสวงผลกำไร ทาง Khronos เริ่มรู้สึกว่า OpenGL เริ่มล้าสมัย จึงเปิดตัวมาตรฐานกราฟิกยุคใหม่และตั้งชื่อว่า Vulkan ที่ถูกออกแบบใหม่หมด
Vulkan ถูกออกแบบมาเพื่อ GPU ในยุคปัจจุบันที่มีความหลากหลาย รวมถึง GPU บนอุปกรณ์พกพาด้วย ดังนั้นสถาปัตยกรรมของ Vulkan จึงต่างจาก OpenGL อยู่ไม่น้อย โดยที่ Vulkan ถูกออกแบบให้ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการสื่อสารและควบคุม GPU เท่านั้น ลดภาระที่ไม่จำเป็นโดยให้แอพเป็นตัวสั่งการ Hardware ระดับล่างแทน นอกจากนี้ Vulkan ยังรองรับ GPU multi-core อีกด้วย
นี่คือส่วนหนึ่งที่ทำให้เกิดความต่างบนมือถือแต่ละรุ่น ที่แม้สเป็กจะจัดเต็มแต่กลับเล่นเกมกระตุก โดยเฉพาะมือถือที่ไม่ได้ใช้ SoC Snapdragon ก็เพราะบางเกมไม่สามารถตรวจสอบได้ว่า GPU รองรับ API ตัวไหนบ้าง จึงเลือกใช้ OpenGL ES 2.0 ซึ่งเป็นมาตรฐานเก่าที่ GPU ทุกตัวรองรับ แทนที่จะเป็น Vulkan ที่ใหม่กว่า เพื่อความมั่นใจว่าจะสามารถเล่นเกมได้อย่างแน่นอน แต่ก็ต้องแลกมาด้วยประสิทธิภาพที่ลดลง
ซึ่งปัจจุบันผู้พัฒนาชิปต่างๆ ก็เริ่มจับมือกับบริษัทเกม เพื่อปรับแต่งเกมให้เหมาะกับชิปของตัวเองมากขึ้น
GPU Turbo เทคโนโลยีเพิ่มประสิทธิภาพ GPU จาก Huawei
Huawei เป็นแบรนด์ที่ผลิตชิปใช้เองคือ Kirin โดยมีส่วนของ GPU คือ Mali ที่โดนข้อครหาไม่ต่างจากแบรนด์ส่วนใหญ่ที่ไม่ใช่ Snapdragon ว่าเล่นเกมได้แย่ ซึ่งปัญหาส่วนหนึ่งก็เกิดจากการเลือกใช้ Graphic API ของเกมด้วย การแก้ปัญหาเบื้องต้นของ Huawei คือการร่วมมือกับบริษัทเกมใหญ่ๆ เพื่อปรับแต่งเกมให้เหมาะกับ Kirin
แต่ที่ฮือฮาสร้างกระแสได้ก็คือ Huawei เลือกปรับปรุง Lower system ของ Graphic Framework ใหม่ โดยใช้หลักการที่ว่าภาพบนหน้าจอแต่ละเฟรมไม่ได้เปลี่ยนไปทุกส่วนของภาพ จึงสร้างอัลกอริทึมใน GPU Driver ให้จำแนกส่วนที่ต่างกันในแต่ละเฟรม แล้วเรนเดอร์ใหม่เฉพาะส่วนที่จำเป็นเท่านั้นเพื่อลดการทำงานของ GPU
ผลลัพธ์ที่ได้ทำให้ประสิทธิภาพของการประมวลผลกราฟิกเพิ่มขึ้นสูงสุดถึง 60% และลดการใช้พลังงานได้สูงสุดถึง 30% และผลทดสอบที่ออกมาก่อนหน้านี้ทำให้มือถือรุ่นกลางๆ ของค่ายสามารถเอาชนะเรือธงบางรุ่นได้เลย
การที่ Huawei เลือกแก้ปัญหาด้วย Software ทำให้มือถือรุ่นเก่าได้อานิสงส์ไปด้วย อย่างเช่นเรือธงก่อนหน้านี้อย่าง Huawei P10 และ Huawei Mate 9 รวมถึงรุ่นอื่นๆ ด้วย
อาจบอกได้ว่าการที่มือถือจะลื่นไหลและเล่นเกมได้ดี เกิดจากหลายส่วนประกอบกัน และเป็นอีกครั้งที่ GPU Turbo แสดงให้เห็นความสำคัญของ Software ที่ทำให้เกิดผลลัพธ์ที่ต่างกัน แม้ว่า Hardware ตัวเดียวกันแต่ถ้ามีการจัดการ Software ที่ดีกว่าก็ทำให้เกิดผลลัพธ์ที่ดีกว่าได้เช่นกัน
UPDATE 19/07/2018
ผมได้สอบถามเพิ่มเติมไปยังทีมงาน Huawei เรื่องหลักการทำงานของ GPU Turbo ที่แท้จริง และได้คำตอบว่ายังไม่สามารถเปิดเผยเรื่องนี้ได้ แต่ก็รับรู้ถึงข่าวที่มีการใช้หลักการ AI เพื่อลดภาระการเรนเดอร์เฟรมที่ซ้ำกัน
แต่สิ่งที่บอกได้เบื้องต้นคือ GPU Turbo เกิดจากการทำงาน 3 ส่วนอันเนื่องมาจาก Huawei ผลิต SoC Kirin เอง รวมถึงทำ EMUI และการจับมือกับผู้ผลิตเกม ทำให้สามารถควบคุมได้ตั้งแต่ต้นทางจนถึงปลายทาง จึงสามารถรีดประสิทธิภาพกราฟิกได้ดีกว่าเดิม
นอกจากนี้ GPU Turbo เป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น เพราะเป้าหมายที่แท้จริงคือการพัฒนากราฟิกในระดับ AR, VR, 3D UI และ Animation Rendering
- Game Suite ที่เป็นแอพสำหรับรีดประสิทธิภาพเกม
- GPU Turbo เป็นตัวเร่งประสิทธิภาพให้สูงกว่า Game Suite
