Arm 中國從 2018 年 11 月在烏鎮世界互聯網大會上揭開首款自研 IP “周易”面紗後，自研處理器 IP 之路是一路不回頭地高速向前駛。
繼周易之後，這兩年來陸續看到物聯網設備信息安全IP“山海”、物聯網應用處理器 IP “星辰”相繼問世。2020 年 12 月初，Arm 中國再度帶來第四款中國本土團隊自主研發的 ISP 處理器“玲瓏”。
“玲瓏”是一款多媒體產品線。其中，首款產品“玲瓏” i3 / i5 系列 ISP 處理器是由 Arm 中國本土團隊自主研發，強調降噪、清晰度和寬動態等指標上的表現，主要鎖定安防監控、AIoT、智能汽車等領域的視頻、圖像處理工作。
Arm 中國研發常務副總裁劉澍指出，“玲瓏” ISP 處理器是依照不同場景的數據處理需求，來劃分為多個系列產品。
i3 系列主要針對低功耗的輕量級應用場景，支持 2K 視頻處理及單路視頻信號接入處理；i5 系列主打中高端市場應用，支持 4K 視頻及多路視頻信號接入處理。
目前，“玲瓏” i3 / i5 ISP 處理器均已可向客戶交付。
有關美出口管制禁令
既然強調中國本土研發，那是否會受到美國出口管制條例的鉗制？
劉澍對問芯Voice 解釋，整個進出口管制的規則是不斷變化的，不光是國外有進口管制，中國也提出相關法案，所以我們的產品會經過非常詳細的法律分析，由工程團隊將設計的具體情況反饋給內、外部的法務部以及外部的顧問。在目前的進出口的管制規則下，這項產品不受美國進出口管制限制。未來規則若有變化，也會持續依法依規做數據和法務分析。
由於 Arm 中國積極自主研發，與“中國芯”站在同一陣線，外界也好奇除了處理器IP之外，在芯片佈局是否會有進一步延伸？
劉澍表示，Arm 中國始終堅持做一個技術起點的角色，協助 IC 設計公司打造自己的芯片，不會去觸碰芯片生產。
被問到 Arm 中國這次推出的“玲瓏”系列，與 Arm 的 Mali 處理器之間的差異為何？
劉澍指出，Arm 的 Mali C 系列產品線也是 ISP 處理器 IP，主打的市場非常高端，例如 Mali C 系列是目前唯一通過車規認證的 ISP 產品; 而玲瓏鎖定的是中國市場，主要是展現多場景、高效能的特點。
由於兩者都是經過 Arm Cortex 框架認證，未來使用 Arm 的 ISP 客戶要轉移到玲瓏 ISP ，預計遷移的成本不會太高。
另一個特點是，Arm 中國做每一款處理器 IP 時，都會強調客戶的可配置化、可訂製性; 像是之前的“星辰” CPU 有用戶自定義指令集、“周易” AIPU 會有人工自定義的算子，這款”玲瓏” ISP 產品也是一樣。
ISP 產品包含非常複雜的降噪、寬動態的處理，因此會在各個領域上給用戶一定的選擇空間，甚至還有一些客戶定製的接口存在。整體來看，“玲瓏”不會只針對某一兩個領域，而是針對很多不同的場景、傳感器、模組、光線以及周邊環境。
本土團隊歷時兩年研發
劉澍進一步分析，除了 ISP 圖像處理技術之外，未來也會有 Video Codec 等技術，多媒體產品系列將和 Arm 與 Arm 中國的 CPU 系列、GPU 系列，AI 產品系列、顯示產品系列成為整體系統的解決方案。
從一個視頻流到 ISP 的輸入，再到 GPU 的處理、VPU 解析、AI 在裡的分析和運算，到最後的解析和輸出，整個數據流在 SoC 裡面是個非常複雜的過程，單靠一個單點產品在今天已不是對視頻處理的最佳方式。
以系統的層面來看，從前端前處理到後處理，到中央的運算分析，要把它們當成一個整體來看，同時再疊加安全性、隱私性、內容管理性等特色。
劉澍指出，“玲瓏”是 Arm 中國組建本土團隊，歷時2年多所自主研發而成的產品，主要是看中視頻圖像處理 ISP 被廣泛應用於智能安防、AIoT、智能汽車，同時也因為看到中國 ISP 市場呈現迅猛增長、需求多樣的特徵。
他進一步指出，Arm 中國在深圳和上海的辦公室也建立了非常專業的圖像和光學實驗室，價值數百萬的設備也是在新冠疫情期間進口並幫助客戶來進行調試的，目前已經申請了超過 10 項專利，其中有5項已經獲得了批准。
過去 ISP 只會給人眼看，只關注拍照是否好看，未來攝像頭是無處不在的，不光是手機拍照攝像頭、車載攝像頭、安防監控攝像頭等各種場景都有，數量是以前的 10 倍甚至是 100 倍。因此，ARM 中國希望設計一款 ISP 來適配不同的場景。
“玲瓏” ISP 系列首先推出的是兩款產品，這兩款產品之間有一定的差異和依賴關係。
“玲瓏”的 i3 系列是針對低功耗的輕量級應用場景，i5 系列主打中高端市場應用，未來“玲瓏” ISP 處理器也將以更多差異化的產品系列，追求全面覆蓋市場。
中高級 ISP 為“玲瓏” i5 系列：
能達到 800 萬像素、60fps 的實時處理速度，在臺積電 16nm 工藝水平上綜合時鐘頻率可以跑到 600MHz。
再者，支持非常寬動態的實施，包括支持 DOL 2 / 3、stagger 2 / 3 的處理、不同幀之間的縫合和拼接、以及支持傳統的 HDR 和數字化 HDR 處理技術。
在降噪領域，包括有亮度降噪、色度降噪、時域降噪，特別是通過3DNR，多幀圖像融合的方法實現很好的降噪效果。
輕量級的 ISP 為“玲瓏” i3 系列：
可以廣泛應用於家居、AIoT 領域。它的時鐘綜合頻率大概在 400MHz 左右，能夠達到 500 萬像素、60fps 的實時處理效果。
“玲瓏” i3 / i5 ISP 處理器具有以下技術亮點：
• 硬件架構靈活可配置，客戶可自行選配可選模塊進行集成
• 多元的工作模式，可兼容線性、原始/壓縮的 HDR 數據，單路及多路攝像頭輸入，支持超高分辨率分屏處理
• DMA 接口數據輸入輸出模式可配，可在 ISP 多個節點輸出不同格式的數據
• 軟件 API 接口豐富，圖像效果調試流程簡易、清晰
• 提供豐富的軟硬件參考設計，如標定工具、調優工具和 MIPI 轉 DVP 數字電路等
在前期市場反饋中，“玲瓏” i3/i5 ISP 處理器在業界看重的寬動態處理效果和信噪比處理水平上表現優異。
Arm 中國分析，“玲瓏” i3 / i5 ISP 處理器達到了像素級的局部寬動態自適應提升，並採用多尺度、多級降噪技術，以支持2D/3D自適應降噪。同時，“玲瓏” i3 / i5 ISP處理器也設置了系統中斷和調試接口，具有低延時、低系統帶寬的特點，可對圖像質量進行調優技術支持。
未來，“玲瓏”ISP處理器的信號處理能力還可以與AI處理器相結合，在智能安防等領域達成AI+ISP的強大效果。
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