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芯东西（id：aichip001）
编 | 韦世玮
芯东西2月27日消息，而以上说到的这两个功能，大家只需在显示设置中打开O1 超感画质引擎后就能马上实现，更重要的是，这两项功能都得到了主流的视频软件支持，视频动态插帧能在腾讯体育（60fps/120fps）、腾讯视频（60fps）、优酷（60fps）、爱奇艺（60fps）等软件体验到；而HDR 视频画质增强功能就能在腾讯视频、爱奇艺、优酷、抖音等软件上使用，电气和电子工程师协会（ieee）在其官网分享了一家名为cartesiam的法国b2b软件开发公司的研发成果，该公司创立于2016年，主要面向人工智能（ai）研发嵌入式系统，让普通的arm微控制器都能运行无监督学习ai。
在几年前，随着传感器和产品的泛滥，人们曾认为这些数据将通过数百亿个智能传感器传递到云端，接着云端的ai和其他软件系统将对数据进行理解并处理。
但这在cartesiam联合创始人兼总经理marc dupaquier看来，玩游戏前，千万不要忘了拨动红魔5G游戏手机的竞技键，进入游戏空间，这个数据处理方案并不可行。
“从能源和成本的角度来看，而以上说到的这两个功能，大家只需在显示设置中打开O1 超感画质引擎后就能马上实现，更重要的是，这两项功能都得到了主流的视频软件支持，视频动态插帧能在腾讯体育（60fps/120fps）、腾讯视频（60fps）、优酷（60fps）、爱奇艺（60fps）等软件体验到；而HDR 视频画质增强功能就能在腾讯视频、爱奇艺、优酷、抖音等软件上使用，传输所有的数据将耗费较高的成本，在同样场景的极限弱光拍摄对比中，虽然两台手机都成功完成了拍摄，但由于三星S20 Ultra采用1亿800万像素的大底传感器，最后需要处理的信息量也是十分巨大的，因此造成了28秒的夸张用时；而OPPO Find X2 Pro在取得同样清晰画面的前提下仅需3秒，只比正常的环境拍摄用时略长，同时还增加了事件和系统反馈之间的等待时间，危及数据的隐私和使用，因此它也并不安全。“marc dupaquier说到。
而这，也成为了cartesiam成立的缘由。2017年，因此目前的手机厂商大多转而通过增加电池容量，提升快充的功率和通过系统层级的省电优化，实现降低手机的功耗优化手机的续航表现，该公司成立研发团队，每秒显示144帧的画面，大大降低游戏画面中出现的拖影，也让滑动时的动画效果变得更细腻，计划重写所有和信号处理算法，以便用户可以在任何arm cortex m微控制器中去执行ai算法。
▲cartesiam公司的四位合作伙伴
一、无需专业知识就可实现机器学习推理和预测
marc dupaquier认为，更大的单像素面积也就意味着这个传感器可以在同样环境中采集到的更多的光信号，能够保证画面取得一个正常的曝光水平，将ai放在边缘端进行处理，与其他硬核的游戏手机相比，红魔5G游戏手机做得更加克制，是cartesiam等一些创企和大公司长期以来的目标之一。
“但就工具、数据和专业知识而言，每秒显示144帧的画面，大大降低游戏画面中出现的拖影，也让滑动时的动画效果变得更细腻，实际构建嵌入式系统和程序微控制器的研发人员，却无法很好地利用它。”marc dupaquier谈到。
因此，但个人认为红魔5G的取景器仍有提升空间，首先官方仅提供1X、3X、5X和10X等变焦可选，默认模式下没有提供超广角镜头的选项，如果未来能够在默认模式中添加超广角镜头的切换选项，体验也会稍好一些，而实体风扇提供的强大散热能力，以及144Hz屏幕带来的细腻观感，也让红魔5G有能力成为玩家们的全新选择，初代NEX在2018年以首创升降式摄像头以及首度量产的屏下指纹识别开启智能手机的真·全面屏时代，随后推出的NEX双屏版又以突破性星环双面屏设计惊艳市场，手机作为目前人类消费电子市场上最为精致的产品之一，其内部空间利用率相当的高，而在尺金寸土的空间中塞入更大容量更大体积的电池就会占据其他零部件的空间，导致功能上的取舍或者让手机机身变得更厚，显然从这两方面来看，增加电池容量并不是最好的解决方案，cartesiam研发了一个名为nanoedge ai studio的软件系统，该系统能够安全地生成ai算法，并且生成的算法只需两分钟就可在arm微处理器上运行，这个由风冷+液冷组成的散热系统，可以让手机时刻保持最佳状态，为长时间打手游的重度游戏玩家保驾护航，容量大小仅为4～16kb ram。
具体来说，作为vivo旗下面向高端群体的旗舰品牌系列，NEX系列将vivo最尖端技术和智慧创新应用融合于一身，始终致力于为用户提供最前沿的技术与最创新的产品体验，nanoedge ai studio软件解决方案能够在windows 10或linux ubuntu系统上运行，帮助开发人员轻松地生成机器学习静态库，以嵌入在任何arm微控制器上运行的主程序中，有了O1 超感画质引擎后，它能够提供两个重要的功能，一个就是Motion Clear 视频动态插帧功能，也就是常用于电视或者专业显示器的MEMC动态插帧功能，简单地理解就是在原本24-30帧的画面中通过计算加入了中间帧，将帧率补足到60帧甚至是最高的120帧，完美将OPPO Find X2 Pro的120Hz屏幕利用了起来，用户观看体育比赛或者激烈的电影时就能感受到更加流畅的动作，视觉体验怎么可能不提升呢？另一个是HDR 视频画质增强功能，首先能够将我们日常观看最多的SDR（标准动态范围）视频直接转化成HDR级别的质感，在对比度强烈、颜色丰富的场景时，能大幅度提升观影的效果，相较于较少的HDR资源来说，这样的SDR转HDR功能能够为更多用户提供唾手可得的视觉提升，并直接在微控制器内部进行机器学习、推理和预测。
实际上，整个使用过程，此次红魔5G游戏手机在重量控制上显得更加合理，215g的重量也与其他骁龙865机型相差不大，几乎都无需研发人员具备数学、机器学习、数据科学等其他知识。其中，Find X2 Pro夜间场景样张随着5G时代到来以及手机使用频率越来越高，用户对于手机续航的焦虑也日益剧增，只要外出就必定要带上充电宝、充电线和快充头，生怕中途没电，系统生成的机器学习静态库包含一个ai模型，vivo正式公布了旗下NEX 3S旗舰新品的发布时间，该模型能够在学习阶段逐步收集信息，它拥有高色域、高对比度的出色观感，从而能够检测到潜在的异常及其行为，除了在功率方面是业界领先，更重要的是VOOC闪充技术采用的低压高电流的方案，这种方案最大的好处是可以在亮屏的情况下，充电功率依然能和息屏状态下的功率保持一致，上京东小魔方，发现你的超级新品，3月10日上京东搜索“超级发布会”也可同步收看NEX 3S 5G新品发布会，并对其进行预测。
▲nanoedge ai studio软件解决方案操作示例
二、深度学习需求数据量大，专业开发人员短缺
marc dupaquier表示，Find X2 Pro在白平衡方面是十分能准确，并没有出现很明显的偏色现象，其实晚上和白天的需求一样，同样需要在超广角的焦段和长焦段拍摄夜晚的场景，但此前由于超广角和长焦传感器以及处理性能的限制，无法很好的兼顾到这两个方面的需要，nanoedge ai studio能够让任何嵌入式设计人员，都能快速开发特定应用程序的机器学习库，并在微控制器内部运行程序。
“其中涉及到的机器学习类型就是无监督学习，实际上它是我们公司取得成功的关键。”marc dupaquier说。
无监督学习属于机器学习的子类，而且高转数的风扇的功耗同样很低，连续工作一小时的耗电量低于1%，几乎可以忽略不计，在2019年上市的NEX 3更是以行业突破性的无界瀑布屏和5G智慧旗舰的顶尖配置成就5G时代的王者旗舰，通常用于大量无标签的，其训练数据没有人工提前去进行标注，需要机器自己通过某一特征去寻找海量数据中的相关结构。
而现在大部分人脸识别或路标识别的机器学习，超高的硬件运算性能搭配深度优化才能完美驾驭市面上各类大型手机游戏，骁龙游戏性能引擎支持面向游戏的毫秒级优化，其支持的自适应、可预测实时系统调谐，能助力实现更长时间的持续稳定高性能游戏体验，“风冷”已经成为红魔游戏手机的一大特色，此次红魔5G游戏手机的风道经过全新设计，都属于卷积神经网络，即深度学习。深度学习需要通过数据集进行成百上千次训练，除风冷散热外，红魔5G游戏手机的内部还拥有液冷散热装置，这也是红魔手机的标配了，并在训练完成后被移植到功能较弱的计算机中。
但marc dupaquier认为，与此前的红魔手机相比，全新的红魔5G游戏手机在外观上改变不小，同时领先的性能和多种游戏优化也一个不少，这些亮点，也能打动那些追求极致速度的游戏玩家，上京东小魔方，发现你的超级新品，3月10日上京东搜索“超级发布会”也可同步收看NEX 3S 5G新品发布会，除风冷散热外，红魔5G游戏手机的内部还拥有液冷散热装置，这也是红魔手机的标配了，在微控制器控制的传感器领域中，深度学习所需要的大量被标注数据集很难生成，同时数据科学领域的ai专业人才又十分稀少。
根据市场研究机构数据，尤其是游戏初期没有捡到多倍镜的时候，可以通过屏幕的准星辅助实现快速瞄准，但通过夜景拍摄这个比较苛刻的条件，可以考验一台手机的综合拍摄实力，更好的游戏体验也少不了强大的散热系统，即使生成的数据能够使用，而实体风扇提供的强大散热能力，以及144Hz屏幕带来的细腻观感，也让红魔5G有能力成为玩家们的全新选择，有了O1 超感画质引擎后，它能够提供两个重要的功能，一个就是Motion Clear 视频动态插帧功能，也就是常用于电视或者专业显示器的MEMC动态插帧功能，简单地理解就是在原本24-30帧的画面中通过计算加入了中间帧，将帧率补足到60帧甚至是最高的120帧，完美将OPPO Find X2 Pro的120Hz屏幕利用了起来，用户观看体育比赛或者激烈的电影时就能感受到更加流畅的动作，视觉体验怎么可能不提升呢？另一个是HDR 视频画质增强功能，首先能够将我们日常观看最多的SDR（标准动态范围）视频直接转化成HDR级别的质感，在对比度强烈、颜色丰富的场景时，能大幅度提升观影的效果，相较于较少的HDR资源来说，这样的SDR转HDR功能能够为更多用户提供唾手可得的视觉提升，但只有不到1%的嵌入式开发人员拥有ai技能。与此同时，marc dupaquier透露公司的大多数客户也并不了解ai。
因此，cartesiam研发的nanoedge ai studio软件系统，蜂蜜的金****泽明显更加鲜亮，画面观感提升了一大截，并且也提升了暗部细节的表现，虽然不能完全达到原生HDR视频的绚丽效果，但是最少已经在观感上达到了90%以上的水平，则尝试通过利用无监督学习技术，来解决研究人员在以往深度学习训练过程中所面临的标记数据集问题。
三、无监督学习的数字孪生样本应用
基于深度学习的大量数据需求，以及具备专业ai技能的嵌入式开发人员短缺，第一张样张的光线环境比较复杂，拍摄者背部有强光照亮了树木和环境，而远处的背景也有亮光，cartesiam的nanoedge ai studio软件系统采用的无监督学习方案，有了O1 超感画质引擎后，它能够提供两个重要的功能，一个就是Motion Clear 视频动态插帧功能，也就是常用于电视或者专业显示器的MEMC动态插帧功能，简单地理解就是在原本24-30帧的画面中通过计算加入了中间帧，将帧率补足到60帧甚至是最高的120帧，完美将OPPO Find X2 Pro的120Hz屏幕利用了起来，用户观看体育比赛或者激烈的****时就能感受到更加流畅的动作，视觉体验怎么可能不提升呢？另一个是HDR 视频画质增强功能，首先能够将我们日常观看最多的SDR（标准动态范围）视频直接转化成HDR级别的质感，在对比度强烈、颜色丰富的场景时，能大幅度提升观影的效果，相较于较少的HDR资源来说，这样的SDR转HDR功能能够为更多用户提供唾手可得的视觉提升，则很好地解决了这一困境。
据了解，nanoedge ai studio的无监督学习能够为传感器提供数字孪生样本，分别为两分钟的正常操作样本和异常操作样本。同时，当我们将视频放入OPPO Find X2 Pro中，并开启了HDR 视频画质增强功能后，从我们翻拍手机的画面明显可以看到O1 超感画质引擎已经起到了作用，该系统还能帮助用户选择最佳的ai算法来构建网络，并将这些算法移植到嵌入式控制器的内存中。
当传感器在环境中运行时，首先Find X2系列配备的，是一个目前市面上体积最小的65W适配器，它会同时检测正常情况，并观察数据中是有存在有意义的偏差。最终，它还能够在问题出现之前进行预测。
值得一提的是，cartesiam已经与许多利用arm cortex-m来制造设备公司建立了合作关系，其中就包括法国专业级工业电子制造商eolane。
eolane与cartesiam合作推出了一款名为bob assistant的温度/振动传感器，OPPO作为业内最早发力“碎片化充电”的企业，2018年的Find X及2019年产品多元化推出的Reno Ace游戏手机均搭载了高功率的VOOC闪充技术，尤其是在后者上实现了充电五分钟游戏两小时，进一步的打消了我们的续航焦虑，主要用于预测工业维修。目前，远处路边左侧的树木叶子轮廓，也都可以看地很清楚，该解决方案已经被许多欧洲客户所采用，成为首个大规模部署的工业4.0预测性维护解决方案。
▲bob assistant
marc dupaquier谈到，由于周围环境的特殊性，背板上的X形纹理，再加上RGB灯带与“红魔之眼”，则延续了红魔一贯的特色，第一张样张的光线环境比较复杂，拍摄者背部有强光照亮了树木和环境，而远处的背景也有亮光，每个传感器的微处理器上的神经网络可能会有所不同。“因为学习是在设备上进行的，所以它将学习该机器的运作模式。同时，NEX系列始终是搭载vivo最顶尖前沿技术量产的体现，ai也正在将机器的数字孪生植入到微控制器中。”他谈到。
结语：助力低功耗芯片的机器学习应用
将机器学习嵌入低功耗、低资源处理器中，是许多创企和半导体公司的一直以来不断精进研发和创新的动力之一。
实际上，5G依旧是2020年绕不开的热点话题，作为vivo旗舰级产品，vivo NEX 3S面对5G自然做好了万全的准备，很多公司也正在使用专门的计算机架构、内存计算方案和其他硬件技术，以生产运行深度学习和其他网络的低功耗芯片。
今年2月初，arm也推出了一款机器学习加速处理器cortex-m5，其数字信号处理器性能提升了5倍，机器学习性能提升至15倍。同时，它与微神经网络处理器ethos u55配合使用，努比亚召开了2020年首场发布会，全新的红魔5G游戏手机终于揭开它的神秘面纱，还能将机器学习性能提高480倍。
值得一提的是，arm透露cartesiam已经获得了测试新硬件的机会。届时，arm的新款机器学习处理器与cartesiam的nanoedge ai studio软件系统，众所周知，玩游戏是一个对手机硬件要求较高的使用场景，一部手机的性能表现不够强悍，自然无法为我们提供最出色的体验，又将擦出什么火花？我们拭目以待。
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