واحد خبر mobile.ir : شرکت گوگل نزدیک به سه هفته پیش از دو اسمارت‌فون پیکسل 2 و پیکسل 2 ایکس‌ال رونمایی کرد. این دو اسمارت‌فون بلافاصله در صدر لیست DxOMark به‌عنوان بهترین کمرافون‌های بازار جای گرفتند. قابلیت‌های تصویربرداری این دو گوشی اما ظاهرا فراتر از آن چیزی‌ست که در حالا حاضر ارائه شده چرا که گوگل چندی پیش از حضور چیپ‌ست جداگانه‌ای در این گوشی‌ها پرده برداشت که Pixel Visual Core نامیده شده و اولین تجربه گوگل در ساخت SoCهای اختصاصی موبایل به حساب می‌آید. این چیپ‌ست برداشت تصاویر HDR+ را در گوشی‌های پیکسل 2 تا 5 برابر سریع‌تر از قبل کرده و در مقایسه با پروسسورهای معمول موبایلی تا یک دهم انرژی کمتری نیز مصرف کند. این ویژگی هنوز فعال نشده و با اندروید 8.1 ارائه می‌شود.

گوگل Pixel 2 XL

گوگل از مدتی پیش در حال تحقیق و توسعه روی نوع خاصی از عکاسی با طیف دینامیکی بالا به نام HDR+ است که در آن نه‌تنها وظیفه معمول تصاویر HDR یعنی اختصاص نور بیشتر به سوژه‌های درون سایه و تاریکی برآورده می‌شود بلکه در زمینه عکاسی در نور کم نیز حرف‌های فراوانی برای گفتن دارد. چیپ‌ست جدید گوگل که ظاهرا در همکاری با شرکت اینتل طراحی شده است، دقیقا روی همین حوزه یعنی HDR+ تمرکز کرده و در معرفی آن به امکان گسترش حوزه دسترسی HDR+ به چالش‌برانگیزترین سوژه‌ها با بکارگیری یادگیری ماشینی با حداقل تأخیر و مصرف انرژی پایین اشاره شده است. بدین‌ترتیب می‌توان انتظار داشت که در آینده با حضور این قطعه سخت‌افزاری جدید در گوشی‌های پیکسل 2 و پیکسل 2 ایکس‌ال، ویژگی HDR+ به صورت خودکار با توجه به نوع صحنه بهبود قابل توجه‌ای را به تصویر اعمال کند. فعال شدن این ویژگی البته به حضور نسخه 8.1 پیش‌نمایش توسعه‌دهنده‌گان (developer preview) از اندروید موکول شده و تا آن زمان شرایط به روال سابق خواهد بود.

قطعه بنفش‌رنگ چیپ‌ست Pixel Visual Core

استفاده از پردازشگرهای کمکی یا اصطلاحا co-processorها در کنار پروسسور اصلی دستگاه ایده تازه‌ای در دنیای موبایل نیست و پیش از این شرکت‌های مختلفی از جمله کوالکام از این ایده برای بهبود عملکرد پردازنده‌های خود بهره گرفته‌اند که پروسسور سیگنال تصویر (ISP) و پروسسور سیگنال دیجیتال (DSP) از جمله همین موارد به حساب می‌آیند. در همین راستا گوگل نیز برای کمک به پردازنده اصلی و بهبود پردازش تصویر در پرچمداران جدید خود واحد‌های پردازش تصویر (IPU) مستقلی را در نظر گرفته که در حالت عادی برای پرهیز از هرگونه تأخیر در عملیات انتقال داده باید در تماس مستقیم با CPU و GPU قرار داشته باشند اما این امر به دلیل ناممکن بودن تغییر در پروسسور اصلی دستگاه (برای جای‌گذاری این IPUها) وجود نداشته و گوگل به ناچار راهی جز ساخت یک چیپ‌ست جدید برای قرار دادن این واحد‌های پردازش تصویر نداشته است؛ این SoC که Pixel Visual Core نامیده می‌شود به صورت یک واحد مستقل عمل کرده و اطلاعات را به صورت یکجا با پروسسور اصلی (در اینجا Snapdragon 835) تبادل می‌کند.

در تصویر منتشر شده از Visual Core، مجموعه کاملی از اجزای پردازشی، کنترلر و حافظه دیده می‌شود که مستقل بودن این مجموعه را بار دیگر یادآور می‌شود. یکی از بخش‌های این مجموعه حافظه LPDDR4 آن است که با کمک آن خواندن و نوشتن سریع و بلافاصله دیتا بدون نیاز به استفاده از حافظه اصلی فراهم می‌شود. در بخش پایین همین قسمت نیز به باس ارتباطی PCIe بر می‌خوریم که امکان تبادل سریع اطلاعات با پروسسور خارجی را بوجود می‌آورد. در بالا یک هسته تکی مبتنی بر طراحی پردازنده‌های ARM A53 قرار دارد که ارتباطات ورودی و خروجی با چیپ‌ست اصلی را کنترل می‌کند و در سوی دیگر نیز IPUهای اصلی قرار دارند.

تصویر Visual Core زیر میکروسکوپ

این چیپ‌ست از 8 واحد پردازش تصویر یا IPU‌ تشکیل شده که به گفته گوگل هریک درون خود 512 واحد محاسبه و منطق (ALU) دارند و در کنار هم می‌توانند در هر ثانیه 3 تریلیون عملیات مختلف را بدون تأثیرگذاری منفی روی مصرف انرژی به سرانجام برساند. برای نمونه یک هسته معمول ARM Cortex-A73 درون یک پروسسور موبایلی پیشرفته تنها دارای دو واحد محاسباتی پایه و واحد‌های بارگذاری/ذخیره (load/store) و واحد‌های ممیز شناور (FPU) است. این حجم بالای توان محاسبانی در پروسسور جدید گوگل به صورت مشخص برای انجام عملیات متعدد ریاضی در پیکسل‌های تصویر به کار می‌رود و از این رو به سرعت بسیار بیشتری در مقایسه با پروسسور اصلی برای بهبود تصویر دست می‌یابیم. یک نکته ظریف دیگر در این میان که به کارایی و بهره‌وری بالاتر واحد‌های IPU در گوشی‌های پیکسل 2 منجر می‌شود هماهنگی بالای بخش‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری دستگاه با یکدیگر است که در طی آن نرم‌افزارهای گوگل قادر به کنترل جزئیات بسیار بیشتری از این سخت‌افزار جدید در مقایسه با پروسسور اصلی دستگاه هستند. برای تسهیل راه برنامه‌نویسان و اعمال کنترل هرچه بیشتر روی این قسمت، کامپایلر جدیدی از سوی گوگل معرفی شده که از زبان برنامه‌نویسی Halide برای پردازش تصویر و از TensorFlow برای یادگیری ماشینی بهره می‌برد.

در یک توصیف ساده‌تر چیپ‌ست جدید Visual Core گوگل قادر به انجام اعمال ریاضی پیچیده و سنگینی بوده و تحلیل حجم زیادی از دیتای وارده از سمت دوربین گوشی توسط این قطعه انجام می‌شود. از جمله این تحلیل‌ها می‌توان به تحلیل رنگ، کاهش نویز، تغییر شارپ‌نس و به ویژه الگوریتم HDR+ اشاره کرد.

تصویر گرفته شده با دوربین Pixel 2 با یک اپلیکیشن جانبی - تصویر سمت راست با HDR+ همراه با Visual Core

با اینکه هنوز چیپ ویژاوال کور در گوشی‌های سری Pixel 2 فعال نشده است اما گوگل هم‌اکنون در برخی از ویژگی‌های دوربین پیکسل 2 و پیکسل 2 ایکس‌ال از الگوریتم‌هایی برای تحلیل تصویر بهره می‌برد که با فعال شدن ویژوال کور، مطمئنا ‌سرعت و کیفیت آنها بسیار ارتقاء پیدا خواهد کرد. از جمله این موارد می‌توان به فناوری یادگیری ماشینی و الگوریتم شبکه عصبی در ساخت افکت عمق میدان (بوکه) با تنها یک دوربین در گوشی‌های پیکسل 2 و پیکسل 2 ایکس‌ال اشاره کرد که در طی آن با کمک سیستم Dual Pixel اتوفکوس تشخیص فاز، اطلاعات عمق تصویر شناسایی شده و پس از جدا شدن سوژه اصلی از پس‌زمینه، میزان محو شده‌گی مورد نیاز برای اعمال به پس‌زمینه نیز تعیین می‌شود.

نگاه گوگل به مقوله برداشت تصویر در پیکسل 2 و پیکسل 2 ایکس‌ال با معرفی Visual Core از حد معمول و متعارف این رده فراتر رفته و این بار گوگل، علاوه بر بهبود مشخصات سخت‌افزاری دوربین‌ و مواردی مثل کیفیت لنز و سنسور، در پشت صحنه نیز با طراحی و ساخت یک پروسسور جداگانه، تمامی رقبای بالقوه این کلاس را به چالش فراخوانده است. راه‌حل ارائه شده توسط گوگل به نوعی میانبری برای دور زدن محدودیت‌های پروسسورهای موبایلی در زمینه پردازش تصویر به حساب آمده و شاید در آینده از این شیوه برای قدرتمندتر ساختن هرچه بیشتر دیوایس‌های گوگلی در زمینه‌های مهم دیگر نیز استفاده شود.