Digital Foundry: jak Project Scorpio zrealizuje granie w 4K
Wieści z „tajnego” artykułu.
Trwa wyścig, którego metą jest granie w 4K. PS4 Pro jest już na rynku, ale wsparcie dla takiej rozdzielczości różni się z tytułu na tytuł. Otrzymujemy za to podstawowe technologie, umożliwiające obsługę dużej liczby pikseli nawet na względnie średnim GPU. Tymczasem Microsoft, po ogłoszeniu Project Scorpio na ubiegłorocznych targach E3, zaczął dzielić się z deweloperami informacjami o swoim podejściu do wsparcia 4K. Na zamkniętym portalu dla twórców pojawił się specjalny artykuł, o wiele mówiącym tytule: „Osiągnięcie 4K i skalowanie GPU w rodzinie urządzeń Xbox”. To fascynujący wgląd w plany firmy, a dowiadujemy się także nieco na temat samej konsoli. Znika chociażby pamięć ESRAM.
Małe zasoby bardzo szybkiej pamięci wbudowane w architekturę Xbox One miały „nadrabiać” niedostatki w przepustowości podstawowej puli DDR3 - rozwinięcie pomysłu eDRAM z układu graficznego X360. Choć ESRAM na pewno zapewnia ogromną prędkość, to było go po prostu za mało. Scorpio rezygnuje z tego elementu całkowicie, ale jednocześnie Microsoft sugeruje, by nadal go wspierać, ze względu na kompatybilność z Xbox One i Xbox One S.
„Ponieważ deweloperzy nie mogą wydawać gier tylko na Project Scorpio, optymalizacja z myślą o ESRAM pozostaje krytycznym punktem wydajności na platformach Microsoftu” - napisano w artykule.
Producent zapewnia, że stosowanie rozwiązań wymaganych do zmieszczenia się w limicie 32 MB ESRAM ma także inne korzyści, jak ogólne oszczędzanie pamięci, lepsze działanie na PC ze słabszymi kartami graficznymi czy łatwiejsze osiągnięcie 4K. Oczywiście, na PC (Microsoft traktuje komputery osobiste z Windows 10 jako jedną ze swoich platform) możliwe będzie wyjście poza limit 32 MB, czego można się spodziewać przy ramce obrazu wychodzącej poza 900p.
Już w naszej analizie po targach E3 sugerowaliśmy, że ESRAM będzie przeszłością na Scorpio, ale pozostanie przy procesorze właśnie ze względu na kompatybilność. Na targach mówiono przecież o przepustowości na poziomie 320 GB/s, znacznie powyżej możliwości ESRAM. W artykule wspomniano jedynie, że standardowa pamięć Scorpio wyprzedza możliwości tych pamięci.
Są też inne wskazówki na temat możliwości sprzętu. Ponownie padają zapewnienia o sześciu teraflopach, z mocą GPU większą 4,5 razy od Xbox One. Do tego cztery razy więcej L2 cache - to nowy detal, który sam w sobie mówi nam niewiele, poza tym, że architektura Scorpio bazuje co najmniej na linii Polaris od AMD. Możemy bezpiecznie zakładać, że - na wzór Sony - producent Xboksów może modyfikować zamawiane chipy. Korzystając także z rozwiązań, których nie ma jeszcze na rynku, z nadchodzącej rodziny AMD Vega włącznie - czy nawet dalej. Microsoft zdradza niewiele, pisząc jedynie o kompresji delta colour (DCC) wbudowanej w GPU, jak w PS4 Pro.
Artykuł koncentruje się nie na generowaniu mocy, lecz już na jej zastosowaniu. Jeden z akapitów sugeruje jednak, że konsola nie skorzysta z nowszych rdzeni Zen od AMD, co obserwatorzy sugerowali po targach CES w tym roku.
„Zdajemy sobie sprawę, że deweloperzy mogą nie chcieć przeznaczać dodatkowych zasobów GPU na rozdzielczość i nie narzucamy tego” - czytamy. „Aby stworzyć jak najlepszą grę, twórcy poświecą zapewne zasoby GPU na inne poprawki, jak jakość cieni, odbicia, filtrowanie tekstur czy zasięg rysowania obiektów. Inną opcją do rozważenia jest skalowanie płynności: grafika w 60 Hz, lecz CPU w 30 Hz, z interpolacją animacji.”
PlayStation 4 Pro oferuje kilka tytułów z trybami pozwalającymi na włączenie odblokowanej liczby klatek na sekundę, ale żaden z nich nie dubluje 30 FPS w stałe 60 klatek na sekundę bez pogarszania oprawy. Microsoft nie twierdzi, że na Scorpio coś takiego będzie możliwe, ale sugeruje pewien kompromis: elementy GPU w dwukrotnie wyższej prędkości oraz interpolowanie w CPU (czyli generowanie dodatkowej wartości „pomiędzy”, na bazie sąsiadów). Gdyby stosowano znacznie mocniejsze rdzenie Zen, takie coś nie byłoby potrzebne. Nie potrafimy wskazać żadnej gry, która korzystałaby z podobnego rozwiązania. Ten akapit pozwala jednak sądzić, że - wzorem PS4 Pro - wzrost mocy GPU w Scorpio nie idzie w parze z poprawkami w sferze CPU.
A Microsoft nigdy nie sugerował, że tak będzie. Wspominano o ośmiu rdzeniach w CPU, sugerując podkręconą wersję istniejącego układu. Następnie skupiono się już na istniejących grach w rozdzielczości 4K i wsparciu HDR. Artykuł także się na tym koncentruje. Wzrost mocy w stosunku 4,5x wydaje się wskazywać na płynne przejście z 1080p do 4K, ale prawda jest przecież taka, że większość tytułów na Xbox One działa w 900p. Skok do 4K to 5,76 razy więcej pikseli, a przecież deweloperzy - jak wspomniano - mogą chcieć poprawić nie tylko rozdzielczość.
Rozwój możliwości GPU w sferach innych niż generowanie pikseli może jednak pomóc także w osiągnięciu 4K. W artykule mowa o rosnącej efektywności rasteryzacji. Jest też przykład: jedna z gier Microsoftu - nie podano tytułu - przy przejściu z 1080p do 4K musi przetworzyć podobno „tylko” 3,5 razy więcej pikseli - nie 4x, jak wskazuje prosta matematyka.
Producent sugeruje także inne techniki, pisząc na przykład o połowicznej rozdzielczości oraz renderowaniu „rzadkim”. Ta pierwsza metoda jest dobrze znana i polega na zmniejszaniu rozdzielczości wyjątkowo wymagających efektów, podczas gdy reszta obrazu zachowuje stały rozmiar. Mowa najczęściej o dodatkach pełnoekranowych lub bazujących na przezroczystości, jak odbicia, cieniowanie powierzchniowe czy mało istotne źródła światła.
Renderowanie „rzadkie” także nie jest niczym nowym, zwłaszcza teraz - w epoce po premierze PS4. Mowa bowiem o metodzie, którą na naszych łamach określamy jako skalowanie szachownicowe. Microsoft nie tylko zachwala to rozwiązanie, ale posiłkuje się nawet osiągnięciami Ubisoftu w Rainbow Six Siege. Dość powiedzieć, że pada wzmianka o pewnej prezentacji, którą pokazywał nam także Mark Cerny, podczas wywiadu na temat konsoli Sony. Od tego czasu poczyniono oczywiście znacznie postępy, także na PC - co udowodniło choćby Watch Dogs 2.
Firma zaleca także stosowanie dynamicznego skalowania rozdzielczości, w zależności od obciążeń GPU i ewentualnych opóźnień w generowaniu kolejnej klatki obrazu. Microsoft zapewnia, że dzięki możliwościom DirectX 12 takie rozwiązanie zadziała na PC, Xbox One, Xbox One S oraz Project Scorpio.
Na pierwszy rzut oka lektura artykułu może sugerować, że nie dostaniemy sprzętu do „prawdziwego 4K”, jak obiecywano na i po targach E3. W praktyce materiał potwierdza jednak, że tytuł first-party bez większych problemów przeszedł z 1080p do natywnego 4K (stawiamy na silnik serii Forza). Producent zdaje też sobie sprawę, że moc GPU to nie tylko liczba pikseli na ekranie.
Prawda jest taka, że wymieniane w tekście techniki renderowania obrazu przetestowano już w bojach - na PS4 Pro. Rise of the Tomb Raider, Horizon Zero Dawn czy Days Gone to „rzadkie” renderowanie czy też skalowanie szachownicowe, a Call of Duty: Infinite Warfare stosuje w jakieś formie niemal wszystkie triki, jakie opisał Microsoft. Dodatkowe moce obliczeniowe Scorpio, połączone z bardziej doświadczonymi deweloperami, mogą przełożyć się na mniejszą liczbę portów 1440p, jak obecnie na PlayStation 4 Pro.
Warto dodać, że przywoływany tekst datowany jest na krótko po ogłoszeniu konsoli na E3 w ubiegłym roku. Oficjalnie potwierdza brak ESRAM, większe cache L2 i wsparcie dla technologii kompresji pamięci. Do tego wiemy tyle, ile powiedział Microsoft: przepustowość 320 GB/s i osiem rdzeni procesora. Jest też ilustracja płyty głównej wskazująca na 12 GB GDDR5. Czas pokaże, jak będzie wyglądała ostateczna specyfikacja, ale taki zbiór wskazówek - dodając do tego wieści ze strony AMD - pozwala oczekiwać wydajnego sprzętu, sprawnie celującego w 4K.