Jak silne będą nowe konsole?

Od kilku generacji już się nie oszukuję – MS oraz Sony są skupione na aspektach technologicznych, a ich nowe konsole nie rozwijają za bardzo interakcji. Chciałbym wierzyć, że nadchodzący DualSense dużo tu wniesie, natomiast przeszłość mówi co innego. Niemniej jednak szykują się spore zmiany na polu technologicznym – więcej mocy obliczeniowej. Ale czy tej mocy na pewno będzie więcej, niż jest dziś? 

Wpływ na moc obliczeniową sprzętu ma wiele czynników, lecz w przypadku urządzeń pod gry kluczowa jest moc obliczeniowa GPU (procesora graficznego), a dopiero później możliwości CPU (przynajmniej w większości tytułów) oraz innych podzespołów.

Najprościej byłoby wstawić tu tabelkę porównującą moc GPU nowych oraz starych konsol, wyrażoną we flopach, lecz to nie ujmuje dwóch ważnych aspektów:

- tego, na co ta moc jest przeznaczana (poza obliczeniami geometrycznymi, jest rozdzielczość, Raytracing, FPS itd.). Np. co nam po tym, że Xbox One X ma 6 tflopów (Xbox One S 1,4 tflopa), skoro dla One S średnia domyślna rozdzielczość to ok. 900p, a dla One X to trochę poniżej 2160p.

- tego, jak moc jest wykorzystywana w ramach danej architektury. Wpływ architektury na moc najlepiej tłumaczy ">DF - obejrzyjcie

Wystarczy spojrzeć na przeskok z architektury GCN 5.0 na RDNA 1.0, gdzie karta graficzna z tą pierwszą architekturą i mocą obliczeniową 13,7 Tflopa, może być słabsza w wielu grach od karty w nowszej architekturze z mocą obliczeniową 9,75 Tflopa (RDNA to nowa rodzina architekturalna u AMD, która jest następcą poprzedniej GCN). Także, pomimo tego, iż Xbox Series S wydaje się słabszy od Xboxa One X, w rzeczywistości będzie sobie lepiej radził z nowymi grami (Xbox Series X/S to architektura RDNA 2.0; natomiast Xbox One X to GCN 2.0). Należy zaznaczyć, ze GPU w PS5 oraz Xbox series X mają różna konstrukcję (nie tylko moc obliczeniową, lecz liczbę jednostek obliczeniowych) i wszystko wskazuje, że układ graficzny w konsoli Microsoftu będzie zauważalnie wydajniejszy.

Sporządziłem natomiast tabelkę, która ukazuje problem tego, na co jest dziś przeznaczana spora część mocy (przypominam tylko, że giga to 109).

*moc WiiU oraz Switcha wg wyliczeń dla dwóch poleceń powinna wynosić odpowiednio 176 Gflopów oraz 393 Gflopów, natomiast większość źródeł (błędnie czy nie) podaje wyższą wartość.

Oczywiście, rozdzielczość gier na konsolach często bywała różna. Np. Xbox One S niemalże równie często jak 1080p używał rozdzielczości 900p lub ucinał linie w jednej z osi (np. 1440x1080), czy też korzystał z dynamicznych rozdzielczości (Halo 5 - 1152x810p do 1080p), dlatego założyłem dla niego 900p. Podobnie, bardzo zróżnicowaną rozdzielczość mieliśmy na PS4 pro, gdzie mniej wymagające gry działały w 4k, a te najbardziej wymagające w 2560x1440p lub, jak RDR 2, w naprzemiennym  1920x2160. Nie brałem tu  pod uwagę, jak ta moc jest wykorzystywana –np. Nintendo wykorzystywało moc WiiU, by generować 60fps w większości gier kosztem złożoności rednerowanego obrazu, ale dzięki stosowaniu grafiki stylizowanej (Mario Kart 8, Bayonetta itd.), ich gry wyglądały nadal przyzwoicie/bardzo dobrze. Inni tę moc wykorzystywali w całości na geometrię oraz obliczenia – jak np. twórcy Red Dead Redemption 2. Kiedyś, gdy różnice w mocy obliczeniowej oraz, co dziś nie ma miejsca, dostępnej pamięci VRAM,  były większe (np. PS2 < GameCube < Xbox) twórcy implementowali do gier na mocniejszych konsolach lepsze tekstury, zwiększali zasięg rysowania itd. (świetnymi przykładami gier, które musiały dopasowywać się do ograniczeń są gry serii Prince of Persia; ">Splinter Cell czy ">Residen Evil). Niektóre gry, jak np. Half-Life 2 mogły działać wyłącznie na Xbox (PS2 oraz GameCube bardzo brakowało mocy na tę grę).

Widzimy, że biorąc pod uwagę czystą, przybliżoną moc obliczeniową na piksel (obliczenia są obarczone  błędem wynikającym z założonej rozdzielczości, ale pokazują pewien trend), PS3 było olbrzymim skokiem w stosunku do PS2 (zapewniało 12x więcej mocy obliczeniowej na piksel). PS4 w stosunku do PS3 dostarczyło 3,5 razy więcej mocy na piksel. PS5 w stosunku do PS4/PS4pro zapewni 1,4x więcej mocy na piksel. Mam nadzieję, że teraz widzicie, gdzie najbardziej ucieka moc obliczeniowa sprzętu w grach. Natomiast tu temat się nie kończy, gdyż należy wziąć pod uwagę dwa elementy, które wymieniłem wcześniej (architekturę oraz nowości graficzne, które odbiorą/dodadzą mocy).

Architektura danego układu graficznego ma olbrzymie znaczenie, gdyż sprawia, że to, co w teorii powinno być równe, równe nie jest (1 tflop ≠ 1 tflop). Już sama drobna zmiana architektury w Xbox One X (z GCN 1.0, który jest w Xbox One na GCN 2.0 – w One X), zapewniła, że mocniejsza konsola potrafiła jeszcze więcej niż by to wynikało z obliczeń dotyczących czystej mocy, lecz, tak samo jak teraz, przy zmianie architektury z PS4 na PS5, te zmiany odbywały się wcześniej i zawsze zapewniały jeszcze lepszą wydajność. Biorąc to pod uwagę, można napisać, że PS5 oraz Xbox Series X będą najmniejszym skokiem jeżeli chodzi o jakość grafiki, natomiast jest to pochodna tego, iż rozwój jednostek obliczeniowych od wielu lat hamuje (podobne zjawisko obserwuje się przy kartach graficznych dedykowanych PC, czy CPU – prawo Moore’a upadło wiele lat temu). Należy tu zaznaczyć, że grafika też się zmieniała i coraz ciężej dostrzec różnice wprost. Kiedyś różnica pomiędzy Kratosem zbudowanym z 1200 wielokątów (PS2) a tym z 5700 (PS3), była widoczna natychmiast. Dziś, różnica pomiędzy ok. 30000 wielokątów, a tym, który trafi na PS5 (przypuszczalnie ok. 70000 wielokątów użytych do budowy modelu twarzy), będzie dużo subtelniejsza i będzie dotyczyła szczegółów mniej widocznych na pierwszy rzut oka (modele z PlayStation oraz ">modele z Zeldy).

[img]1432051[/img]

Na całe szczęście, pozostają jeszcze nowości w grafice, z których największą jest Raytracing. Przenosi on grafikę na nowy, wyższy poziom, lecz użyty w danym tytule, może zjeść większość mocy obliczeniowej. Na PC wygląda to aktualnie tak, że odpalenie raytracingu powoduje spadek liczby fps o 40% lub więcej (w zależności od stopnia implementacji), chyba że...

... odpalimy DLSS (Deep Learning Super Sampling), czyli nowoczesną metodę wygładzania. Jest to niezwykle zaawansowana technologia, która z obrazu renderowanego w niższej rozdzielczości (w przybliżeniu 1440p dla 4k z włączonym DLSS) jest w stanie zrobić obraz bliski natywnemu 4k, wykorzystując do tego relatywnie mało mocy obliczeniowej. Jedynym efektem ubocznym jest nieznaczne przeostrzanie krawędzi oraz okazjonalne artefakty na niektórych powierzchniach. ">Tu efekt DLSS - super obraz, większy FPS, ale przeostrzenie miękkich powierzchni (np. wody czy trawy, która rzuca się w oczy bardziej niż powinna). Oznaczałoby to, że zjemy ciastko i będziemy mieć ciastko (gry będą renderowany z DLSS, co zaoszczędzi sporo mocy, którą twórcy wykorzystają choćby na raytracing), ale AMD, dostawca podzespołów do nowych konsol, nie ma praw do technologii DLSS. AMD posiada technologie FidelityFX CAS, która spełnia zaledwie połowę zadania – pozwala zaoszczędzić moc obliczeniową w podobnym stopniu jak DLSS (gra może być renderowana w 1440p do 4k); niestety, póki co, zawodzi w aspekcie wizualnym (nie jest to wygładzanie oparte na deep learningu, lecz metoda prostego ostrzenia kontrastowego, która przeostrza dużo bardziej oraz tworzy dużo więcej nieprawidłowości obrazu). Aby oddać AMD sprawiedliwość, trzeba zaznaczyć, że podstawową funkcją CAS jest poprawa metod wygładzania TAA, a upscaling jest dodatkiem, który ma współpracować z dynamiczną rozdzielczością. Dopóki gramy i gra płynie, to pewnie nawet na TV 4k, nie zwrócimy uwagi, że gra jest w dynamicznych 1440-1800p, a nie pełnym 4k (takie rzeczy, dotyczące szczegółów graficznych, porównuje się na stopklatce) i tak to najprawdopodobniej będzie wyglądało w przypadku duży tytułów na PS5 oraz Xbox series X – będzie wykorzystywana dynamiczna rozdzielczość + upscaling z FidelityFX CAS, gdyż twórcy konsol oraz gier są świadomi, ile mocy kosztuje natywne 4k.

[img]1432052[/img]

Jeszcze innym aspektem jest to, jak AMD poradzi sobie w ogóle z Raytracingiem, gdyż RDNA 2.0 to ich pierwsza architektura, która będzie zdolna do korzystania z tej technologii. Od tego zależy, czy w grach na konsolach DXR będzie tylko okazjonalny, dla określonych odbić (">jak np. w Battlefield V), czy będzie możliwe zaimplementowanie globalnego DXR (niczym w ">Metro Exodus lub Control). Na szczęście dotychczasowe wycieki/pokazy sugerowały, że będzie dobrze. Na tym nie kończą się nowości w AMD - FidelityFX to masa nowych rozwiązań (CAS - ostrzący tekstury oraz podbijający rozdzielczość; SSSR - odpowiadający za realistyczne odbicia; CACAO - tworzący realistyczne oświetlenie geometryczne; HDR maper). Jeżeli to wszystko ze sobą dobrze zagra, to grafika faktycznie wejdzie na nowy, wyższy poziom. 

Warto przy tym wszystkim porównać moc GPU konsol do mocy GPU PC. Gdy wychodziły PS4 oraz Xbox One, sprzęty o mocy 1,8 oraz 1,3 Tflopa, na rynku PC gamingowe karty osiągały moc powyżej 5 Tflopów (GTX 780ti oraz R9 290x), natomiast karty ze średniej półki miały moc ok. 3,3 tflopa (GTX 770 oraz R9 280). Dziś, gdy wychodzą Xbox Series X oraz PS5 (12 oraz 10,3 tflopa), na rynku PC najmocniejsze karty mają 16 tflopa u Nvidii (titan RTX) oraz 9,75 lub 13,7 tflopa u AMD (RX 5700 XT lub Radeon VII). 

Tyle o grafice, czas na pozostałe elementy.

CPU w nowych konsolach to bajka, jakiej nie widzieliśmy w sumie od czasów pierwszego Xboxa (procesor w PS3 choć bardzo silny, to skomplikowany przy wykorzystaniu). CPU z rodziny Zen2, bart laptopowego Ryzen 7 4800H, kuzyn Ryzen 7 3700x. Ogólnie nie jest to tak mocny procesor, jak odpowiednik dla PC (gdzie mamy więcej pamięci podręcznej oraz możliwość wykorzystania lepszej pamięci RAM), natomiast biorąc pod uwagę, to że więcej mocy będzie oddane na gry, procesor sprawdzi się świetnie i sądzę, iż możemy liczyć na znaczącą poprawę fizyki w grach (liczby elementów ruchomych, ich kolizji itd.). Ba, bawet Planet Coaster, jedna z najbardziej wymagających gier dla CPU, nadciąga na konsole nowej generacji.

Na koniec SSD, które, przynajmniej w przypadku PS5, będą wydajniejsze od wielu zastosować spotykanych na PC. Bez względu na to, jak spisze się SSD w Xbox Seires X, to możemy tu mówić o ogromnym skoku jakości w stosunku do poprzednich konsol.

Podsumowując, PS4 oraz Xbox One wydawały się przestarzałe w dniu premiery (pod względem GPU, dysków, CPU itd.), dziś PS5 oraz Xbox Series X/S wyglądają na papierze jak bardzo nowoczesne maszyny, którym nic nie brakuje i które miejscami wyprzedzają PC. Do omówienia pozostają szczegóły (dynamiczne 1440p-1800p@30-60fps vs. 4k@30fps vs. dynamiczne 1440p-1800p @ 30fps + raytracing). Nie wiem czy to dobrze, że tak bardzo skupiamy się na aspektach technologicznych a nie interakcji, ale skoro ten wyścig rozpoczął się lata temu (wg Nintendo przy premierze MGS 2 – ja podzielam ich pogląd), to chyba lepiej, żeby konsole, które mają być torem dla ów wyścigu, posiadały nowoczesne wnętrze oraz rozwiązania.

PS

Zdaję sobie sprawę, że nie wyczerpałem tematu, ale aspektów technologicznych nowych konsol jest tak wiele, że ciężko byłoby to tu wszystko przytoczyć.

PSS

*- moc WiiU oraz Switcha wg wyliczeń dla dwóch poleceń powinna wynosić odpowiednio 176 Gflopów oraz 393 Gflopów, natomiast większość źródeł (błędnie czy nie) podaje tą moc, którą ująłem w tabeli.