Новости технологий

Вскоре на рынок поступит PlayStation 4 Pro, которая в первый раз позволит совершать игры в разрешении 4K. Как Сони удалось это осуществить, принимая во внимание, что производительность GPU повысилась не конструктивно — только в 2 с излишним раза, до 4,2 терафлопса? В беседе с Eurogamer зодчий приставки Марк Церни (Mark Cerny) поделился деталями.

В общем PS4 Pro не относится к следующему поколению систем: архитектура CPU осталась прошлой, объём памяти не поменялся — система призвана стать расширением существующей модификации: улучшенные для неё игры сумеют выводиться в высоком вплоть до 4K разрешении. При этом от создателей требуется максимум сил, чтобы использовать свежие возможности. К примеру, оптимизации Days Gone для PS4 Pro попросили труда только одного разработчика программного обеспечения. Сони заявляет, что в целом объёме сил при разработке игры полновесная оптимизация для PS4 Pro кредитёт только долю %.

Сперва надо сказать, что в PS4 Pro использована монокристаллическая система, произведённая по 16-нм общепризнанным меркам FinFET, вместо 28-нм в уникальной приставки. Это сделало возможным значительно приумножить мощность. К примеру, 8 ядер CPU Ягуар работают сейчас на частоте 2,1 ГГц вместо 1,6 ГГц (рост производительности в 1,3 раза). На замену 18 вычисляемым блокам Radeon GCN с частотой 800 МГц пришли 36 вычисляемых блоков с частотой 911 МГц (рост производительности в 2,3 раза). Пропускная дееспособность 8 Гигабайт памяти GDDR5 выросла на 24 %, до 218 Гигабайт/с. Вдобавок к этому был замечен особый килобайт не менее медлительной материнской платы DDR3.

Сони говорит, что итогом её опытного разработки стала система, способная качественно вводить на дисплей в 4 раза больше точек, однако при этом отлично совместная не менее чем с 700 играми для уникальной PS4. Чтобы сопоставимость была предельной, Сони просто умножила объем GPU: в режиме сопоставимости организация выключает вторую половину вычисляемых блоков GPU, таким образом система действует весьма близко к оригиналу. Производительность CPU выросла не значительно (как разрешил свежий процесс), причём Сони также решила для предельной сопоставимости применять старые и достаточно слабые ядра AMD Ягуар. Переход на свежие ядра CPU мог привести к неприятностям в особых планах. В играх, где частота сотрудников не зафиксирована, Сони гарантирует прирост мощности.

Также организация, посчитав, что играм нужно больше памяти, добавила килобайт не менее медлительной DDR3. На обычной модификации при переключении между ПО вроде Netflix и игрой дополнение остаётся в памяти системы даже в процессе игрового процесса, в связи с чем вероятно моментальное переход на него. На PS4 Pro происходит несколько другой процесс: при переключении на игру, Netflix перемещается в не менее неспешную память DRAM. Из-за этого освобождается килобайт GDDR5. 512 Мбайт из этого специального объёма применяют игры (другими словами на PS4 Pro они применяют 5,5 Гигабайт вместо 5 Гигабайт), но другое отведено для визуализации внешнего вида приставки в разрешении 4K вместо 1080p.

Этим незначительным особым объёбог памяти создатели могут управлять по собственному усмотрению, однако как правило он весь уходит на буфер кадра 4K, таким образом не надо считать, что в высоком разрешении PS4 Pro сумеет снабдить вывод улучшенных структур и ресурсов — они останутся теми же, что и на стандартной PS4. Но несмотря на это помощь вывода игры в 4K не будет требовать особенных особых сил создателей либо скачивания объёменьших DLC. Полновесная картина 4K с структурами высокого качества остаётся привилегией ПК (конечно, в аналогичных играх вроде Rise of the Tomb Raider, Far Cry Primal либо Gears of War 4, где все источники оптимизированы под 4K).

Но несмотря на это Сони в PS4 Pro поменяла архитектуру GPU, применив самое новое поколение Polaris. Это далеко не только лишь сделало возможным серьёзно приумножить мощность, но и снабдило возникновение свежих функций вроде технологии сжатия DCC (дельта color compression), которая дает возможность значительно снизить условия к пропускной возможности памяти. Это весьма значительное нововведение, принимая во внимание не менее чем трехкратный рост мощности GPU и куда больший — пропускной возможности GDDR5.

Другое усовершенствование — система отнятия примитивов. Она улучшает результативность (в особенности в подобных целях, как разные способы полноэкранного сглаживания) за счёт отбрасывания из сборочного потока обработки картинки чересчур небольших треугольников. Также оптимизирована работа с 16-бит инструкциями при вычислениях с плавучей запятой. Если раньше 16-бит переменная в шейдерной платформе занимала то же место, что и 32-бит, то сейчас для 16-бит необходимо в два раза меньше векториальных регистров. Это в определённых целях значительно оказывает влияние на результативность, увеличивая количество обрабатываемых инструкций. Другими словами в случае 16-бит вычислений предельная мощность растет с 4,2 терафлопса до 8,4 терафлопса.

Сони также подчеркивает, что плодами её партнерства с AMD пользуются и ПК-игроки: очень многие функции, сделанные специально для приставки PS4 и PS4 Pro потом возникают на рынке разрывных графических адаптеров. Так было, к примеру, в истории с синхронными вычислениями, которые формировались как раз под PS4 и предоставляют в настоящее время превосходство картам памяти AMD в режиме DX12. Марк Церни говорит, что AMD весьма добровольно работает и приставки тотчас даже приобретают свежие функции прежде разрывных GPU.

В случае PS4 Pro в GPU есть новаторства, которые пока не выполнены в архитектуре Polaris и будут, возможно, в Vega в 2016 году. Это не менее действенная работа с 16-бит инструкциями, о чём рассказывалось, и очень современный планировщик задач, который призван также увеличить результативность за счёт не менее умного расположения перегрузки. Данный коммутатор задач не только лишь приносит серьезные усовершенствования в скорости работы тесселяции, как в Polaris, однако вдобавок к этому форсирует рендеринг в сценах с обилием небольших субъектов.

Но также и это далеко не всё: в чипсете для PS4 Pro применяются особые блоки, предназначенные для приставки Сони и которые позволяют ей прыгнуть выше головы. Сегодня технологии полноэкранного сглаживания вроде FXAA либо SMAA имеют собственные ограничения, и как раз в данной области Сони попыталась решить дилемму, представив ID-буфер, куда автономный аппаратный блок вписывает личный номер субъекта для предельно четкого определения пределов, которые нужно скрадывать. Он целиком аппаратный и вписывает данные синхронно с Z-буфером. В итоге в первый раз субъекты, их координаты и некоторые треугольники могут в точности отслеживаться между кадрами. Передовые GPU этого не могут без сильного понижения мощности.

Применение этого буфера дает возможность сравнительно малыми источниками при помощи арифметического рендеринга формировать 4K-картинку, отчасти применяя структуры и результаты отблесков в разрешении 1080p (такой способ используется в Infamous First Light для PS4 Pro). Есть и улучшенный и не менее разборчивый к источникам способ поклеточного рендеринга. Он также дает возможность формировать ближайшее к 4K изображение с экономией ресурсов за счёт свежих высококачественных и бережливых способов полноэкранного сглаживания на базе данных с предшествующих сотрудников.

При этом, со слов Сони, интеграция этих и прочих способов усовершенствования разрешения и графики в играх не требует значительных сил создателей, к тому же японская организация предлагает образцы кода. Абсолютное большинство игр с оптимизациями для PS4 Pro будут осуществляться в высоком разрешении 1800p либо даже 2160p на аналогичных телевизорах.

В определенных играх применяется полновесный рендеринг с спортивным разрешением (как правило в краях 80–90 % от 4K), меняющимся исходя из проблемы сцены и перегрузки. Но также и тогда применение ID-буфера дает возможность достичь значительных преимуществ. Есть и игры (к примеру, Paragon), в которых создатели на PS4 Pro предпочли просто сделать лучше графику, частоту сотрудников и зрительные результаты, оставив разрешение 1080p. Однако заключительный подход не обретет особенного распространения: Сони улучшает создателей улучшить игры в первую очередь для помощи высоких разрешений для 4K-телевизоров. Обладатели стандартных HDTV как правило обретут улучшенное полноэкранное выравнивание (впрочем есть и исключения вроде Paragon, Tomb Raider либо Mass Effect Andromeda, где учтены режимы 1080p с усовершенствованными результатами и качеством отрисовки).

В общем, PS4 Pro со стоимостью $400 против $300 за стандартную PS4 удивляет. Не любая игра отлично оптимизирована под вывод 4K-разрешений, однако сейчас можно лицезреть отличные итоги и образцы применения создателями своих способов оптимизации 4K (к примеру, Spider-Man и For Honor). Но в дальнейшем можно ожидать, что ID-буфер, иные строительные новаторства и высокая производительность PS4 Pro будут применяться создателями ещё действеннее.

Конечно, значительный плюс обретут VR-проекты благодаря высокой мощности PS4 Pro и аппаратной помощи перемены разрешений (когда на провинции зрения кадр визуализируется в сниженном разрешении). Это позволит существенно сделать лучше мощность в играх для PS VR 2-го поколения без большого воздействия на качество отображения в шлеме.