Konzole mají stále výhodu a hraní na PC to poškozuje

Tento příběh je součástí série ReSpec Jacoba Roacha, která pokrývá svět počítačových her a hardwaru.

The smrt počítačových her. To bylo aktuální téma posledních několika týdnů, přičemž port za portem přicházel na PC v katastrofálních stavech. Počítačové hry nejsou mrtvé, ale pokud bude tento trend pokračovat, je těžké doporučit, abyste si vybrali nějaké nové vydání na PC, alespoň předtím, než obdrží řadu nevyhnutelných záplat.

Přál bych si, abych mohl poskytnout jediné řešení problémů, kterým PC hry čelí, ale nemohu. Seznam je masivní. Ale je tu jedna oblast, která by mohla situaci hodně pomoci, a právě v ní mají konzole stále náskok před PC.

Zdroj koktání

Když na to přijde, je tu jedna věc, která ve vašich hrách způsobuje zadrhávání: skok v době vykreslování. Něco na krátký okamžik ucpalo potrubí, a zatímco je to vyřešeno, mezi jedním snímkem, který se zobrazí na obrazovce, a dalším, je časová mezera. To je koktání.

Ale co ucpává potrubí? V mnoha případech na PC vidíme zasekávání kompilace shaderů. Zde potřebuje CPU posílat instrukce (shadery) do GPU a překládat je ze softwarového kódu do hardwarového kódu. Toto je zdroj koktat ve hrách jako Gothamští rytířiv mnoha případech.

Máme dobré řešení pro zadrhávání kompilace shaderů. První je předkompilace shaderů jako Uncharted: Legacy of Thieves dělá na PC. Získejte pokyny uložené v paměti předem, abyste se nemuseli obtěžovat s kompilací, když hra běží. Druhým je asynchronní kompilace. Moderní CPU jako např Core i5-13600K mít přístup k a tón vláken, takže vlákna, která toho moc nedělají, zvládnou kompilaci pro nadcházející sekce během hraní.

Nejsou to jednoduchá řešení, ale fungují. Dalším hlavním zdrojem zadrhávání, který vidíme, je traversal nebo loading stutter. Toto je případ pro Star Wars Jedi: Survivor, hra, která spuštěn s řadou problémů s výkonem. Nárůst doby vykreslování zde pochází z načítání nových dat hry, když procházíte světem.

Je důležité rozlišovat mezi těmito dvěma, protože mají velmi odlišná řešení. Zasekávání kompilace shaderů nastává, když je na obrazovku zaveden nový efekt shaderu. Stínování jednoho pixelu může mít několik vrstev efektů, takže exploze nebo efekt při zvednutí položky jsou oblasti, kde obvykle vidíte zadrhávání kompilace shaderů.

Traversal koktání nastane, když vaše postava projde nakládací zónou nějaké odrůdy. Pokud se na obrazovce neděje nic zvláštního, co by stálo za pozornost, je velká šance, že zaznamenáte koktání při průchodu a ne koktání kompilace shaderu.

Star Wars Jedi: Survivor je dobrým příkladem této dynamiky. Při zahájení hry na Coruscantu velká loď narazí na plošinu a dojde ke krátkému drobnému zakoktání kompilace shaderů. Později, když na Kobohu vstoupíte nebo vystoupíte z Pyloon’s Saloon, tam je asi 10 sekund intenzivního koktání. To je traverzální koktání.

Vývojáři mají řešení pro zasekávání kompilace shaderů, a to i na enginech, jako je Unreal Engine 4, se kterými je v tomto oddělení obzvláště těžké se hádat. Viděli jsme mnoho koktání souvisejících se shadery opravených ve hrách, jako je Bradavické dědictví, a hry jako Atomové Srdcespustili bez koktání kvůli intenzivnímu procesu předkompilace. Situace pro traversal stutter je složitější.

Kraken příští generace

Oba PS5 a Xbox Series X mají vyhrazené hardwarové dekompresní procesory. Podle Marka Cernyho společnosti Sony, specializovaného procesoru, který na počítači používá dekompresní knihovnu Oodle Kraken PS5 zvládne kompresní práci devět AMD Zen 2 jádra. Xbox má DirectStorage společnosti Microsoft systém, který také obsahuje vyhrazený procesor pro dekompresi pro urychlení doby načítání a kriticky také streamování aktiv.

Streamování dat z SSD je místo, kde dochází k traversal stutter, a je to mnohem náročnější problém vyřešit na PC. Nejen, že počítače nemají vyhrazený dekompresní hardware, ale řada specifikací SSD ztěžuje spolehlivé škálování streamovacího výkonu napříč více systémy.

Na PC je dekomprese úkolem pro CPU. Data jsou streamována z SSD, ale je třeba je během přenosu dekomprimovat, což často vede k zasekávání. Vyhrazený dekompresní hardware na PS5 a Xbox Series X vede k mnohem menšímu zasekávání při průchodu, a to navzdory skutečnosti, že jejich procesory nejsou tak výkonné jako to, co je k dispozici v moderních špičkových počítačích.

Na PC existují řešení tohoto problému, ale zatím nefungují. DirectStorage je k dispozici uživatelům PC a pomáhá zkrátit dobu načítání a streamování prostřednictvím dekomprese GPU. Problém je v tom, že momentálně máme pouze jednu hru s DirectStorage, opuštěný, a nevyužívá dekompresi GPU. Jen zlepšuje dobu načítání, mírně předbíhá a PS5.

V každé jiné hře je postup stejný. Aktiva jsou přenesena z úložiště do systémové paměti, CPU je dekomprimuje a poté se zkopírují do paměti GPU. Tento proces náročný na práci je pravděpodobně důvodem, proč jsme to viděli Využití VRAM jde nahoru tak vysoko v posledních vydáních, protože hry jsou vyvíjeny pro konzole, které nemají problém s pamětí, který je aktuálně přítomen na PC.

DirectStorage je jedno řešení, ale není to jediný způsob, jak zlepšit hlavní problémy se zasekáváním na PC. Správné škálování CPU je řešení, které bylo málo využíváno, zejména u verzí Unreal Engine 4. Tento engine je postaven z velké části tak, aby běžel na dvou vláknech CPU, a jak můžete vidět ve hrách jako Star Wars Jedi: Survivor, zbývající vlákna nedělají mnoho práce, pokud vůbec nějaké.

Navzdory skutečnosti, že konzole mají menší výpočetní výkon než moderní PC, vývojáři navrhují hry pro platformy, které nemají zásadní problém se streamováním aktiv. Stále můžete dosáhnout vyššího výkonu a vizuální kvality na špičkovém počítači, ale to je za cenu zadrhávání, snížené rozlišení textur a omezení VRAM, která na konzoli nejsou, nebo přinejmenším, jsou daleko méně závažné.

Odpověď Nvidie

Začátkem května Nvidia předložila výzkumnou práci na Siggraph 2023 — výroční konferenci zaměřenou na pokroky v počítačové grafice — s názvem „Random-Access Neural Compression of Material Textures“. Článek navrhuje systém, kde a neuronová síť zvládá kompresi a dekompresi textur a podle ní dokáže systém uložit 16krát více dat na stejné množství prostoru jako tradiční blokové komprese.

Říká se tomu komprese nervové textury (NTC). Více detailů v texturách pro stejný úložný prostor je rozhodně atraktivní možností – jak jsme viděli u Forspoken a Resident Evil 4 Předělat, kvalita textury může být na PC ve skutečnosti mnohem nižší než na konzolích ve scénářích s omezením VRAM – ale skutečným přínosem je, že NTC je navrženo tak, aby dekomprimovalo data za běhu.

Podle Nvidie je zde mírná režie ve srovnání s vyhrazenými dekompresními procesory, ale výzkumníci říkají, že očekávají, že tato režie bude menší, jakmile bude aplikována v reálném čase vykreslování. Důležitější je, že k dekompresi může dojít přímo na GPU, čímž se zcela obejde CPU a potřeba vyhrazeného hardwaru.

Vyřeší to problémy s koktáním a nárůsty VRAM, které sužují PC hráče? Nevím. Prozatím je to jen výzkumný dokument, a pokud uvidíme, že se do něj dostane NTC grafické karty, je to pravděpodobně o pár generací pryč. Pravděpodobně to nebude obchodovatelná funkce jako Nvidia’s Deep Learning Super Sampling (DLSS) je buď.

Ale hodně slibuje. DirectStorage, jakkoli to zní jako odpověď, se v PC hrách nezhmotnilo tak, jak bych doufal. Hardware to podporuje, software je tam venku, ale my prostě nemáme hry využívající hardwarovou dekompresi GPU, abychom se přiblížili tomu, co konzole aktuálně nabízejí. Toto řešení může být lépe ovladatelné pro vývojáře a méně náročné na hardware.

zatím nevíme. Mezitím budu držet palce, aby do zbytku roku 2023 zůstala vydání pro PC, která skutečně fungují, alespoň dokud neuvidíme více chytrých způsobů, jak chtějí vývojáři a prodejci řešit to, co je jasný problém s PC hraní her.

Doporučení redakce

• Ratchet & Clank představí revoluční grafickou technologii na PC
• Požádal jsem vývojáře, aby vysvětlili, proč PC porty v roce 2023 běží jako smetí
• Jak generativní AI vytvoří hry s „širšími, většími a hlubšími světy“
• Jak virální hra s bodycam oklamala internet, aby si myslel, že jde o skutečné záběry
• Herní notebooky nám stále lžou a je to stále složitější