Konsoller har stadig en fordel, og det skader pc-spil

Denne historie er en del af Jacob Roachs ReSpec-serie, der dækker verden af ​​pc-spil og hardware.

Det død af pc-spil. Det har været emnet for hånden i de sidste mange uger, hvor havn efter havn efter havn ankom til pc i katastrofale tilstande. PC-spil er ikke dødt, men hvis denne tendens fortsætter, er det svært at anbefale at hente nogen ny udgivelse på pc, i det mindste før den modtager en række uundgåelige patches.

Jeg ville ønske, jeg kunne give en enkelt løsning på de problemer, pc-spil står over for, men det kan jeg ikke. Listen er massiv. Men der er et fokusområde, der kan hjælpe situationen meget, og det er, hvor konsoller stadig har et forspring i forhold til pc'en.

Kilden til stammen

Når det kommer til stykket, er der én ting, der forårsager hakken i dine spil: en stigning i gengivelsestiden. Noget har tilstoppet røret i et kort øjeblik, og mens det er ordnet, er der et tidsrum mellem en frame, der vises på din skærm, og den næste. Det er en stamme.

Men hvad tilstopper rørene? I mange tilfælde på pc ser vi shader kompilering hakkere. Det er her, CPU'en skal sende instruktioner (shaders) til GPU'en og oversætte dem fra softwarekode til hardwarekode. Dette er kilden til stamme i spil som f.eks Gotham Knightsi mange tilfælde.

Vi har en god løsning til shader kompilering hakken. Den første er præ-kompilering af shaders som Uncharted: Legacy of Thieves gør på pc. Få instruktionerne gemt i hukommelsen på forhånd, så du ikke behøver at bøvle med at kompilere, mens spillet kører. Den anden er asynkron kompilering. Moderne CPU'er som Core i5-13600K har adgang til en ton af tråde, så tråde, der ikke gør meget, kan klare kompilering til kommende sektioner, mens du spiller.

Det er ikke simple løsninger, men de virker. Den anden hovedkilde til stammen, vi ser, er traversal eller loading-stamming. Dette er tilfældet for Star Wars Jedi: Survivor, et spil der lanceret med en række præstationsproblemer. Her kommer stigningen i gengivelsestid fra spillet, der indlæses nye data, mens du krydser verden.

Det er vigtigt at skelne mellem de to, fordi de har vidt forskellige løsninger. Shader kompilering hakken sker, når en ny shader-effekt introduceres på skærmen. Skyggelægning af en enkelt pixel kan have flere lag af effekter, så en eksplosion eller en effekt fra at samle et element op er de områder, hvor du typisk ser shader kompilering hakkere.

Traversal stammen sker, når din karakter passerer en indlæsningszone af en eller anden variation. Hvis der ikke sker noget særligt bemærkelsesværdigt på skærmen, er der en god chance for, at du ser en traversal-stamming og ikke en shader-kompileringsstamming.

Star Wars Jedi: Survivor er et godt eksempel på denne dynamik. I åbningen af ​​spillet på Coruscant styrter et stort skib ind i en platform, og der er en kort, mindre shader-kompileringsstamme. Senere, på Koboh, når du går ind eller ud af Pylon's Saloon, er der dog omkring 10 sekunders intens stammen. Det er en traversal stammen.

Udviklere har løsninger til shader-kompileringshatter, selv på motorer som Unreal Engine 4, der er særligt svære at skændes i den afdeling. Vi har set mange af de shader-relaterede stammer rettet i spil som f.eks Hogwarts arv, og spil som Atomisk hjerteer lanceret fri for stammer på grund af en intens præ-kompileringsproces. Situationen for traversal stammen er mere kompleks.

The Kraken of next-gen

Både PS5 og Xbox Series X har dedikerede hardware-dekompressionsprocessorer. Ifølge Sonys Mark Cerny, den dedikerede processor, der bruger Oodle Kraken dekompressionsbibliotek på PS5 kan klare kompressionsarbejdet af ni AMD Zen 2 kerner. Xbox har Microsofts DirectStorage system på plads, som også inkluderer en dedikeret processor til dekompression for at fremskynde indlæsningstiden og kritisk aktiv streaming.

Streaming af data fra SSD'en er det sted, hvor traversal stammen opstår, og det er et meget mere udfordrende problem at løse på pc. Ikke alene har pc'er ikke dedikeret dekompressionshardware, men rækken af ​​specifikationer for SSD'er gør det svært at pålideligt skalere streamingydelse på tværs af flere systemer.

På en pc er dekompression en opgave for CPU'en. Data streames fra SSD'en, men de skal dekomprimeres under transport, hvilket ofte resulterer i en traversal hakken. Den dedikerede dekompressionshardware på PS5 og Xbox Series X resulterer i langt færre traversal stammer, på trods af at deres CPU'er ikke er så kraftige som det, der er tilgængeligt i en moderne, avanceret pc.

Der er løsninger på dette problem på pc, men de virker bare ikke endnu. DirectStorage er tilgængelig for pc-brugere, og det hjælper med at forbedre indlæsningstider og streaming gennem GPU-dekompression. Problemet er, at vi kun har ét spil med DirectStorage lige nu, Forladt, og det udnytter ikke GPU-dekompression. Det forbedrer bare indlæsningstiderne, lidt hurtigere end en PS5.

I hvert andet spil er processen den samme. Aktiver bringes fra lager til systemhukommelse, CPU'en dekomprimerer dem, og derefter kopieres de til GPU-hukommelse. Denne arbejdskrævende proces er sandsynligvis en grund til, at vi har set VRAM-forbruget stiger så højt i de seneste udgivelser, da spillene er udviklet til konsoller, der ikke har en hukommelsesflaskehals, der i øjeblikket er til stede på pc.

DirectStorage er én løsning, men det er ikke den eneste måde at forbedre de store problemer med traversal stammen på pc'en. Korrekt CPU-skalering er en løsning, der er blevet underudnyttet, især til Unreal Engine 4-udgivelser. Denne motor er bygget stort set til at køre på to tråde af CPU'en, og som du kan se i spil som f.eks Star Wars Jedi: Survivor, de resterende tråde gør ikke meget arbejde, hvis overhovedet nogen.

På trods af det faktum, at konsoller har mindre computerkraft end moderne pc'er, designer udviklere spil til platforme, der ikke har en større aktiv streaming flaskehals. Du kan helt sikkert stadig opnå højere ydeevne og visuel kvalitet på en avanceret pc, men det kommer på bekostning af hakken, sænket teksturopløsning og VRAM-begrænsninger, der ikke er til stede på konsollen, eller i det mindste, er langt mindre alvorlig.

Nvidias svar

I begyndelsen af ​​maj, Nvidia indsendt en forskningsopgave til Siggraph 2023 - en årlig konference centreret omkring fremskridt inden for computergrafik - med titlen "Random-Access Neural Compression of Material Textures." Papiret foreslår et system, hvor en neuralt netværk håndterer komprimering og dekompression af teksturer, og ifølge det kan systemet lagre 16 gange data på samme mængde plads som en traditionel blokbaseret kompression.

Det kaldes Neural Texture Compression (NTC). Flere detaljer i teksturer til den samme opbevaringsplads er absolut en attraktiv mulighed - som vi har set med Forsagt og Resident Evil 4 Genindspilning, teksturkvaliteten kan faktisk være meget lavere på pc end konsoller i VRAM-begrænsede scenarier - men den virkelige fordel er, at NTC er designet til at dekomprimere data under kørsel.

Der er en lille overhead sammenlignet med dedikerede dekompressionsprocessorer, ifølge Nvidia, men forskerne siger, at de forventer, at denne overhead bliver mindre, når den først er anvendt i realtid gengivelse. Mere vigtigt er, at dekompression kan ske direkte på GPU'en, helt uden om CPU'en og behovet for dedikeret hardware.

Vil dette løse problemer med hakken og VRAM-stigninger, der plager pc-spillere? Jeg ved ikke. For nu er dette kun et forskningspapir, og hvis vi ser NTC bragt ind grafikkort, det er nok et par generationer tilbage. Det vil sandsynligvis ikke være en salgbar funktion som Nvidias Deep Learning Super Sampling (DLSS) er, enten.

Men det lover meget. DirectStorage, for så meget af et svar som det lyder som, er ikke blevet til i pc-spil på den måde, jeg havde håbet. Hardwaren understøtter det, softwaren er derude, men vi har bare ikke spil, der udnytter hardware GPU-dekompression til at komme i nærheden af, hvad konsollerne tilbyder i øjeblikket. Denne løsning kan være mere overskuelig for udviklere og mindre krævende for hardware.

Vi ved det ikke lige nu. I mellemtiden krydser jeg fingre for, at resten af ​​2023 rummer pc-udgivelser, der rent faktisk fungerer, kl. i hvert fald indtil vi ser flere af de smarte måder, som udviklere og leverandører ønsker at tackle det, der er et klart problem med pc spil.

Redaktørens anbefalinger

• Ratchet & Clank debuterer med en revolutionerende grafikteknologi på pc
• Jeg bad udviklere om at forklare, hvorfor pc-porte i 2023 kører som skrald
• Hvordan generativ AI vil skabe spil med 'bredere, større og dybere verdener'
• Hvordan et viralt bodycam-spil narrede internettet til at tro, at det var ægte optagelser
• Gaming bærbare computere lyver stadig for os, og det bliver endnu mere kompliceret