Konsoolidel on endiselt eelis ja see kahjustab arvutimänge

See lugu on osa Jacob Roachi ReSpec sarjast, mis hõlmab arvutimängude ja riistvara maailma.

The arvutimängude surm. See on olnud viimaste nädalate teema, kus port pordi järel on arvutisse jõudnud katastroofilistes oludes. Arvutimängud ei ole surnud, kuid kui see suundumus jätkub, on raske soovitada arvutis uusi väljalaseid hankida, vähemalt enne, kui see saab paratamatute paikade jada.

Soovin, et saaksin pakkuda ühe lahenduse arvutimängude probleemidele, kuid ma ei saa seda teha. Nimekiri on tohutu. Kuid on üks fookusvaldkond, mis võib olukorda palju aidata, ja see on koht, kus konsoolidel on endiselt edumaa arvuti ees.

Kogelemise allikas

Kui asi puudutab, siis üks asi põhjustab teie mängudes kokutamist: renderdusaja pikenemine. Miski on toru korraks ummistanud ja kuigi see on lahendatud, on ühe kaadri ekraanil kuvamise ja järgmise vahel ajavahe. See on kokutamine.

Aga mis torusid ummistab? Paljudel juhtudel näeme arvutis Shaderi koostamise kokutamist. See on koht, kus CPU peab saatma GPU-le juhised (shaderid) ja tõlkima need tarkvarakoodist riistvarakoodiks. See on allikas kokutama sellistes mängudes nagu Gothami rüütlidpaljudel juhtudel.

Meil on hea lahendus Shaderi koostamise kogelemiseks. Esimene on varjundite nagu eelkoostamine Uncharted: Legacy of Thieves teeb arvutis. Salvestage juhised aegsasti mällu, et te ei peaks mängu ajal kompileerimisega vaeva nägema. Teine on asünkroonne koostamine. Kaasaegsed protsessorid nagu Core i5-13600K on juurdepääs a tonn lõime, nii et lõimed, mis ei anna palju tulemusi, saavad teie mängimise ajal hakkama tulevaste jaotiste kompileerimisega.

Need ei ole lihtsad lahendused, kuid töötavad. Teine peamine kogelemise allikas, mida näeme, on läbisõit või laadimine. See on nii Tähesõdade jedid: ellujääja, mäng, mis käivitati mitmete jõudlusprobleemidega. Siin tuleneb renderdusaja hüpe sellest, et mäng laadib maailmas ringi liikudes uusi andmeid.

Oluline on nende kahe vahel vahet teha, kuna neil on palju erinevaid lahendusi. Varjundi koostamise kogelemine toimub siis, kui ekraanile tuuakse uus varjundiefekt. Ühe piksli varjutamisel võib olla mitu kihti efekte, nii et plahvatus või üksuse ülesvõtmisest tulenev efekt on alad, kus tavaliselt näete varjundi koostamise kokutamist.

Läbisõit kogeleb, kui teie tegelane läbib teatud laadi laadimistsooni. Kui ekraanil ei toimu midagi eriti tähelepanuväärset, on suur tõenäosus, et näete läbimise, mitte varjundi koostamise kokutamist.

Tähesõdade jedid: ellujääja on selle dünaamika hea näide. Mängu avamisel Coruscantil põrkab suur laev vastu platvormi ja kogeb lühike, väike varjundite koostamise kokutamine. Hiljem, Kobohil Pylooni salongi sisenedes või sealt väljudes, kogeb aga umbes 10 sekundit intensiivset kokutamist. See on läbitav kokutamine.

Arendajatel on lahendusi varjundite kompileerimise kogelemiseks isegi selliste mootorite puhul nagu Unreal Engine 4, mida on selles osakonnas eriti raske vaidlustada. Oleme näinud palju varjundiga seotud kokutamist, mis on fikseeritud sellistes mängudes nagu Sigatüüka pärand, ja mängud nagu Aatomi südaon intensiivse eelkoostamisprotsessi tõttu käivitunud kogelemisteta. Läbiva kokutamise olukord on keerulisem.

Järgmise põlvkonna Kraken

Mõlemad PS5 ja Xbox Series X neil on spetsiaalsed riistvaralised dekompressiooniprotsessorid. Sony Mark Cerny sõnul on spetsiaalne protsessor, mis kasutab Oodle Krakeni dekompressiooniteeki PS5 saab hakkama tihendustööga üheksa AMD Zen 2 südamikud. Xboxil on Microsofti DirectStorage süsteem on paigas, mis sisaldab ka spetsiaalset protsessorit dekompressiooniks, et kiirendada laadimisaega ja kriitiliselt – varade voogesitust.

SSD-lt andmete voogesitamine on koht, kus kogelemine toimub ja seda on arvutis palju keerulisem lahendada. Arvutitel pole mitte ainult spetsiaalset dekompressiooniriistvara, vaid SSD-de spetsifikatsioonid muudavad voogesituse jõudluse usaldusväärse skaleerimise mitmes süsteemis keeruliseks.

Arvuti puhul on dekompressioon protsessori ülesanne. Andmeid voogesitatakse SSD-lt, kuid need tuleb edastamise ajal lahti pakkida, mis põhjustab sageli läbimise kogelemist. Spetsiaalne dekompressiooni riistvara PS5 ja Xbox Series X tulemuseks on palju vähem kogelemist, hoolimata asjaolust, et nende protsessorid pole nii võimsad kui kaasaegses tipptasemel arvutis saadaolevad.

Sellele probleemile on arvutis lahendusi, kuid need lihtsalt ei tööta veel. DirectStorage on saadaval arvutikasutajatele ning see aitab parandada laadimisaegu ja voogesitust GPU lahtipakkimise kaudu. Probleem on selles, et meil on praegu ainult üks DirectStorage'i mäng, Äraütletud, ja see ei võimenda GPU dekompressiooni. See lihtsalt parandab laadimisaegu, edestades veidi a PS5.

Igas teises mängus on protsess sama. Varad tuuakse mälust süsteemimällu, CPU dekompresseerib need ja seejärel kopeeritakse GPU mällu. See töömahukas protsess on tõenäoliselt põhjus, miks oleme näinud VRAM-i kasutamine suureneb viimastel väljaannetel nii kõrge, kuna mängud on välja töötatud konsoolidele, millel pole praegu arvutis esinevat mälu kitsaskohta.

DirectStorage on üks lahendus, kuid see pole ainus viis arvutis peamiste läbisõiduhäiretega seotud probleemide parandamiseks. Õige protsessori skaleerimine on lahendus, mida on vähe kasutatud, eriti Unreal Engine 4 väljalasete puhul. See mootor on ehitatud suures osas töötama kahel CPU lõimel ja nagu näete sellistes mängudes nagu Tähesõdade jedid: ellujääja, ülejäänud lõimed ei tee palju tööd, kui üldse.

Hoolimata asjaolust, et konsoolidel on vähem arvutusvõimsust kui tänapäevastel arvutitel, kavandavad arendajad mänge platvormidele, millel pole suurt varade voogesituse kitsaskohta. Kindlasti saate kõrgetasemelises arvutis siiski saavutada suurema jõudluse ja visuaalse kvaliteedi, kuid selle hinnaga kogelemine, alandatud tekstuuri eraldusvõime ja VRAM-i piirangud, mida konsoolil pole või on need vähemalt kaugel vähem raske.

Nvidia vastus

Mai alguses Nvidia esitas uurimistöö Siggraph 2023-le – iga-aastasele konverentsile, mis keskendub arvutigraafika edusammudele ja mille pealkiri on "Materiaalsete tekstuuride juhusliku juurdepääsuga närvikompressioon". Töös pakutakse välja süsteem, kus a närvivõrk tegeleb tekstuuride tihendamise ja lahtipakkimisega ning selle järgi suudab süsteem salvestada 16 korda rohkem andmeid samasse ruumi kui traditsiooniline plokipõhine. kokkusurumine.

Seda nimetatakse närvitekstuuri tihendamiseks (NTC). Sama salvestusruumi tekstuuride üksikasjad on kindlasti atraktiivne valik – nagu oleme näinud Äraütletud ja Resident Evil 4 Remake, VRAM-i piiratud stsenaariumide puhul võib tekstuurikvaliteet arvutis olla palju madalam kui konsoolidel, kuid tõeline õnnistus on see, et NTC on loodud andmete lahtipakkimiseks käitusajal.

Nvidia andmetel on spetsiaalsete dekompressiooniprotsessoritega võrreldes väike kulu, kuid teadlased ütlevad, et nad eeldavad, et pärast reaalajas rakendamist on üldkulud väiksemad renderdamine. Veelgi olulisem on see, et dekompressioon võib toimuda otse GPU-s, jättes mööda CPU-st ja vajadusest spetsiaalse riistvara järele.

Kas see lahendab arvutimängijaid vaevavad kogelemisprobleemid ja VRAM-i hüpped? ma ei tea. Praegu on see vaid uurimistöö ja kui me näeme, et NTC on kaasatud graafikakaardid, see on ilmselt mõne põlvkonna kaugusel. Tõenäoliselt pole see turustatav funktsioon nagu Nvidia Deep Learning Super Sampling (DLSS) on kas.

Kuid see annab palju lubadusi. DirectStorage, nii palju kui see ka ei kõla, pole arvutimängudes realiseerunud nii, nagu oleksin lootnud. Riistvara toetab seda, tarkvara on olemas, kuid meil pole lihtsalt riistvaralise GPU dekompressiooni võimendavaid mänge, et jõuda selle lähedale, mida konsoolid praegu pakuvad. See lahendus võib olla arendajatele paremini hallatav ja riistvara suhtes vähem nõudlik.

Praegu me ei tea. Seniks hoian ma pöialt, et ülejäänud 2023. aastaks on arvutiväljaandeid, mis tegelikult töötavad, vähemalt seni, kuni näeme rohkem nutikaid viise, kuidas arendajad ja müüjad tahavad lahendada arvutiga seotud selge probleemi mängimine.

Toimetajate soovitused

• Ratchet & Clank debüteerib arvutis revolutsioonilise graafikatehnoloogiaga
• Palusin arendajatel selgitada, miks arvutipordid 2023. aastal töötavad nagu prügi
• Kuidas generatiivne AI loob mänge "laiema, suurema ja sügavama maailmaga"
• Kuidas viiruslik bodycam-mäng pani interneti arvama, et tegemist on päris kaadritega
• Mänguarvutid valetavad meile endiselt ja see muutub veelgi keerulisemaks