Consoles hebben nog steeds een voordeel, en het schaadt pc-gaming

Dit verhaal maakt deel uit van de ReSpec-serie van Jacob Roach, die de wereld van pc-gaming en hardware behandelt.

De dood van pc-gaming. Dat is de afgelopen weken het onderwerp geweest, waarbij poort na poort na poort in rampzalige toestanden op de pc arriveerde. PC-gaming is niet dood, maar als deze trend doorzet, is het moeilijk aan te raden om een ​​nieuwe release op pc op te halen, in ieder geval voordat deze een reeks onvermijdelijke patches ontvangt.

Ik wou dat ik een enkele oplossing kon bieden voor de problemen waarmee pc-games worden geconfronteerd, maar dat kan ik niet. De lijst is enorm. Maar er is één aandachtsgebied dat de situatie enorm zou kunnen helpen, en dat is waar consoles nog steeds een voorsprong hebben op pc.

De bron van stotteren

Als het erop aankomt, is er één ding dat stotteren in je games veroorzaakt: een piek in de weergavetijd. Iets heeft de pijp voor een kort moment verstopt, en terwijl dat is opgelost, is er een gat in de tijd tussen het ene frame dat op je scherm verschijnt en het volgende. Dat is stotteren.

Maar wat verstopt de leidingen? In veel gevallen zien we op pc de shader-compilatie haperen. Dit is waar de CPU instructies (shaders) naar de GPU moet sturen en deze moet vertalen van softwarecode naar hardwarecode. Dit is de bron van stotteren in games zoals Gotham riddersvaak.

We hebben een goede oplossing voor het stotteren van de shader-compilatie. De eerste is het vooraf compileren van shaders zoals Uncharted: Legacy of Thieves doet op pc. Zorg dat de instructies van tevoren in het geheugen zijn opgeslagen, zodat u zich geen zorgen hoeft te maken over het compileren terwijl het spel draait. De andere is asynchrone compilatie. Moderne CPU's zoals de Kern i5-13600K toegang hebben tot een ton van threads, dus threads die niet veel doen, kunnen tijdens het spelen het compileren voor komende secties aan.

Het zijn geen simpele oplossingen, maar ze werken. De andere belangrijke bron van stotteren die we zien, is traversal of loading stutter. Dit is het geval voor Star Wars Jedi: overlevende, een spel dat gelanceerd met een aantal prestatieproblemen. Hier komt de piek in de weergavetijd doordat de game nieuwe gegevens laadt terwijl je door de wereld reist.

Het is belangrijk om onderscheid te maken tussen de twee omdat ze heel verschillende oplossingen hebben. Shader-compilatie hapert wanneer een nieuw shader-effect op het scherm wordt geïntroduceerd. Het in de schaduw stellen van een enkele pixel kan meerdere effectenlagen hebben, dus een explosie of een effect van het oppakken van een item zijn de gebieden waar u arceringscompilatie meestal ziet haperen.

Traversal stotteren gebeurt wanneer je personage een laadzone van een of andere soort passeert. Als er niets bijzonders op het scherm gebeurt, is de kans groot dat u een traversal-stotter ziet en geen shader-compilatie-stotter.

Star Wars Jedi: Overlevende is een goed voorbeeld van deze dynamiek. In de opening van het spel op Coruscant botst een groot schip tegen een platform en er is een korte, kleine shader-compilatie die stottert. Later, op Koboh, wanneer je Pyloon's Saloon binnengaat of verlaat, zijn er echter ongeveer 10 seconden intens stotteren. Dat is een traversaal stotteren.

Ontwikkelaars hebben oplossingen voor het stotteren van shader-compilaties, zelfs op engines zoals Unreal Engine 4 die op dat gebied bijzonder moeilijk te bestrijden zijn. We hebben veel van de shader-gerelateerde haperingen opgelost in games zoals Zweinstein erfenis, En spellen zoals Atoom hartzijn zonder haperingen gestart dankzij een intensief pre-compilatieproces. De situatie voor traversaal stotteren is complexer.

De Kraken van de volgende generatie

Beide PS5 En Xbox-serie X speciale hardware-decompressieprocessors hebben. Volgens Sony's Mark Cerny, de speciale processor die gebruik maakt van de Oodle Kraken-decompressiebibliotheek op de PS5 kan het compressiewerk van aan negen AMD Zen 2 kernen. Xbox heeft DirectStorage van Microsoft systeem geïnstalleerd, dat ook een speciale processor bevat voor decompressie om de laadtijd te versnellen, en, cruciaal, het streamen van activa.

Het streamen van gegevens van de SSD is waar traversal stotteren optreedt, en het is een veel uitdagender probleem om op pc op te lossen. Pc's hebben niet alleen geen speciale decompressiehardware, maar het scala aan specificaties van SSD's maakt het ook moeilijk om de streamingprestaties op betrouwbare wijze over meerdere systemen te schalen.

Op een pc is decompressie een taak voor de CPU. Gegevens worden vanaf de SSD gestreamd, maar moeten tijdens het transport worden gedecomprimeerd, wat vaak resulteert in traversal stotteren. De speciale decompressiehardware op de PS5 En Xbox-serie X resulteert in veel minder traversal stotteren, ondanks het feit dat hun CPU's niet zo krachtig zijn als wat beschikbaar is in een moderne, high-end pc.

Er zijn oplossingen voor dit probleem op pc, maar ze werken gewoon nog niet. DirectStorage is beschikbaar voor pc-gebruikers en helpt bij het verbeteren van laadtijden en streaming via GPU-decompressie. Het probleem is dat we momenteel maar één game met DirectStorage hebben, verlaten, en het maakt geen gebruik van GPU-decompressie. Het verbetert gewoon de laadtijden, iets sneller dan a PS5.

In elk ander spel is het proces hetzelfde. Activa worden van de opslag naar het systeemgeheugen gebracht, de CPU decomprimeert ze en vervolgens worden ze naar het GPU-geheugen gekopieerd. Dit arbeidsintensieve proces is waarschijnlijk een reden waarom we hebben gezien VRAM-gebruik stijgt zo hoog in recente releases, omdat de games zijn ontwikkeld voor consoles die geen geheugenknelpunt hebben dat momenteel aanwezig is op pc.

DirectStorage is een oplossing, maar het is niet de enige manier om de belangrijkste problemen met traversal stotteren op pc te verbeteren. Juiste CPU-schaling is een oplossing die onderbenut is, met name voor releases van Unreal Engine 4. Deze engine is grotendeels gebouwd om op twee threads van de CPU te draaien, en zoals je kunt zien in games zoals Star Wars Jedi: overlevende, de resterende threads doen niet veel werk, of helemaal niet.

Ondanks het feit dat consoles minder rekenkracht hebben dan moderne pc's, ontwerpen ontwikkelaars games voor platforms die geen groot knelpunt voor het streamen van activa hebben. Je kunt zeker nog steeds hogere prestaties en visuele kwaliteit behalen op een high-end pc, maar dat gaat ten koste van stotteren, verlaagde textuurresolutie en VRAM-beperkingen die niet aanwezig zijn op de console, of op zijn minst ver minder ernstig.

Nvidia's antwoord

Begin mei, Nvidia een onderzoeksverslag ingediend naar Siggraph 2023 - een jaarlijkse conferentie rond vooruitgang in computergraphics - getiteld "Random-Access Neural Compression of Material Textures." Het papier stelt een systeem voor waarbij a neuraal netwerk zorgt voor compressie en decompressie van texturen, en volgens dit systeem kan het systeem 16 keer zoveel gegevens opslaan in dezelfde hoeveelheid ruimte als een traditioneel blokgebaseerd compressie.

Het heet Neural Texture Compression (NTC). Meer detail in texturen voor dezelfde opslagruimte is zeker een aantrekkelijke optie - zoals we hebben gezien Verlaten En Resident Evil 4 opnieuw maken, textuurkwaliteit kan zelfs veel lager zijn op pc dan consoles in VRAM-beperkte scenario's - maar de echte zegen is dat NTC is ontworpen om gegevens tijdens runtime te decomprimeren.

Volgens Nvidia is er een lichte overhead in vergelijking met speciale decompressieprocessors de onderzoekers zeggen dat ze verwachten dat deze overhead kleiner zal zijn als het eenmaal in realtime is toegepast weergave. Belangrijker is dat decompressie rechtstreeks op de GPU kan plaatsvinden, waarbij de CPU en de behoefte aan speciale hardware volledig worden omzeild.

Zal dit de stotterproblemen en VRAM-wandelingen oplossen die pc-gamers teisteren? Ik weet het niet. Voor nu is dit slechts een onderzoekspaper, en als we NTC erin zien komen grafische kaarten, het is waarschijnlijk een paar generaties verwijderd. Het zal waarschijnlijk geen verhandelbare functie zijn zoals Nvidia's Deep Learning Super Sampling (DLSS) ook niet.

Maar het belooft veel. DirectStorage, hoe goed het ook klinkt, is niet uitgekomen in pc-games zoals ik had gehoopt. De hardware ondersteunt het, de software is beschikbaar, maar we hebben gewoon geen games die gebruikmaken van hardware-GPU-decompressie om in de buurt te komen van wat de consoles momenteel bieden. Deze oplossing is mogelijk beter beheersbaar voor ontwikkelaars en minder veeleisend voor hardware.

We weten het voorlopig niet. In de tussentijd kruis ik mijn vingers dat de rest van 2023 pc-releases bevat die echt werken, op tenminste totdat we meer van de slimme manieren zien waarop ontwikkelaars en leveranciers een duidelijk probleem met pc willen aanpakken gamen.

Aanbevelingen van de redactie

• Ratchet & Clank debuteert een revolutionaire grafische technologie op pc
• Ik vroeg ontwikkelaars om uit te leggen waarom pc-poorten in 2023 als rotzooi lopen
• Hoe generatieve AI games zal creëren met 'bredere, grotere en diepere werelden'
• Hoe een viraal bodycam-spel het internet liet denken dat het echte beelden waren
• Gaming-laptops liegen nog steeds tegen ons en het wordt nog ingewikkelder