Konzoly majú stále výhodu a to škodí PC hrám

Tento príbeh je súčasťou série ReSpec od Jacoba Roacha, ktorá pokrýva svet počítačových hier a hardvéru.

The smrť počítačových hier. To bola téma posledných týždňov, pričom port za portom prichádzal na PC v katastrofálnych stavoch. Počítačové hry nie sú mŕtve, ale ak bude tento trend pokračovať, je ťažké odporučiť, aby ste si vybrali nejaké nové vydanie na PC, aspoň predtým, ako dostane rad nevyhnutných záplat.

Prial by som si, aby som mohol poskytnúť jediné riešenie problémov, ktorým čelia počítačové hry, ale nemôžem. Zoznam je rozsiahly. Ale je tu jedna oblasť zamerania, ktorá by mohla situácii veľmi pomôcť, a práve v nej majú konzoly stále náskok pred PC.

Zdroj koktania

Keď na to príde, je tu jedna vec, ktorá spôsobuje koktanie vo vašich hrách: prudký nárast času vykresľovania. Niečo na krátky okamih upchalo potrubie, a keď sa to vyriešilo, medzi jedným rámom zobrazeným na obrazovke a nasledujúcim je časová medzera. To je koktanie.

Čo však upcháva potrubia? V mnohých prípadoch na PC vidíme zasekávanie kompilácie shaderov. Tu potrebuje CPU posielať inštrukcie (shadery) do GPU a prekladať ich zo softvérového kódu do hardvérového kódu. Toto je zdroj koktať v hrách ako Gotham Knightsv mnohých prípadoch.

Máme dobré riešenie pre koktanie kompilácie shaderov. Prvým je predkompilácia shaderov ako Uncharted: Legacy of Thieves robí na PC. Získajte pokyny uložené v pamäti vopred, aby ste sa nemuseli obťažovať kompiláciou, keď je hra spustená. Druhým je asynchrónna kompilácia. Moderné CPU ako napr Core i5-13600K mať prístup k a ton vlákien, takže vlákna, ktoré toho veľa nerobia, môžu zvládnuť kompiláciu pre nadchádzajúce sekcie počas hry.

Nie sú to jednoduché riešenia, ale fungujú. Ďalším hlavným zdrojom koktania, ktorý vidíme, je traversal alebo loading stutter. Toto je prípad Star Wars Jedi: Survivor, hru, ktorá spustený s množstvom problémov s výkonom. Nárast času vykresľovania pochádza z načítavania nových údajov hry, keď prechádzate svetom.

Je dôležité rozlišovať medzi nimi, pretože majú veľmi odlišné riešenia. Zasekávanie kompilácie shaderov nastáva, keď sa na obrazovke objaví nový efekt shadera. Tienenie jedného pixelu môže mať niekoľko vrstiev efektov, takže explózia alebo efekt zo zdvihnutia položky sú oblasti, kde zvyčajne vidíte koktanie kompilácie shaderov.

Traversal koktanie nastáva, keď vaša postava prejde zaťažacou zónou nejakého druhu. Ak sa na obrazovke nedeje nič obzvlášť pozoruhodné, je veľká šanca, že vidíte zasekávanie pri prechode a nie koktanie kompilácie shaderov.

Star Wars Jedi: Survivor je dobrým príkladom tejto dynamiky. Na začiatku hry na Coruscante veľká loď narazí na plošinu a zaznie krátke, menšie zakoktanie kompilácie shaderov. Neskôr, keď na Kobohovi vstúpite do Pyloon's Saloon alebo z neho vystúpite, dôjde k asi 10 sekundám intenzívneho koktania. To je traverzálne koktanie.

Vývojári majú riešenia pre zasekávanie kompilácie shaderov, dokonca aj na motoroch, ako je Unreal Engine 4, s ktorými je v tomto oddelení obzvlášť ťažké sa hádať. Videli sme veľa koktania súvisiacich s shaderom v hrách ako Odkaz Rokfortu, a hry ako Atómové srdcespustili bez koktania vďaka intenzívnemu procesu predkompilácie. Situácia pre traversal stutter je zložitejšia.

Kraken novej generácie

Obaja PS5 a Xbox Series X majú vyhradené hardvérové ​​dekompresné procesory. Podľa Marka Cernyho od spoločnosti Sony, špecializovaného procesora, ktorý používa dekompresnú knižnicu Oodle Kraken na PS5 zvládne kompresnú prácu deväť AMD Zen 2 jadrá. Xbox má DirectStorage spoločnosti Microsoft systém, ktorý tiež obsahuje vyhradený procesor na dekompresiu, aby sa urýchlil čas načítania, a čo je kritické, streamovanie aktív.

Streamovanie údajov z SSD je miesto, kde dochádza k zaseknutiu pri prechode a je to oveľa náročnejší problém na vyriešenie na PC. Nielen, že počítače nemajú vyhradený dekompresný hardvér, ale rozsah špecifikácií SSD sťažuje spoľahlivé škálovanie výkonu streamovania vo viacerých systémoch.

Na PC je dekompresia úlohou CPU. Dáta sa streamujú z SSD, ale počas prenosu je potrebné ich dekomprimovať, čo často vedie k zaseknutiu pri prechode. Špeciálny dekompresný hardvér na PS5 a Xbox Series X vedie k oveľa menšiemu zaseknutiu pri prechode, a to napriek skutočnosti, že ich procesory nie sú také výkonné ako to, čo je k dispozícii v moderných špičkových počítačoch.

Na PC existujú riešenia tohto problému, ale zatiaľ nefungujú. DirectStorage je k dispozícii pre používateľov PC a pomáha skrátiť časy načítania a streamovanie prostredníctvom dekompresie GPU. Problém je, že momentálne máme len jednu hru s DirectStorage, opustený, a nevyužíva dekompresiu GPU. Len zlepšuje časy načítania, mierne predbieha a PS5.

V každej ďalšej hre je postup rovnaký. Aktíva sa prenesú z úložiska do systémovej pamäte, CPU ich dekomprimuje a potom sa skopírujú do pamäte GPU. Tento proces náročný na prácu je pravdepodobne dôvodom, prečo sme to videli Využitie VRAM stúpa tak vysoko v posledných vydaniach, pretože hry sú vyvinuté pre konzoly, ktoré nemajú problém s pamäťou, ktorý je momentálne prítomný na PC.

DirectStorage je jedným z riešení, ale nie je to jediný spôsob, ako zlepšiť hlavné problémy s prejazdom na PC. Správne škálovanie CPU je riešenie, ktoré bolo málo využívané, najmä pri vydaniach Unreal Engine 4. Tento engine je z veľkej časti postavený tak, aby bežal na dvoch vláknach CPU, a ako môžete vidieť v hrách napr Star Wars Jedi: Survivor, zostávajúce vlákna nerobia veľa práce, ak vôbec nejaké.

Napriek tomu, že konzoly majú menší výpočtový výkon ako moderné počítače, vývojári navrhujú hry pre platformy, ktoré nemajú veľké prekážky v streamovaní aktív. Stále môžete dosiahnuť vyšší výkon a vizuálnu kvalitu na špičkovom počítači, ale to je za cenu koktanie, znížené rozlíšenie textúr a obmedzenia VRAM, ktoré nie sú prítomné na konzole, alebo prinajmenšom, sú ďaleko menej závažné.

Odpoveď Nvidie

Začiatkom mája Nvidia predložil výskumnú prácu na Siggraph 2023 – výročnú konferenciu zameranú na pokroky v počítačovej grafike – s názvom „Neurálna kompresia materiálových textúr s náhodným prístupom“. Článok navrhuje systém, kde a neurónová sieť zvláda kompresiu a dekompresiu textúr a podľa nej dokáže systém uložiť 16-násobok dát na rovnaký priestor ako tradičný blokový kompresia.

Nazýva sa to kompresia neurálnej textúry (NTC). Viac detailov v textúrach pre rovnaký úložný priestor je určite atraktívna možnosť – ako sme videli Forspoken a Resident Evil 4 prerobiť, kvalita textúry môže byť v skutočnosti na PC oveľa nižšia ako na konzolách v scenároch s obmedzením VRAM – ale skutočným prínosom je, že NTC je navrhnutý tak, aby dekomprimoval dáta za behu.

Podľa Nvidie existuje mierna réžia v porovnaní s dedikovanými dekompresnými procesormi, ale výskumníci tvrdia, že očakávajú, že táto réžia bude menšia, keď sa použije v reálnom čase vykresľovanie. Dôležitejšie je, že k dekompresii môže dôjsť priamo na GPU, čím sa úplne obíde CPU a potreba špeciálneho hardvéru.

Vyrieši to problémy s koktaním a nárastom VRAM, ktoré trápia PC hráčov? Neviem. Zatiaľ je to len výskumná práca a ak uvidíme, že sa do nej dostane NTC grafické karty, je to pravdepodobne o niekoľko generácií. Pravdepodobne to nebude obchodovateľná funkcia ako Deep Learning Super Sampling (DLSS) spoločnosti Nvidia je buď.

Ale je v tom veľa prísľubov. DirectStorage, akokoľvek to znie ako odpoveď, sa v počítačových hrách nezhmotnilo tak, ako by som dúfal. Hardvér to podporuje, softvér je tam vonku, ale jednoducho nemáme hry využívajúce hardvérovú dekompresiu GPU na to, aby sme sa priblížili tomu, čo konzoly v súčasnosti ponúkajú. Toto riešenie môže byť lepšie spravovateľné pre vývojárov a menej náročné na hardvér.

zatiaľ nevieme. Medzitým budem držať palce, aby do zvyšku roku 2023 boli vydané PC verzie, ktoré skutočne fungujú, prinajmenšom dovtedy, kým neuvidíme viac šikovných spôsobov, ktorými chcú vývojári a predajcovia riešiť to, čo je jasný problém s PC hranie.

Odporúčania redaktorov

• Ratchet & Clank predstaví revolučnú grafickú technológiu na PC
• Požiadal som vývojárov, aby vysvetlili, prečo PC porty v roku 2023 bežia ako smeti
• Ako generatívna AI vytvorí hry so „širšími, väčšími a hlbšími svetmi“
• Ako vírusová hra s kamerou oklamala internet, aby si myslel, že ide o skutočné zábery
• Herné notebooky nám stále klamú a je to ešte komplikovanejšie