Konsoler har fortfarande en fördel, och det skadar PC-spelandet

Den här historien är en del av Jacob Roachs ReSpec-serie, som täcker en värld av PC-spel och hårdvara.

De PC-spelandets död. Det har varit ämnet under de senaste veckorna, med hamn efter hamn efter hamn som anländer till PC i katastrofala tillstånd. PC-spel är inte dött, men om denna trend fortsätter är det svårt att rekommendera att du köper någon ny version på PC, åtminstone innan den får en rad oundvikliga patchar.

Jag önskar att jag kunde tillhandahålla en enda lösning för problemen med PC-spel, men jag kan inte. Listan är enorm. Men det finns ett fokusområde som kan hjälpa situationen mycket, och det är där konsoler fortfarande har ett försprång över PC.

Källan till stamning

När det kommer till kritan är det en sak som orsakar stamningar i dina spel: en topp i renderingstid. Något har täppt till röret för ett kort ögonblick, och medan det är löst finns det ett gap i tiden mellan en bildruta som visas på din skärm och nästa. Det är en stamning.

Men vad är det som täpper till rören? I många fall på PC ser vi att shader-kompileringen stammar. Det är här processorn behöver skicka instruktioner (shaders) till GPU: n och översätta dem från mjukvarukod till hårdvarukod. Detta är källan till stamma i spel som Gotham Knightsi många fall.

Vi har en bra lösning för shader kompilering stamning. Den första är att förkompilera shaders som Uncharted: Legacy of Thieves gör på PC. Få instruktionerna lagrade i minnet i förväg så att du inte behöver krångla med att kompilera medan spelet körs. Den andra är asynkron kompilering. Moderna processorer som Core i5-13600K har tillgång till en ton av trådar, så trådar som inte gör så mycket kan hantera kompilering för kommande avsnitt medan du spelar.

Det är inga enkla lösningar, men de fungerar. Den andra huvudsakliga källan till stamning vi ser är traversal eller lastning stamning. Detta är fallet för Star Wars Jedi: Survivor, ett spel som lanserades med ett antal prestandaproblem. Här kommer ökningen i renderingstid från att spelet laddar in ny data när du färdas genom världen.

Det är viktigt att skilja mellan de två eftersom de har mycket olika lösningar. Shader-kompileringsstamning inträffar när en ny shader-effekt introduceras på skärmen. Skuggning av en enskild pixel kan ha flera lager av effekter, så en explosion eller en effekt från att plocka upp ett objekt är de områden där du vanligtvis ser att skuggkompileringen stammar.

Traversal stamning inträffar när din karaktär passerar en laddningszon av någon sort. Om inget särskilt anmärkningsvärt händer på skärmen, finns det en god chans att du ser en traversal stamning och inte en shader kompilering stamning.

Star Wars Jedi: Survivor är ett bra exempel på denna dynamik. I öppningen av spelet på Coruscant kraschar ett stort skepp in i en plattform och det finns en kort, mindre shader-kompilering. Senare, på Koboh när du går in i eller ut ur Pyloons Saloon, finns det dock cirka 10 sekunders intensiv stamning. Det är en traversal stamning.

Utvecklare har lösningar för shader-kompileringsstamning, även på motorer som Unreal Engine 4 som är särskilt svåra att bråka på den avdelningen. Vi har sett många av de shader-relaterade stamningarna fixade i spel som Hogwarts arv, och spel som Atomiskt hjärtahar lanserats fria från stammar på grund av en intensiv förkompileringsprocess. Situationen för traversal stamning är mer komplex.

Nästa generations Kraken

Både PS5 och Xbox Series X har dedikerade hårdvarudekompressionsprocessorer. Enligt Sonys Mark Cerny, den dedikerade processorn som använder Oodle Krakens dekompressionsbibliotek på PS5 kan hantera kompressionsarbetet av nio AMD Zen 2 kärnor. Xbox har Microsofts DirectStorage system på plats, som också inkluderar en dedikerad processor för dekompression för att påskynda laddningstiden, och kritiskt, tillgångsströmning.

Streaming av data från SSD: n är där traversal stamning inträffar, och det är ett mycket mer utmanande problem att lösa på PC. Inte nog med att datorer inte har dedikerad dekompressionshårdvara, utan utbudet av specifikationer för SSD: er gör det svårt att på ett tillförlitligt sätt skala strömningsprestanda över flera system.

På en PC är dekompression en uppgift för CPU: n. Data strömmas från SSD: n, men den måste dekomprimeras under överföring, vilket ofta resulterar i en traversal stamning. Den dedikerade dekompressionshårdvaran på PS5 och Xbox Series X resulterar i mycket färre traversal-stamningar, trots att deras processorer inte är lika kraftfulla som det som finns tillgängligt i en modern, avancerad PC.

Det finns lösningar för detta problem på PC, men de fungerar bara inte än. DirectStorage är tillgängligt för PC-användare, och det hjälper till att förbättra laddningstider och streaming genom GPU-dekompression. Problemet är att vi bara har ett spel med DirectStorage just nu, Försagt, och det utnyttjar inte GPU-dekompression. Det förbättrar bara laddningstiderna, lite snabbare än en PS5.

I alla andra spel är processen densamma. Tillgångar hämtas från lagringen till systemminnet, CPU: n dekomprimerar dem och sedan kopieras de till GPU-minnet. Denna arbetsintensiva process är sannolikt en anledning till att vi har sett VRAM-användningen ökar så högt i de senaste släppen, eftersom spelen är utvecklade för konsoler som inte har en minnesflaskhals som för närvarande finns på PC.

DirectStorage är en lösning, men det är inte det enda sättet att förbättra de stora problem med traversal stamning på PC. Korrekt CPU-skalning är en lösning som har underutnyttjats, särskilt för Unreal Engine 4-utgåvor. Denna motor är till stor del byggd för att köras på två trådar av CPU: n, och som du kan se i spel som Star Wars Jedi: Survivor, de återstående trådarna gör inte mycket arbete, om någon alls.

Trots det faktum att konsoler har mindre datorkraft än moderna datorer, designar utvecklare spel för plattformar som inte har en större tillgångsströmningsflaskhals. Du kan säkert fortfarande uppnå högre prestanda och visuell kvalitet på en avancerad PC, men det kommer till bekostnad av stamning, sänkt texturupplösning och VRAM-begränsningar som inte finns på konsolen, eller åtminstone, är långt lindrigare.

Nvidias svar

I början av maj, Nvidia lämnat in en forskningsuppsats till Siggraph 2023 - en årlig konferens centrerad kring framsteg inom datorgrafik - med titeln "Random-Access Neural Compression of Material Textures." Tidningen föreslår ett system där en neuralt nätverk hanterar komprimering och dekompression av texturer, och enligt det kan systemet lagra 16 gånger data på samma mängd utrymme som en traditionell blockbaserad kompression.

Det kallas Neural Texture Compression (NTC). Mer detaljer i texturer för samma lagringsutrymme är definitivt ett attraktivt alternativ - som vi har sett med Försagt och Resident Evil 4 Nyinspelning, texturkvaliteten kan faktiskt vara mycket lägre på PC än konsoler i VRAM-begränsade scenarier - men den verkliga välsignelsen är att NTC är utformad för att dekomprimera data under körning.

Det finns en liten overhead jämfört med dedikerade dekompressionsprocessorer, enligt Nvidia, men forskarna säger att de förväntar sig att denna omkostnad kommer att bli mindre när den väl tillämpas i realtid tolkning. Ännu viktigare är att dekompression kan ske direkt på GPU: n, förbi CPU: n och behovet av dedikerad hårdvara helt.

Kommer detta att lösa problem med stamning och VRAM-vandringar som plågar PC-spelare? Jag vet inte. För tillfället är detta bara ett forskningsdokument, och om vi ser att NTC kommer in grafikkort, det är förmodligen några generationer kvar. Det kommer förmodligen inte att vara en säljbar funktion som Nvidias Deep Learning Super Sampling (DLSS) är antingen.

Men det lovar mycket. DirectStorage, för så mycket av ett svar som det låter som, har inte materialiserats i PC-spel på det sätt jag hade hoppats. Hårdvaran stöder det, mjukvaran finns där ute, men vi har helt enkelt inte spel som utnyttjar hårdvaru-GPU-dekompression för att komma någonstans i närheten av vad konsolerna erbjuder för närvarande. Denna lösning kan vara mer hanterbar för utvecklare och mindre krävande på hårdvara.

Vi vet inte för tillfället. Under tiden håller jag tummarna för att resten av 2023 innehåller PC-releaser som faktiskt fungerar, kl. åtminstone tills vi ser fler av de smarta sätt som utvecklare och leverantörer vill ta itu med det som är ett tydligt problem med PC spelande.

Redaktörens rekommendationer

• Ratchet & Clank kommer att debutera en revolutionerande grafikteknik på PC
• Jag bad utvecklare att förklara varför PC-portar 2023 fungerar som skräp
• Hur generativ AI kommer att skapa spel med "bredare, större och djupare världar"
• Hur ett viralt bodycam-spel lurade internet att tro att det var riktiga bilder
• Spelbärbara datorer ljuger fortfarande för oss, och det blir ännu mer komplicerat