PlayStation 4 Pro: секретные ингредиенты и кое-что о реальном разрешении игр

Продолжаем изучать гигантский отчет DigitalFoundry о том, как устроена консоль PlayStation 4 Pro. В начале октября выяснилось, что GPU PlayStation 4 Pro немного отличается от обычных GPU AMD, построенных на архитектуре Polaris; сегодня мы поговорим об этих отличиях, а также о том, в каком реальном разрешении работают игры, анонсированные для PS4 Pro.

Специально для PlayStation 4 Pro корпорация AMD разработала особую версию GPU. Он все еще основан на архитектуре Polaris, используемой в видеокартах Radeon RX 4XX, однако обладает рядом возможностей, которые еще не появились в настольных продуктах AMD.

Например, в GPU PlayStation 4 Pro впервые реализована расширенная поддержка 16-битных чисел половинной точности, благодаря которой консоль может параллельно выполнить две таких операции вместо одной 32-битной. Таким образом, в ряде вычислений PlayStation 4 Pro может выдавать не 4.2 терафлопс, а 8.4 терафлопс.

Кроме того, в новой консоли применяется алгоритм сжатия Delta Color Compression, отсутствовавший у обычной PlayStation 4. С помощью DCC в Sony смогли требуемую пропускную способность памяти; поскольку производительность GPU PlayStation 4 Pro выросла заметно больше, чем пропускная способность памяти, это открывает перед разработчиками игр волнующие перспективы.

Еще одно улучшение напрямую касается рендеринга. GPU PlayStation 4 Pro может определять треугольники, слишком незначительные, чтобы повлиять на финальное изображение, и не отрисовывать их. Эта функцию, говорит Марк Черни, архитектор PS4 Pro, очень просто реализовать, и в то же время она может показать хороший прирост производительности, особенно если используется одновременно с полноэкранным сглаживанием.

PlayStation 4 Pro получила и крайне продвинутый планировщик задач, позволяющий увеличить эффективность асинхронных вычислений. Например, благодаря новому планировщику GPU PlayStation 4 Pro может быстрее отрисовывать сцены с множеством мелких объектов: все нужные расчеты автоматически распределяются по нескольким вычислительным блокам. По словам Черни, это звучит намного проще, чем работает - инженерам AMD и Sony пришлось хорошенько поломать голову.

И, наконец, у PlayStation 4 Pro есть разработанный Sony чип, отвечающий за "шахматный" рендеринг: алгоритм, с помощью которого консоль генерирует финальное изображение высокого разрешения на основе картинки меньшего разрешения. Разумеется, это не простой апскейл - все намного сложнее.

Для генерации изображения наивысшего качества Sony нужно было знать, где начинаются и кончаются все объекты и треугольники в сцене. Обычные способы определения были недостаточно точными, поэтому компания разработала собственное инновационное решение, позволяющее отслеживать все изменения в сцене покадрово.

В результате был создан специальный, полностью аппаратный буфер, ID buffer, хранящий всю нужную информацию. Он заполняется одновременно с Z-буфером (и в аналогичном разрешении) и позволяет отслеживать изменения в положении объектов и даже отдельных треугольников без заметного влияния на производительность.

Именно на основе данных этого буфера GPU PlayStation 4 Pro может создать качественное изображение с разрешением 4К из реально отрендеренной картинки. Сделать это можно двумя способами.

В первом случае применяется технология рендеринга геометрии: с ее помощью разработчики могут получить "псевдо-4К" изображение. Все недостающие данные будут сгенерированы на основе некоторых данных ID-буфера, причем на финальной картинке будут корректно выглядеть эффекты прозрачности.

К сожалению, есть одна проблема - все текстуры и эффекты, создаваемые пиксельными шейдерами, останутся в разрешении 1080p. Именно поэтому отражения в демке Infamous First Light выглядели мыльноватыми. Зато этот способ очень просто реализовать - на это разработчикам нужно буквально несколько дней - и он не требует значительных вычислительных ресурсов.

Второй случай - уже известный нам "шахматный" рендеринг. Для него необходимо отрендерить изображение как минимум в разрешении 1920x2160 - половину от базового 4К. Здесь благодаря активному использованию ID-буфера можно сделать сразу несколько интересных вещей.

Например, если камера не двигалась, то разработчики могут использовать некоторые данные из предыдущего кадра и отрендерить изображение в реальном разрешении 4К или реализовать временное сглаживание. Если камера или объекты в сцене двигались, то, определив с помощью буфера объекты, присутствовавшие в предыдущих кадрах, можно понять, каким образом лучше всего использовать данные предыдущих кадров.

Этот способ создает куда большую нагрузку на GPU, чем рендеринг геометрии, и на его реализацию требуется больше времени - как минимум несколько недель. Впрочем, некоторые разработчики предпочитают использовать собственные технологии: например, так решили поступить создатели For Honor и Spider-Man.

В остальном большая часть игр с поддержкой PlayStation 4 Pro будет использовать именно "шахматный" рендеринг. Так, Watch Dogs 2, Killing Floor 2, InFamous и Mass Effect Andromeda работают в реальном разрешении 1800p, причем у Andromeda игроки смогут выбрать либо высокое разрешение, либо улучшенное качество графики в разрешении 1080p.

А разработчики Deus Ex: Mankind Divided поступили еще хитрее - они используют "шахматный" рендеринг в комбинации с динамическим разрешением. В зависимости от сложности сцены реальное разрешение игры колеблется от 1800p до 2160p.