4K-spel: hårdvaran är inte riktigt redo, så hur gör utvecklare det? Och vad är de dolda kostnaderna?

4K-spel: hårdvaran är inte riktigt redo, så hur gör utvecklare det? Och vad är de dolda kostnaderna?

Spel står för närvarande inför en av de strängaste tekniska utmaningarna de någonsin har haft att ta sig an med. Eftersom TV- och bildskärmstillverkare har sänkt priset på 4K-skärmar, har spel rusat för att möta dem pixel för pixel, med senaste utgåvor somFar Cry 5running i native 4k på Xbox One X. Både Sony och Microsoft har lanserat uppgraderade konsoler, Xbox One X och PS4 Pro, som specifikt marknadsförs för att tillgodose de krav som4Kimposerar, men matematiken är svår. 4K är det största språnget i pixeltäthet som spelhårdvara någonsin har haft att uppnå, för med det sätt som moderna grafikprocesser fungerar spelar pixlar verkligen roll. "Majoriteten av arbetet som utförs i en ram är ungefär proportionellt mot antalet skuggade pixlar," säger grafikingenjör Timothy Lottes, en medlem av GPU-tillverkaren AMD: s Game Engineering-team.

"För att förenkla det," säger Oli Wright, ledande grafikkteams programmerare på Codemasters kommande arkadracer, Onrush, "4K har fyra gånger antalet pixlar jämfört med 1080p, men en PS4 Pro har inte fyra gånger kraften för en PS4". Med andra ord har konsoler inte hållit i takt med de ytterligare kraven i 4K – inte ens Xbox One X. Lottes uppskattar att för att uppnå ungefär samma typ av visuell kvalitet som ett PS4-spel med en hastighet av 30 bilder per sekund kräver 4K cirka 7,4 Teraflops (beräkning av flytande punkt) per sekund. PS4 Pro checkar in på 4,2 Tflops per sekund och Xbox One X med 6 Tflops per sekund. Som Lottes nämner är hans metodik en stor överförenkling av en komplex situation som inte tar hänsyn till sådana faktorer som minnesbandbredden för varje maskin, men det ger en uppfattning om hur beredd den nuvarande generationen är för 4K.

Hur utvecklarna övervinner 4K: s tekniska hinder

4K-spel: hårdvaran är inte riktigt redo, så hur gör utvecklare det? Och vad är de dolda kostnaderna?

Utvecklare måste därför använda ett antal knep för att uppnå 4K-utdata samtidigt som de når samma visuella detaljnivå som deras spel kan uppnå i 1080p.Onrush, till exempel, ger bara hälften av 4K: s pixlar, och därmed bara fördubblar det extra arbetet från att mata ut vid 1080p snarare än fyrdubbla det. "Vi använder sedan en temporär rekonstruktionsteknik för att tillhandahålla en enhetlig lösning för antialisering och uppskalning för 4K som gör ett riktigt bra jobb med att skapa alla extra pixlar," Wright säger. Temporär rekonstruktion tittar tillbaka på tidigare ramar för att göra gissningar om hur man fyller i den nya, en annan liknande lösning är rutbrädet rendering, som gör växlande pixlar för att uppnå ungefär samma effekt men med olika fördelar och nackdelar. "Vi har inte varit tvungna att göra med ett fyra gånger hopp i pixelräkning tidigare," Wright fortsätter. "Det skulle vara ett annorlunda förslag om det inte vore för tekniker som rendering av rutbrädor och temporär rekonstruktion. Dessa tekniker tillåter oss att låtsas att vi fortfarande har ett hopp i två gånger".

Inte alla utvecklare behöver använda dessa trick. Exempelvis Sumo Digital, som för närvarande arbetar med 4K-supportCrackdown 3, som kommer att stödja 4K, har tittat på rutbrädans rendering men hittills har inte behövt implementera det, vilket gör det möjligt för Microsoft att marknadsföra Crackdown 3 som “sann 4K”. "Hittills har de vanliga grafikoptimeringarna varit tillräckliga," säger studioteknisk chef Ash Bennett. "Vi stöder alltid 4K-läge, om vi avser att rikta in det, från den tidigaste punkten i produktionscykeln. Detta gör det enklare ur ett kostnads- och arbetsflödesperspektiv i motsats till att försöka eftermontera support i slutet." För Sumo är att tänka på 4K tidigt ett bra sätt att hantera sina krav.

  • Varje Xbox One X-förbättrat spel

Under de senaste månaderna har anklagelser cirkulerat som tyder på att utvecklare fokuserar alltför systemresurser på grafik och bort från andra aspekter av deras spel, såsom fysik, AI och andra delar av allmän världssimulering. En populär video påpekade skillnader mellan Far Cry 2 och Far Cry 5, såsom de dynamiskt växande träden och större förbränningar i spelet 2008, som i stor utsträckning tolkades som antydde att Far Cry 5: s fokus på visuell trohet hade begränsat eller till och med gjort omöjligt , dessa funktioner. Visst, Lottes anser att det rena hoppet mellan 1080p och 4K måste leda till vissa slags avvägningar i visuell kvalitet. Men Bennett är fast om sina verkliga effekter på spelarupplevelsen. "Hos Sumo har vi inte gjort några uppoffringar till spelet för att stödja 4K-rendering," han säger. "Det är CPU-enheten som tenderar att driva spelsimuleringen, och att stödja 4K-läge tar inte mer av denna resurs än den gjorde tidigare."

Gör 4K-bilder kräver att spel komprometteras?

4K-spel: hårdvaran är inte riktigt redo, så hur gör utvecklare det? Och vad är de dolda kostnaderna?

För Alex Perkins, konstchef på Onrush, är 4K bara en annan faktor i
lista över kostnader och fördelar för spelaren som han vanligtvis tänker på. "Om vi ​​skrev
en otrolig gräsåtergivningsteknik, men den använde 50 procent av de tillgängliga resurserna, då skulle jag inte anser att det är bra värde. Om inte, det vill säga, vi skapade Grass Simulator 2018." För honom kostar Onrushs temporära rekonstruktionsteknik 10 procent av dess totala rambudget och gör en högupplöst och antialiated

Hur jämför 4k-utgångar med 1080p?

4K-spel: hårdvaran är inte riktigt redo, så hur gör utvecklare det? Och vad är de dolda kostnaderna?

För att gå över siffrorna ger 4Ks ursprungliga upplösning på 3840x 2160 pixlar skärmen totalt 8 294 400 pixlar. Detta är fyra gånger så många pixlar som en Full HD 1920&gånger har 1080 pixlar skärmen. Som jämförelse är skillnaden i pixlar från 1280&gånger var 720-skärmen från PS3 / Xbox 360-eran till 1080p bara ett 2,25x hopp, och det mellan 640&gånger var 480 skärmar i PlayStation 2 / Xbox / GameCube-eran till 720p tre gånger. I vad som är tekniskt bara ett hopp av två konsolgenerationer har spelets pixelantal ökat med 27 gånger, från 307.200 till 8 294 400. Men än en gång är det kanske orättvist att verkligen överväga PS4 Pro- och Xbox One X-medlemmar i samma generation som sina förfäder.

Det kommer inte att överraska att Crackdown 3: s 4K-läge kommer att köras med 30 bilder per sekund, även på Xbox One X. Tja, vi säger &lsquo, även’. Lottes förenklade tumregel för prestanda för att mata ut 60 bilder per sekund vid 4K är 14,7 Tflops per sekund, vilket är mer än två gånger vad Xbox One X kan. Det är faktiskt bekvämt över vad de nuvarande PC GPU-ledarna också kan. Nvidias Geforce 1080ti körs med 11,5 Tflops per sekund och AMDs Vega 64 körs med 13,7 Tflops per sekund.

Dessa distinktioner väcker en viktig fråga för huruvida 4K ska ha den framträdande den har som ett nytt steg i spelets pågående tekniska utveckling. Lyssna på Microsoft eller Sony, Nvidia eller AMD och du skulle få förlåtelse för att anta att 4K är det enda spelet ska gå. Från sprängbearbetning (en fras som skapar skaparen senare märkt som “förfärlig”) till PS2’sEmotion Engine, är videospelens historia besatt med löften om teknikens transformativa krafter. För ett medium som definieras av kisel som ger det liv, är det oundvikligt att spel alltid ska presenteras som sublimitet, bara en generation bort från vad vi alla drömmer om att de kan vara.

De kan alltid springa lite snabbare, se lite skarpare, vara lite mer rikt simulerade. Spelhistoriken är en historia med konstant föråldring, och det är okej. Spel är i allmänhet bättre för bättre teknik. Men det kan verkligen göra det svårt att säga vad ett genuint teknologiskt framsteg är, ett som kommer att hjälpa till att definiera vilka spel som kommer att bli i framtiden, eller när det bara är en smakfråga – eller till och med bara något som spelas in på spel. Med andra ord är fler pixlar verkligen bättre?

Slår “perfektion” -pixlar att lägga till fler av dem?

4K-spel: hårdvaran är inte riktigt redo, så hur gör utvecklare det? Och vad är de dolda kostnaderna?

För Lottes är en hög framerate viktigare än upplösning eftersom den gynnar fluidrörelse och snabbare ingångssvar, och han är bekväm med kostnaderna för lägre upplösning. När det gäller rena siffror påpekar han dock att inriktningen av infödda 4K vid 30 bilder per sekund är lika med hastigheten för de återgivna pixlarna som att rikta inbyggda 1080p på 120 bilder per sekund. Han erkänner att denna beräkning är helt teoretisk och tar inte hänsyn till situationer där spelets hastighet kan begränsas av CPU: n när den inte är bunden av sin GPU längre, men utsikterna för att kunna växla preferenser mellan sådana hårda olika standarder för upplösning kontra framerate är lockande. "Det är därför som alla nyheter om konsolstöd för 120Hz är spännande för mig," Lottes säger.

Men han går vidare: "Jag tror att det skulle vara en intressant värld om vi fastnade på 720p och sedan bara fortsätter att skala prestanda. Då skulle utvecklare ha större möjlighet att använda GPU för mer än bara fylla fler pixlar." Å ena sidan kan den överskott av GPU-kraften användas för att perfektera varje pixel för att bättre stänga avståndet till CG-filmvisualer genom att utnyttja högkvalitativa antialiaserings- och belysningseffekter som realtidsstrålning som visas av Microsoft och Unreal på GDC i år. Eller vad sägs om att glömma allt detta och sätta in det i världssimulering för att utvidga antalet AI-kontrollerade skådespelare, fysik och andra komplementära system som går ut på att producera dynamiska och interaktiva platser att spela?

Utvecklar för 4k och 1080p samtidigt

4K-spel: hårdvaran är inte riktigt redo, så hur gör utvecklare det? Och vad är de dolda kostnaderna?

En av de största utmaningarna som Codemasters har stött på för att stödja 4K har inte handlat om processorkraft, men att göra konsttillgångar som ser lika bra ut på mindre kraftfull hårdvara som de gör i 4K. "För Xbox One X använder vi 4K by 4K strukturer," säger Onrush art director Alex Perkins. "Det innebar att vi var tvungna att utarbeta ett prioriterat system för att bibehålla detaljerna i mindre minnesformat, så att de lägsta upplösningsversionerna av texturerna ser jämförbara utan att eliminera för mycket detaljer, för att undvika behovet av separata tillgångar per plattform." 4K presenterar sina egna problem, men som en plattformsutvecklare som stöder PS4 och Xbox One, liksom PS4 Pro och Xbox One X, för att inte tala om PC, bidrar dess höga upplösningar bara till arbetsbelastningen.

Och det är bara i nuvarande systemresurser och visningsteknologi. Vad sägs om mer spekulativa koncept, till exempel dynamiskt förändring av upplösning beroende på var en spelare tittar, höja det där ögat är direkt vänt för att mata det lilla centrala området som ögat löser den finaste detalj med massor av detaljer samtidigt som det reduceras i periferin , vilket är mycket bättre på att uppleva rörelse? Är det verkligen värt att kasta lika resurser till alla delar av skärmen när spelarnas uppmärksamhet är så fokuserad på mitten? På många sätt går visuell teknik för spel idag för ett grovt brute-force-strategi.

  • Vad är den bästa 4K-TV för spel?

Men eftersom spel har bevisat gång på gång genom sin historia, leder marknadsföring allt. Förbättrade bilder kommer alltid att sälja ett spel bättre än en svårt att visualisera, mer rikt simulerad värld eller en framerate som YouTube inte kan stödja. Och den effekten fördubblas när 4K-TV-apparater blir allt vanligare. Om du precis har köpt en, vill du dra fördel av det. Inget av detta är att förneka att 4K kan vara fantastisk att se och spela. "[4K är] viktigt för oss eftersom det gör en skillnad," säger Codemasters ‘Wright. "Du kan säkert hävda att när du tittar på en film på ett vanligt visningsavstånd, erbjuder 4K mycket lite över 2K. Jag kan inte tala för alla, men jag vet att alla spelare i mitt hus sitter mycket närmare TV: n när de spelar. 4K är definitivt bättre för spel."

4K är här för att stanna och utvecklare har verktygen för att nå sina krav, även om hårdvaran tekniskt saknas. Men att tro att det är det enda förskott som spelet kan göra skulle vara att glömma att kraften i dagens konsoler och datorer kan göra så mycket mer än bara kasta miljoner pixlar på skärmen. Kvaliteten på dem spelar också roll.

Den här artikeln är hämtad från Edge Magazine nummer 320 och du kan prenumerera på ett tryckt och digitalt paket för så lite som? 17 kvartalet.

Gillar du artikeln? Dela med vänner: