В теории: могут ли мультиплатформенные игры Xbox One соответствовать PS4

Давно уже не секрет, что технические характеристики PS4 и Xbox One различаются. Обе консоли используют архитектуру AMD GCN(Graphics Core Next), но графические комплектующие PS4 имеют на 50% больше потенциальной вычислительной мощности, чем у Xbox One - и в этом основное различие. Встает вопрос, как эта разница скажется на геймплее игры.

Разработчики заверили нас, что нам не следует ошибочно полагать, будто PS4 будет иметь значительное преимущество, и что этот 50% запас производительности GPU полностью перейдет в игру. На эту тему мы побеседовали с главным архитектором PS4, Марком Черни.

"Идея в том, что технические возможности умышленно используются не на полную," - сказал Черни. "В аппаратной части содержится чуть больше АЛУ, чем это не обходимо для обработки графики. В результате этого у вас есть возможность, можно сказать мотивация, использовать это АЛУ для GPGPU."

Трактовать слова Черни и того, что сказал нам представитель Microsoft можно так - закон уменьшающейся пользы от вложений, то есть чем больше АЛУ мы будем использовать в консоли, тем меньше они будут влиять на общую производительность.

Мы решили разобраться во всем лично. используя эквивалентные PC, основанные на АМД архитектуре, как и консоли нового поколения. С одной стороны сборка будет иметь свои недостатки, техническая однородность консолей дает им значительное преимущество из-за оптимизации. С другой стороны, мы знаем, что некст-ген игры будут создаваться для PC с последующим портированием на консоли. В любом случае, из-за общности API графические тесты для обоих платформ будут сопоставимы, а мы прежде всего сравниваем именно аппаратную часть.

Фотография внутренностей Xbox One. То что мы видим здесь, очень похоже на технологии PC, только GPU и CPU установлены на один чип (справа), окруженный модулями памяти. Похожего мы ожидаем и от железа PS4.

Другая весомая причина в пользу тестирования заключается в том, что когда идет речь о разработке следующего поколения консолей, большинство данных о производительности доступных AMD, Sony и Microsoft упираются в то, как GCN архитектура используется движками, запущенными на PC. Формирование GCN архитектуры и ее предшественников во многом основывалось на производительности актуальных в данный момент игр. Мы думаем, что результаты повлияли на появление новых решений – например, на решении Сони бросить ресурсы в производительность именно в GPU.

Давайте сначала взглянем на выбор начинки, который мы сделали для наших "эквивалентных" PC. Только давайте сначала внесем некоторую ясность, нашей целью не является создание абсолютно идентичного консолям PC, это просто не возможно. Мы сосредоточились на отличиях в производительности различных графических решений консолей с возможными характеристиками их GPU. Поэтому мы хотели, чтобы рендеринг не ограничивался возможностями CPU и памяти. Вот характеристики PC, используемого в тестах: Core i7 3770K разогнанный дo 4.3GHz и 16GB of DDR3 на частоте 1600MHz.

Выбор правильного графического оборудования – более сложная задача. По первому впечатлению, GPU Microsoft удивительно похож на карту Radeon HD 7790 с архитектурой AMD Bonaire. Выбор Sony похож на продукт из линейки Pitcairn, и ближайшим эквивалентом к графическому чипу PS4 будет Radeon HD 7870, однако с точки зрения тактовой частоты, чип PS4 больше похож на Radeon HD 7970M. Какое бы решение мы не выбрали, консольные аналоги, очевидно, работают на пониженных частотах, а так же в них меньше вычислительных блоков, на 2, если быть точным. Хотя можно полагать, что в консольных чипах все же присутствуют эти два блока, просто они отключены для того, чтобы увеличить количество чипов, которое платформодержатели могут использовать с момента изготовления консоли. Вдруг один чип оказался дефектным, тогда можно его отключить, задействовав лишний. Для обеспечения паритета между всеми консолями, 2 блока могут быть отключены на всех чипах – что-то похожее было на пс3, процессор которой имеет 8 ядер, однако одно из 7 неактивно. 

Графические чипы Xbox One и PS4 имеют много общего с двумя существующими на PC архитектурами от AMD, под кодовыми названиями Bonaire и Pitcairn.

Макросъемка графического чипа AMD Pitcairn(слева) и его менее способного брата, Bonaire(справа). Мы считаем, что GPU PS4 больше похоже на первый чип, а GPU Xbox One на второй.

Отключение вычислительных блоков на консолях, удобно для Microsoft и Sony, но не для нашего опыта. Из-за этого обстоятельства нам сложнее подобрать PC, наиболее схожий в производетельности с этими консолями. В итоге мы выбрали Radeon HD 7850 для “Xbox One PC” (16 компьютерных блоков против 12 в XО) и Radeon HD 7870 XT для нашего аналога PS4 (24 компьютерных блока против 18 в консоли Sony). Таким образом, мы поддерживаем изначальную разницу в производительности консолей, так как наш “PS4 PC” имеет на 50% больше потенциальной мощности GPU. Тем не менее очевидно, что наши PC все равно остаются более мощными, чем соответствующие им консоли, поэтому, чтобы установить производительность на один уровень, мы сбросили частоту каждого GPU до 600Mgz. Таким компромиссом мы добились максимальной схожести в вычислительной мощности PC и консолей.

Выбор пропускной способности памяти – другой нелегкий вопрос. На обоих платформах мы установили частоту RAM на 1375MHz, чтобы соответствовать PS4(нам пришлось разогнать 7850 и сделать даунлокинг 7870 XT). Теоретически это дает некое преимущество нашему "PC Xbox One" перед Xbox One, который возможно не будет иметь такой скорости с медлительной DDR3 и быстрой ESRAM. Пропускная способность – это то, во что мы собираемся углубиться позже.

Бенчмаркинг выбранного железа.

Итак, вот вопрос, как AMD тестирует свои разработки и корректирует их? Очевидно, что этот процесс связан с запуском различных игровых движков, поэтому именно с этого мы и начали,  использовав для теста стандартные бенчмарки. Для того, чтобы получить максимально точное соответствие с игровыми консолями, мы были очень аккуратны в выборе настроек. Очевидно, что 1080р будет предельным значением для консолей нового поколения, так что в наших тестах мы ориентировались на это значение. Мультисэмплинг, антиасайлинг (MSAA) были отключены, так как мы до сих пор не заметили их присутствие в некст-ген проектах для консолей.

Здесь вы видите тестирование нашего железа для Xbox One u PS4. Мы не считаем, что этих тестов достаточно, чтобы сказать, как игра Х запустится на консоли У, а тем более сказать, как графическое оборудование каждой консоли будет справляется с различными задачами игрового движка, и то, как повлияет этот разрыв в 50% на общую производительность.

Результаты довольно хорошо подтвердили тот факт, что дополнительный набор вычислительных блоков почти никак не влияет на производительность. Хорошо видно, что наш  "PS4 PC" имеет преимущество в среднем на 24%. Теперь становится понятно, почему AMD предпочитает повышать именно частоту ядер и памяти на своих highter-end картах. В этом тесте хорошо видно, что простого увеличения количества ядер не достаточно для увеличения производительности.  Результаты Metro: Last Night показывают минимальное различие – дополнительные 50% вычислительной мощности превращаются в 17% прирост производительности. С другой стороны в Tomb Raider производительность однажды увеличилась до 33%, во время использования tress fx, однако приятный прирост в производительности наблюдался и без него. 

Crysis 3

Теперь перед нами стоит новый вопрос. Что надо будет делать разработчикам мультиплатформы, чтобы Xbox One версия игры могла соответствовать версии для PS4.  Мы рассмотрели несколько способов решения этой проблемы.  Практически все некст-ген проекты будут портами с PC, по этой причине все движки должны быть сделаны с возможностью регулировки требований для каждой консоли – для того чтобы более слабый по производительности Xbox One не ограничивал PS4. Так же разработчи могут урезать качество игр, в угоду консоли Microsoft или более слабым PC – но возможно они будут поддерживать равенство между ХО и PS4 в плане технических особенностей и просто понизят разрешение на Xbox. Мы решили провести этот тест, использовав наиболее близкую к некст-гену игру, технологический бриллиант игровой индустрии - Crysis 3. Тесты с бенчмарками, проведенные выше (такие как Metro: Last Night), заключались в рассмотрении консольных игр с небольшими улучшениями. В этом плане Crysis 3 отличает то, что эта игра в первую очередь была создана для PC, с последующим урезанием графики для консолей – так же, как и многие игры, в которые мы будем играть в 2014 году.

В этом видео мы сравниваем производительности наших “железок”, запустив Crysis 3 с разрешением 1080p, потом уменьшаем разрешение на нашем аналоге Xbox One до 1776x1000 (разрешение падает на 17, 2%) Потом мы снова уменьшаем разрешения до 1600x900 – падение уже 33 %, демонстрируя разницу в  мощности GPU, которую имеет Xbox One по сравнении с PS4. В теории мы должны видеть разницу между платформами, однако, если вы посмотрите видео, то поймете, что этого не происходит.

Crysis 3 наиболее близкий к некс-гену проект, и обе платформы способны запустить его с разрешением 1080р и очень высоким качеством текстур. 

 В нашем тесте, мы в первую очередь интересуемся производительностью GPU в феноменальном Crysis 3 – наиболее близком к некст-гену проекте. Здесь мы видим, как игра запускается с разрешением 1080р на высоких настройках с включенными 2x SMAA anti-aliasing и v-sync. Сначала мы запустили платформы на одинаковых настройках, потом понизили Xbox версию до 1776x1000 и до 1600x900.

Сброс до 1600x900 позволил Xbox One опередить PS4, работающую с разрешением 1080р, хотя при разрешении 1776x1000 он отставал на несколько кадров. Пролистайте страницу вниз, чтобы увидеть как понижение разрешения повлияло на качество картинки. Так же надо заметить, что 50% запас вычислительной мощности, позволил PS4 вырваться вперед всего на 19% (42.6fps vs. 35.7fps) Возможно это происходит из-за того, что ресурсы, используемые в работы с продвинутыми шейдерами связаны с разрешением не линейно. А это значит, что уменьшением небольшого количества пикселей привелет к большему освобождению ресурсов, чем вы могли бы думать. Однако мы не можем сказать наверняка, ведь это только одна игра, а, как демонстрируют предыдущие бенчмарки, у разных проектов будут разные показатели. Нельзя упустить тот факт, что почти все нынешние консольные проекты имеют фрейм-рейт равный лишь 30fps – это очень сильный скачок в производительности, и честно говоря,  это идет на пользу более слабой платформе, которая чуть-чуть проигрывает PS4 во время наиболее технологичных сцен.

(Те, кто хочет посмотреть сравнения картики в Crysis 3 при разных разрешениях, должен пройти по этой ссылке и промотать страницу вниз к концу статьи)

Но, конечно, превосходство PS4 отнюдь не только в более мощном GPU, она имеет и некоторое преимущество в пропускной способности памяти. PS4 имеет 256-битную шину, которая позволяет достигать пропускной способности GDDR5, равной 176GB/s, когда память DDR3 Xbox One ограничена 68GB в секунду, хотя с помощью 32MB RAM (ESRAM), встроенных в процессор, это значение теоретически может достигать 192GB/s.

Пропускная способность

Несмотря на то, что реальная мощность графического чипа PS4 не совпадает с тем, что должно было бы быть, согласно цифрам, недостаток в пропускной способности может быть убийственным для производительности, что может стать проблемой для архитектуры Xbox One. Вы сможете увидеть это в следующем видео, где мы сравним Radeon HD 7790 и Radeon HD 7850. Интересным в этом сравнении является то, что в то время как HD 7790 имеет меньше вычислительных блоков, чем HD 7850 (14 против 16), она сильнее разогнана, до той границы, где вычислительный потенциал обоих практически равен 1.84 террафлопсам - а это значение PS4.  Вся разница в пропускной способности. 256-битная шина памяти HD 7850 имеет огромное преимущество в 60% над 128-битным интерфейсом HD 7790.

Для теста мы использовали три игры: Crysis 3, Skyrim и Battlefield 3. Первые две игры выявили преимущество в производительности вплоть до 20 процентов, за счет дополнительной пропускной способности, но BF3 DICE демонстрирует равенство в вычислительной мощности, предлагая практически идентичную производительность. Это предположительно связано с тем, что без MSAA технические свойства игры не сильно зависят от пропускной способности. Все это намекает на то, что Microsoft урезали свою эффективную производительность связкой DDR3 и ESRAM в сравнении с чистой пропускной способностью шины PS4. Поэтому достижение хорошей производительности ESRAM – ключевой момент для Xbox One в борьбе с PS4.

Сравнение Radeon HD 7790 с HD 7850 удивительно. Несмотря на то, что карты имеют одинаковую вычислительную мощность – их результаты очень сильно различаются, из-за пропускной способности последних.

Пропускная способность – основной аспект в графической производительности, она так же важна, как и вычислительная мощность. Хоть Radeon HD 7790 имеет ту же мощность процессора, что и более дорогая HD 7850, ее 128-битная шина памяти,  не сравнится с 256-битным интерфейсом. Из трех протестированных игр - Crysis 3, Battlefield 3 и Skyrim – только игра DICE,  работает одинаково на обеих картах.