PlayStation 4 Pro：Sonyが最初の4Kゲームコンソールを作った方法

ソニーの最新コンソールの発表から6週間後、私はソニーの新しいサンマテオ本社の会議室にいます。これまでに発表されたPlayStation 4 Proタイトルの大部分を再訪し、システムアーキテクトのマークセルニーを伴っています。新しいハードウェアが私が先月目撃した高品質の4Kゲーム体験を実際に提供していることを確認するチャンスですが、もっと重要なことです。これは、ソニーがこの成果を達成した方法を見つける場所です。 PS4 ProをウルトラHDディスプレイの実行可能なコンソールにするように、GPUパワーのわずか4.2テラフロップ。

「ハードウェアを設計するとき、達成したい目標から始めます」とCerny氏は言います。 「それ自体の力は目標ではありません。問題は、その力が何を可能にするかです。」

明らかになるのは、ソニー自体が - おそらくそのライバルとは異なり、ないコンソールハードウェア生成の概念が終わったと信じています。 Cernyには、ゲームパワーのリセットに相当すると考えている多くの基準があります。主に、新しいCPUアーキテクチャとメモリの割り当てが大幅に増加しています。そしてもちろん、GPU Power -Cernyの大規模な改訂は、PS4グラフィックスコアについて開発者に与えた434ページの8時間のPowerPointプレゼンテーションを指します。ゲームメーカーにとって新しいパラダイムでした。

これらすべての基準により、PS4 Proは新世代のハードウェアではなく、400ページのブリーフィングはありません。 Sonyの新しいコンソールは、既存のモデルの拡張機能です。これは、既存のPS4のゲームを最適化して、4Kディスプレイハードウェアの新しい範囲で見栄えを良くするために最適化できると同時に、既存のHDTVの所有者にエクスペリエンスを強化することができます。それは同じ世代です - そして、それは開発者が開発の開発に投入する必要がある実際の努力で最も多く語っています。

「中世のリリースとして、開発者からの最小限の努力を必要とする必要があることは何でも必要だと知っていました」とCerny氏は説明します。 「私たちは見せました日々ニューヨークイベントでPS4 Proで実行されます。その作業は、単一のプログラマーがそれを行うことができるほど小さくなりました。一般に、私たちの目標は、PS4 Proのサポートに必要な作業をゲームを作成するのに必要な全体的な努力のほんの一部に維持することでした。

最終結果は、4Kディスプレイが標準のHDTVのピクセルを効果的に実行しているという厳しい現実を念頭に置いてやや保守的なものに思えるスマートデザインです。しかし、その課題を満たす際に、PS4 Proは既存の700プラスPS4タイトルの範囲を完璧に実行する必要があります。これは、新しいコンソールの設計に大きな影響を与えるベースハードウェアの重要な要件です。

「まず、GPUサイズをumplused butterflyの翼のような鏡面バージョンの隣に本質的に配置することで2倍になりました。これは、既存の700タイトルをサポートする非常にきれいな方法を提供します」とCernyは説明し、どのように詳細に説明します。 Proは「ベース」互換モードに切り替えます。 「GPUの半分をオフにして、元のGPUに非常に近いもので実行します。」

PROモードでは、完全なGPUがアクティブであり、911MHzで実行されます - 周波数は14％のバンプであり、GPUパワーの2倍のブーストを2.24倍の増加に変えます。ただし、CPUは生の能力が同じ増加を受けていません。ソニーは、既存のPS4との相互運用性が、同じ、比較的控えめなジャガーCPUクラスターに固執する主な理由であると考えています。

「可変フレームレートゲームでは、フレームレートを高めることを検討していました。しかし、相互運用性も望んでいました。700の既存のタイトルが完璧に機能することを望んでいます」とマークセルニーは説明します。 「それは、CPUの8つのジャガーコアを維持し、新しいプロセステクノロジーと同じ高さを押し続けることを意味し、2.1GHzであることが判明しました。既存のモデルの1.6GHzよりも約30％高くなっています。 「

しかし、確かにx86は素晴らしいレベラーですか？確かにCPUをアップグレードすることは違いを生むべきではありません - 結局のところ、それはPC上ではありません。それは単に物事をより良くしますよね？ソニーは、固定プラットフォームコンソールの観点から同意しません。

「別のCPUへの移行 - コンソールコストやフォームファクターへの影響を回避することが可能であっても、多くの既存のタイトルが適切に機能しないという非常に高いリスクを実行します」とCerny氏は説明します。 「これらの問題の起源は、新しいCPUで実行されているコードは、古いCPUとは非常に異なるタイミングでコードを実行することであり、それがこれまでに遭遇したことのないゲームのバグを公開する可能性があることです。」

しかし、Xbox One Sと同様に、ベースPS4モードに追加のプロGPU電源を展開するのはどうでしょうか？または、111MHzのGPU周波数ブーストを保持しているだけですか？ソニーにとっては、既存の700のタイトルが機能することを保証することは、安全にプレイすることです。

「頻度が異なり、...まあ... [笑]何よりもまず、すべてが完璧に機能する必要があると思う。標準モデルからPS4 Proに移行すると発生する可能性のある問題。」

しかし、コアアーキテクチャは、必ずしもベースPS4にとって、実際に多くの強化を特徴としています。もちろん、より多くのメモリが必要です。

「ゲームにはもう少しメモリが必要だと感じました - 約10％以上 - ゆっくりとした従来のドラムをコンソールに追加しました」とCernyは明らかにし、それが本質的にDDR3であることを確認します。 「標準モデルでは、Netflixやゲームなどのアプリケーションを切り替えている場合、Netflixはゲームをプレイしている場合でもシステムメモリにあります。アプリケーションの間にロードする必要はありません。

PS4の高速GDDR5メモリの贅沢な使用であると言う人もいるかもしれません。そのため、PROの追加のDDR3メモリを使用して非批判的なアプリを保存し、ゲーム開発者向けのより多くのRAMを開きます。

「PS4 Proでは、違うことをします。Netflixの使用をやめたら、それをゆっくりと従来のギガバイトのDRAMに移動します。その戦略を使用すると、GDDR5の8ギガバイトのほぼ1ギガバイトを解放します。ゲームのためのスペース。つまり、ゲームは5つではなく5.5GBを使用できるということです。残りのほとんどを使用してPS4 Proインターフェイスを作成します。 PSボタンを押してください-1080pではなく4Kでは、今日です。」

ゲーム開発者はメモリを使用してフィット感を使用できますが、ほとんどの場合、PS4バージョンで見られるのとまったく同じ基本資産に基づいて、必要な4Kレンダリングターゲットとバッファーを処理します。私たちはなどのために見ました墓の襲撃者の上昇、Far Cry Primalそして、他の多くは利用可能なスペースに収まります。 Cerny氏によると、これらの資産は「数百万ドル」の費用がかかり、コアPS4 Pro Ethos（開発者向けの安価で簡単な4Kサポート）に収まらないと言います。

ウルトラHDレンダリングに対応するために、GPUも明らかに後押しされており、Cernyが先月PlayStation Meetingで述べたように、AMDの現在および実際に未来の建築から追い出されています。

「ポラリスは非常にエネルギー効率の良いGPUアーキテクチャであり、コンソールフォームファクターをほぼ同じに保ちながら、GPUパワーをかなり劇的に高めることができます。DCCは、デルタカラー圧縮の略です - は、ポラリスのために改善されたロードマップ機能です。 PS4 ProでPlayStationデビューを務めています。マークセルニーは、この機能がその過程であることを確認しています。ない標準のPS4モデルに実装されています。

「DCCは、フレームバッファーとレンダリングターゲットに向かうデータの機内圧縮を可能にし、それらにアクセスするために使用される帯域幅の減少をもたらします。GPUのパワーが帯域幅よりも増加しているため、これは非常に役立つ可能性があります。」

Polarisの他の要素もPlayStation 4 Proで機能していますが、その展開には、個別のGPU同等物とはわずかに異なる機能セットがある場合があります。

「原始的な廃棄アクセラレータは、レンダリングに影響を与えるには小さすぎる三角形がパイプラインから除去される効率を改善します。特にMSAAが使用されている場合、電源を入れやすく、速度の増加が非常に顕著になる可能性があります」とセルニーは説明します。

「最後に、ハーフフロートなどの変数のより良いサポートがあります。これまで、AMDアーキテクチャにより、半分のフロートが32ビットフロートと同じ内部スペースをとることができます。それらを使用することはあまり有利ではありませんでした。しかし、ポラリスでは、2つのハーフフロートをレジスタに並べて配置することができます。 。シェーダープログラムに注釈を付けます。たとえば、どの変数が16ビットであるか、ベクトルレジスタが少なくなります。」

PS4 Proの拡張機能は、ベースAMD計算ユニットからより多くの利用率を抽出することにも合わせています。

「CUで実行される複数の波面フロントは、1つの波面がテクスチャまたは他のメモリをロードするために出ているため、他の波面は喜んで計算を行うことができるため、素晴らしいことです。これは、ベクターALUの利用が上がることを意味します」とCernyは共有します。

「CUにさらに波面を置くためにできることは何でも、CUでより多くのランニングを得るために良いことです。ベクターレジスタの数は限られているため、ベクターレジスタを使用すると、より多くの波面が増えてパフォーマンスが増加する可能性があります。これが、ネイティブの16ビットサポートターゲットであるため、より多くの波面が同時に実行されます。

また、AMDのセミカスタムハードウェアのデザイン関係が実際にどのように機能するかについての洞察を得ました。これまで、コンソールAPUは実際には、変更が限られている既製のAMDパーツの集合であるという認識でした。結局のところ、PS4のGPUは、Radeon HD 7850および7870でデビューしたPitcairnのデザインによく似ています。Xbox One同等のものは、Radeon HD 7790でデビューしたBonaireプロセッサとの合格関係以上のものです。

「後で、個別のGPUとしてコンソールGPUに非常に似ているように見えるものを見ることができますが、それはデザインとコンソールGPUからインスピレーションを得ることに非常に精通しています。あなたが考えていることについて、Cernyは説明し、コンソールのデザインは「戦闘テスト」であり、したがって、個別のGPU製品として展開しやすいと述べています。

「PS4 Proで初めてAMDロードマップ機能が初めて登場します」とCernyは続け、セミカスタム関係がどのように機能するかについて幅広い概要を説明します。

「それがどのように機能するかは、私たちがひどく協力的なAMDと座ることです。彼らと一緒に仕事をするのは本当に喜びです。だから基本的に、私たちは何人のCUを持ちたいと言い、ロードマップ機能を見て、エリアを見て、私たちはいくつかの決定を下します。この場合、私たちは時々、離散GPUになる前に私たちのチップに機能を持つ機会を持っています。 ニース。"

そして、その作業はRadeon Disclete製品にも戻ってきて、PCとコンソールのゲーム開発の一貫性を維持するのに役立ちます。たとえば、非同期コンピューティングは、PS4デザインでマークセルニーが擁護した追加のハードウェアスケジューリングパイプラインのために、PC DX12アプリケーションでAMDに大きな利益をもたらしました。

「カスタム機能を持つことができ、最終的には[AMD]ロードマップに到達することができます」とCernyは誇らしげに言います。 「だから、エース...私は非同期の計算に非常に情熱を傾けていたので、私たちはオリジナルのPlayStation 4のために多くの仕事をしました。これらのテクニックでは、私たちが情熱を注いでいるGPUの部分がPCスペースで使用されている場合に役立ちます。」

実際、2つの新しいAMDロードマップは、今後のRadeon PC製品でのリリースに先立ち、Proでデビューしています。

「初めて登場する機能の1つは、16ビット変数の処理です。1つの32ビット操作ではなく、2つの16ビット操作を一度に実行することができます」と彼は言い、訪問中に学んだことを確認します。マンティスバーンレースをチェックするために、Voofoo Studiosに。 「言い換えれば、フルフロートでは4.2テラフロップがあります。ハーフフロートでは、16ビット計算で8.4テラフロップスが2倍になりました。これにより、パフォーマンスを根本的に向上させる可能性があります。」

作業ディストリビューターは、よりインテリジェントな作業分布を通じて効率を向上させるように設計されたGPU設計にも追加されます。

「GPUが特定のサイズになると、GPUが幾何学をインテリジェントに分布および負荷分散させる集中脳を持つことが重要です。したがって、たとえばジオメトリの日陰とテッセレーションに非常に焦点を合わせているものですが、 AMDの既存のアーキテクチャでどのように改善するかを説明する前に、Mark Cerny氏は、基本的な頂点も配信するように機能します。

「PS4 Proのワークディストリビューターは非常に進んでいます。Polarisからのかなり劇的なテッセレーションの改善があるだけでなく、多くの小さなオブジェクトでシーンでレンダリングを加速するポストポストポスト機能もあります。単一のパッチは、多くのコンピューティングユニット間にインテリジェントに分布しています。これは、パッチを細分化してレンダリングするプロセスが非常に複雑であるため、それは聞こえるよりも難しいです。」

それを超えて、私たちはジューシーなものに移動します - ソニーが導入したカスタムハードウェア、プログラフィックスコアがその重量をはるかに上回る「シークレットソース」の要素。 4Kフレームバッファを作成する際、多くの技術的基盤は、実際には、さまざまな方法で悪用できる新しいバッファーの作成を伴う高度な防止防止作業に基づいています。

現在、FXAAやSMAAなどの後処理抗放出技術には限界があります。エッジ検出の精度は劇的に変化します。高いコントラストの微分、深さまたは通常のマップ、または組み合わせに基づく検索には、すべて制限があります。ソニーは、独自の非常に革新的なソリューションを作り上げました。

「空間的なアンチエリアーシングを実行するときにオブジェクトと三角形の境界がどこにあるのかを知りたいのですが、コントラスト、Z [深さ]はすべて不完全な解決策です」とセルニーは言います。 「また、一時的なアンチアリアシングを実行しているため、フレームからフレームへの情報を追跡したいと思います。以前のフレームと現在のフレームの関係をよりよく知ることは素晴らしいことです。この長年の問題に対する解決策コンピューターグラフィックは、IDバッファーです。

それはすべてハードウェアベースで、Zバッファーと同時に書かれており、ピクセルシェーダーの呼び出しが不要で、Zバッファーと同じ解像度で動作します。初めて、世界空間でのオブジェクトとその座標を追跡でき、個々の三角形でさえ識別できます。最新のGPUは、パフォーマンスに大きな影響を与えることなく、三角形数にこのアクセスを行うことはできません。

「IDバッファーの結果として、オブジェクトと三角形のエッジがどこにあるかを知り、フレームからフレームまでフレームに追跡できます。 「だから、これは開発者ツールボックスの新しいツールであり、それが可能にする手法の点でかなり変換されます。そして、バッファーを使用する2つの異なるテクニックを説明します。

ジオメトリレンダリングは、非常に基本的な用語で、開発者が「擬似4K」画像を作成できるようにする、よりシンプルな形のウルトラHDレンダリングです。 1080pレンダリングターゲットは、完全な4Kバッファーに相当する深度値で生成され、さらに各ピクセルには完全なIDバッファーデータがあります。最終結果は、ポストプロセスを介して、これらの「エキゾチックな」ピクセルの1080pセットアップを外挿することができることです。葉や嵐のフェンスなどのアルファ要素をサポートする4K画像（追加費用はありますが）。ピクセルカウントでは、Native 4K画像として解決され、IDバッファーから取得したデータからの色伝播を使用して「欠落」データが外挿されます。ただし、大きな制限があります。

「ピクセルシェーダーの呼び出しは変わらないため、テクスチャの解像度は変わりません」とセルニーは説明し、悪名高い最初の光画像のぼやけ、1080pグレードのテクスチャの詳細を指し示しています。 「そして、鏡面的な効果は変わりません。しかし、それは画質をかなり劇的に改善します。」

コストは非常に低く、これについての私たちの見解は、1080pのスーパーサンプリングシナリオに役立つ可能性があることですが、マークセルニーは別の潜在的なアプリケーションを指摘しています。ベースPS4ハードウェアで900pでレンダリングするタイトルは、追加の電力の一部を使用して1080pにバンプを取得する可能性があり、ジオメトリレンダリングは4Kに拡大する可能性があります。から悪名高い私が見たデモ、明確にするには大きな後押しがありますが、それは完全なネイティブ4Kパッケージに似ていません。チェッカーボードは別の問題です。

完全な4Kまでのチェッカーボードはより要求が厳しく、基本的な解像度の半分（1920x2160バッファー）が必要ですが、IDバッファー内の三角形とオブジェクトデータにアクセスすることで、ベースチェッカーボード出力の上にテクニック層のテクニックとして美しいことが起こります。

「まず、ジオメトリレンダリングのために行ったのと同じIDベースのカラー伝播を行うことができます。そのため、前のフレームに注意を払っても、画像を作成できます。 4M色のサンプルが長方形のグリッドに配置された場合よりも高品質の...つまり、画質はすぐに1530pよりも優れています」とCernyは真剣に説明します。

「第二に、前のフレームからの色とIDを使用できます。つまり、かなり良い時間的アンチエリアスを行うことができるということです。明らかに、カメラが動いていない場合は、前のフレームの色を挿入できます。完璧な4K画像を入手してください。しかし、カメラが移動している場合でも、IDを使用して、Object IDとTriangle IDの両方を使用して、それを使用します私たちはその方法についての確実性です前のフレームを使用します。

では、ジオメトリレンダリングとチェックボーディングは、プラスとマイナスポイントの点でどのように機能しますか？

「チェッカーボードのレンダリングで、最初の2つのプラスは同じです。鮮明なエッジ、詳細な葉、嵐のフェンスも、テクスチャの詳細を増やし、鏡面効果の詳細を増やしました」とマーク・セルニーは説明します。 「しかし、私たちはピクセルシェーダーワークロードを2倍にしています。他のオーバーヘッドもあり、1080pネイティブから2160pチェッカーボードまでずっと不可能かもしれません。」

明らかなことは、ジオメトリレンダリングが安く、単一の開発者が数日以内にソリューションを稼働させることができることです。チェッカーボードは多くの点でより激しく、より多くの作業が必要です - 数週間。そして、ノックオン効果があります。一時的なアンチエイリアシングのニーズのチューニング、私が見たものHorizo​​n Zero Dawn先月のPlayStation Meetingでのデモ。

「しかし、ポイントは、これらがタイトルの全体的な予算の割合のほんの一部で実装できる手法であるということです」とCernyは結論付けています。 PS4 Proのサポート。では、先月見たニューヨークのタイトルはどのように形作られていますか？そこに展開されているテクニックは何ですか？

Uncharted 4は、Retoolingを受けています（「彼らはレンダリング戦略をもう一度見ています」とCerny氏は言います）が、明らかにされた13ゲームのうち、9つの中古チェッカーボーディング。 Call of Duty Infinite Warfare、Rise of the Tomb Raider and Horizo​​n Zero Dawnはすべてチェッカーボーディングで最大2160pをレンダリングし、フルHDディスプレイで1080pまで下がり、Lara Croftのタイトルには明示的な1080pサポートを備えた複数のモードがあります。 Mark Cernyは、開発者がCheckerboarding Techを自由に使用できるように自由に使用できることを指摘することに熱心です。そのため、さまざまなバリエーションや解釈が表示されます。

「犬2を監視し、フロア2を殺し、悪名高いマスエフェクトアンドロメダはすべて1800pチェッカーボードを使用しています」とCernyは私に語ります。 「Super-SamplingはHDTVサポートに非常に人気があります。Mass Effect Andromedaには2つの非常に異なる戦略があります。4Kのチェッカーボードがあり、1080pで高品質のグラフィックスの別のモードがあります。」

ただし、1800pから、開発者は2160p HUDとメニュー要素を備えたソフトウェアスケールを使用したり、1800pに固執して、ハードウェアを最大4Kのスケールアップしたりできます。 Deus Ex Mankind Dividedは奇妙なタイトルです。チェッカーボードレンダリングも使用しますが、動的なフレームバッファーも採用しています。解像度は、シーンの複雑さに基づいて1800pから2160pの間で変化します。これまでに利用できるスクリーンショットは1つだけで、3360x1890でそれをカウントします。

「13のタイトルのうち9つはチェッカーボードです。4つのうち、MordorのShadow of Mordorは動的解像度でネイティブレンダリングを使用します。解像度は広く異なる可能性がありますが、一般的には4Kの80〜90パーセントです」とCernyは続けます。 「パッチへのパッチには、1080pネイティブレンダリングとモーションブラー、手続き上の地面カバー、これらの神の光線のような特殊効果などのビジュアルの多くの強化を備えたHDTVのモードがあります... 4Kテレビでは、1080p画像のアップスケールバージョンを見るだけです。」

ただし、Upscaled 1080pはそれほど一般的ではありません。ソニーは、より高い解像度のウルトラHDスクリーンをサポートすることを強くお勧めします。

「今後は、4KテレビとHDTVに対する直接的なサポートを非常に奨励していますが、開発コミュニティにそれをどのように行うかの詳細を残しています」とCernyは続けます。 「彼らは最もよく知っていますが、4Kテレビの高解像度モードを見たいと思っています。HDTVのテクニックは、より高い解像度から縮小するだけです。」

すでに、開発者が4Kプレゼンテーションに独自のテイクを採用しているのを見ています。今後のSpider-ManとHonorの両方で、400万件のジッターサンプルを使用して、開発者がチェッカーボーディングと比較して優れたテクニックであると信じているものを生成し、同様の計算コストを備えています。しかし、Sonyが提供するユニークなIDバッファーは、これらのテクニックの成功に役立つことを証明する可能性があります。

「IDバッファーは、これらのテクニックのいずれかと統合され、ネイティブレンダリングもあります」とCernyは続けます。 「その後、IDバッファーを使用して、時間的および空間的なアンチエリアーシングを取得します。それはすべてを重ねます。」

デモが続き、彼らはプレイステーションミーティングと同じくらい良かったです。実際、私たちがもっと見るようになったので、彼らはより良くなりました - 悪名高い最初の光でネイティブ4K、ジオメトリレンダリング、チェッカーボード4Kのように。また、比較を公平にするために、人工的に低いフレームレートの制限が設置されている、ウルトラHDネイティブチェッカーボードで並んで日ごとに日を過ごしました。比較は本当に注目に値します - 私は65インチのSony ZD9ディスプレイと品質から1フィート離れて立っていましたまだ持ち上げた。チェッカーボードは柔らかいタッチですが、ほとんどの人が伝えることができないことを喜んで賭けます。一番下の行は、1080pを超える品質の増加が膨大であるということです。

しかし、標準のHDTVの所有者にも朗報がありました。 Moireのパターンと時間的なきらめきは、Mordorの影で消え、よりクリーンなプレゼンテーションを行います。墓レイダーの印象的でない、ピクセルを追いかけるAAソリューションの上昇は、手付かずの堅実な外観に取って代わります。 PS4 Proは4Kディスプレイで最適に機能しますが、HDTVSを備えた人にとっては真の勝利があり、Paragon、Tomb Raider、Mass Effect Andromedaでは、主要な開発者が4K画面にアップグレードする準備ができていない人にアピールしたいことは明らかです。

しかし、おそらくマーク・セルニーとの会議から私が持っていた最大の持ち帰りは、ソニーがコンソール世代をどのように見ているかについての洞察でした。 PS4 ProとProject Scorpioは、中間アップグレードを支持して、新しい、より有能なハードウェアへのジャンプの終わりの始まりと見なされています。明らかなことは、ソニーがこれに買っていないことです。 Cernyは、X86 CPUとAMD GPUアーキテクチャの間を移動することさえ、非互換性の問題を引用しています。私は、PS5がきれいな休憩であり、私たちが知っているように実際の世代の飛躍になるという印象を受けました。 MicrosoftがXboxブランドの周りに独自の蒸気のようなライブラリを構築しようとしていることを示しているプロジェクトScorpioについては同じように感じません。 PC。

しかし、ここと今、私のマーク・セルニーとの会談は2つの目的を果たしました。一方で、私はプレイステーションのデモと私たちが期待できる1080pの強化の多くをもっと見ました。両方のカウントで、私はまだこの£350/$ 399のボックスの結果に感銘を受けています。すべてのタイトルが絶対に手付かずになるわけではありませんが、私たちはすでに良い結果を見ており、開発者がプレゼンテーション可能な4Kを達成するための独自のテクニックを調査しているのを見るのは素晴らしいことです。また、VRゲームのブーストもあり、ハードウェアマルチレスサポートにより、第2世代のPSVRタイトルのパフォーマンスが向上するはずです。

それについては、さらに他のカスタムハードウェア機能がありますが、まもなく他のカスタムハードウェア機能がありますが、その間に、小売ハードウェアと大量のゲームを実践するまで待機が続きます。楽しいでしょう。

デジタルファウンドリーは、サンマテオのプレイステーションキャンパスでマークセルニーと会いました。ソニーは旅行と宿泊施設の代金を支払いました。