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主机界小巨人!微软公布「Xbox Series S」深度技术解析

时间:2021-12-29 01:08:31

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主机界小巨人!微软公布「Xbox Series S」深度技术解析

Microsoft即将推出的次世代游戏主机「Xbox Series X」,有一个关系密切的弟弟「Xbox Series S」。作为不搭载光碟机的「纯数字版主机」,在Xbox历史上最小的机体里装进众多次世代要素,因此受到许多玩家的关注。

这次Microsoft以「Xbox Series S Tech Deep Dive」为题召开一场技术说明会议,为大家介绍会议和专访内容。

Xbox Series S 和Xbox Series X 一样搭载基于AMD Zen 2 微架构的八核心CPU,单执行运作的时脉则是Xbox Series X 3.8GHz、Xbox Series S 3.6GHz,多执行绪运作的时脉是前者3.6GHz 后者3.4 GHz。

双方都搭载8MB 的L3 快取,单就中央处理器性能来说是「Xbox One S」的四倍以上。另外Xbox Series X 的系统单晶片(SoC)大小为360 平方(mm2),Xbox Series S 197 平方。

比较Xbox Series X 和Xbox Series S 的性能时,会发现两者间最大的差距是在GPU 上。双方都搭载由AMD 制造的客制化RDNA 2 GPU,但Xbox Series X 搭载的晶片有52 个CU,运作为1.825GHz,相对之下Xbox Series S 仅有20 个CU,运作则为1.565 GHz。所以就图形处理器的效能来说,前者达到12.15 TFLOPS 而后者则是4 TFLOPS。可能是因为更重视让更新频率维持在60Hz(最高120Hz)的关系,所以Xbox Series S 并不支援所谓的4K 解析度(3840x2160),最高仅支援到相当于2K 解析度的1440p(2560x1440)解析度。

当然想要亲自体感到这些画面上的差界,前提是要有一台支援120Hz 更新率和4K 解析度的显示器。如果使用更新率60Hz,最高支援HD 解析度的显示器,那就能够享受到不逊于Xbox Series X 的游戏体验才对。

PlayStation 5主机在资料的压缩和解压缩上采用名为「Oodle Kraken」的技术,而Xbox Series X / S则是采用名为「BCPack」的技术。虽然在这次技术会议上没有详细说明,不过可以知道是能够最大限度发挥主机搭载之客制化NVMe SSD能力,大幅缩短游戏读取时间的技术,能够在还没破万的游戏主机上享受到这种技术,的确是很吸引人的魅力。

而且Xbox Series S 在画面技术上还拥有如下方表列出的特征,这些全都是构成次世代Xbox 基础架构的技术。除了前面提到的不支持4K 解析度和120Hz 画面更新频率外,和Xbox Series X 似乎没有太大的差距。

DirectX Raytracing(DXR)通过追踪从光源发射出去的光线,去模拟在特定地点上应可观测到之画面的技术Variable Rate Shading(VRS)可变速率着色技术,藉由让着色器同时处理复数像素的方式,来减低对图形处理器的负担Mesh Shading将现有的Vertex Shader和Primitive Shader视为同一程序加以处理的全新绘图管线设计Sampler Feedback Streaming(SFS)活用事前已经计算好的框架情报,优先请求Mipmap必要的部份载入记忆体DirectML内含在DirectX12技术中,用来执行机械学习的API,应该是会用来执行硬体层面的4K升频

在这次会议上也介绍了主机使用的音响系统,除了Xbox One 就已经对应的虚拟音效系统「Windows Sonic」外,还原生支援「Dolby Atmos」与「DTS: X」技术。拥有计算包含耳廓、头部和肩膀在内之周边物体会造成的声音变化,以传输函数方式来展现的「头部相关传输函数(HRTF)」,以及能够重现出立体音响空间的「空间音效(Spatial Sound)」等等的降负载处理功能。

空间音效在虚拟实境头戴显示器平台的软体上,已经是很普遍被利用的技术,最近欧美大型发行公司推出的招牌作品也大多会支援,以日本产的游戏来说,也有《恶灵古堡2重制版(バイオハザードRE:2)》等作品支援。在中央处理器里当然也有分割出专门的音效硬体处理区域,但因为Xbox Series S的中央处理器甚至比Xbox One X还要高性能,所以想要在玩次世代游戏作品时能更有临场感的玩家,最好是准备一套高品质的耳麦或是耳机会比较好吧。

在这次的技术会议中,还公开了一段针对Sampler Feedback Streaming的技术展示影片。因为游戏主机每次世代交替,图形处理器的性能就会有飞跃性的提升,游戏开发者自然会想要创造出更美丽的画面,但是记忆体容量提升程度相较之下显得比较缓慢,所以如何提升材质读取效率就是一大关键。

于是Xbox 的技术开发团队趁这次转换到次世代主机的时机,探讨应该要怎么做才能够减少应读取之材质容量,最后得到的解答就是Sampler Feedback Streaming。

这是利用一个名为「Partial Residency」(又称为「PRT」)的材质技术,这是将材质整合为一整张比较大型的图块后再通过管线,借此来减低需处理次数的手法。这项技术最早是在 年初就被AMD 推出的「Radeon HD 7970」采用,之后也被加入Direct 3D 应用程序界面里。

但是因为找不出如何判断应该要在什么时候让哪一个图块通过的判断标准,所以现在已经算是快要被放弃的技术,但是只要利用Sampler Feedback Streaming 就可以解决这个问题。

只要利用Sampler Feedback 手法,就可以在渲染特定场景时测量出色块着色器,在必需材质的中级领域里收集到理想的设定资料。接着就可以让色块使用收集到的资料,依照当时场景必须要如何正确渲染,去读取材质的必要部分,这样就能够读取到更为细分化的材质资料。

利用这个手法,不仅能够让处理效率获得飞跃性的提升,在内存和储存空间使用上也能带来更好的效果。游戏开发者能够利用节约下来的资源,增加使用材质的种类与细节,或者是把记忆体使用在音效、动画或是人工智慧等其他系统需求上。

这点与其说是Sampler Feedback Streaming 的特征,其实还不如说是在「Xbox Velocity 架构」下,让硬件和软件层面直接连结在一起的客制化SSD、压缩技术,以及Direct Storage 应用程序界面等技术互相结合相辅相成,所产生的最后结果。

这次在技术会议上公开的示范影片,舞台是设定在一个类似没有人的幼稚园教室一样的地方,似乎使用了超过10GB 大小的材质档案。如果是采用旧有的材质串流引擎,那就必须要把视野范围内所有物件使用的材质通通计算出来,把Mipmap 等级的资料也载入记忆体里面,这时就会有被技术人员称为「材质预算」,可能会因为分配过多内存而载入太多材质档案,又过是反过来因为载入太少材质档案而必须要花过多时间进行修正的问题产生。

通过Sampler Feedback Streaming 技术,可以最佳化载入内存的资料,达到高速渲染的目标。这次播放的技术展示影片,是将速度放慢到四千分之一倍,每次移动镜头让场景发生变化时,就可以看到呈块状的材质产生变动。当然实际在游戏里使用的场景,场上应该会有更多物件存在,只不过从这次技术展示影片显示出的处理速度来看,让人感觉还是十分游刃有余。

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