理論上: Xbox One マルチプラットフォームゲームは PlayStation 4 と競合できますか?

2月 22, 2024

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Xbox One と PlayStation 4 のグラフィックス仕様の比較は、控えめに言っても明らかです。どちらのシステムも AMD の GCN (Graphics Core Next) アーキテクチャを利用していますが、ソニーのレンダリング技術は Xbox One 同等のシステムよりも生の計算能力が 50% 高く、それがシステム間のその他の違いを考慮に入れています。問題は、実際のゲームプレイ状況にどのような影響があるのかということです。

開発者らは舞台裏で、PlayStation 4 の優位性の程度について急いで結論を急ぐべきではなく、GPU パワーの 50% 向上がゲーム内のパフォーマンスの同様の向上をもたらさないことを強調してきた。。これは、数週間前に PS4 チーフアーキテクトの Mark Cerny に会ったときに簡単に取り上げたトピックです。

「重要なのは、ハードウェアが意図的に 100% 丸くはなっていないということです」とサーニー氏は明らかにしました。「グラフィックスについて厳密に考えている場合よりも、もう少し多くの ALU が含まれています。その結果、その ALU を GPGPU に使用する機会、つまりインセンティブが得られます。」

Cerny 氏のコメントの解釈 (および Microsoft 内部関係者によって示されたもの) は、AMD グラフィックス技術が現在ゲームで利用されている方法に基づいて、利益逓減の法則が働いているというものです。

私たちは、次世代コンソールと同じ AMD アーキテクチャに基づく同等の PC ハードウェアを利用して、主要な問題をテストすることにしました。一方で、これには欠点もあります。コンソールのクローズドボックス環境は PC よりも大幅な向上を約束しますが、各マシンは独自のグラフィックス API を使用するため、おそらく別のパフォーマンスの差が生じます。一方、次世代ローンチゲームは当初 PC で開発され、現在新しいコンソール向けに移植が進行中であることがわかっています。また、これは「理論上」の実験であるため、API の共通性は、少なくとも両方のテストプラットフォームのグラフィックス技術が同等の基準でテストされていることを意味します。そして何よりも、これはハードウェア実験です。

「システムのその他の違いを考慮すると、ソニーのレンダリング技術は、Xbox One の同等のものよりも生の計算能力が 50% 優れています。問題は、実際のゲームプレイ条件にどのような影響があるかということです。」

テストには別の説得力のある理由もあります。次世代コンソールの設計に関して言えば、Microsoft、Sony、AMD が利用できるパフォーマンスデータの大部分は、GCN ハードウェアが実行されているゲームエンジンでどのように利用されているかから得られたものであるためです。パソコン。 GCN アーキテクチャとその以前のアーキテクチャの形成には、実際のゲームを実行したときのパフォーマンスに大きく影響されたでしょう。この結果は、コンソールの設計の他の部分、たとえば、GPU コンピューティングにリソースを投入するというソニーの決定に影響を与えたであろうと考えられます。

まず、ターゲットプラットフォームに対して行った選択を見てみましょう。ここで明確にしておきますが、ここでの目的はコンソールの完全な PC レプリカを作成することではありません。それは単純に不可能です。私たちが焦点を当てているのは、利用可能な GPU スペックに基づくグラフィックスパフォーマンスの違いです。これを達成するために、レンダリングが CPU やメモリの制限を受けないようにする必要があったため、4.3 GHz にオーバークロックされた Core i7 3770K と 16 GB の DDR3 メモリを搭載した既存の PC テストベッドを利用しました。 1600MHzで動作します。

適切なグラフィックスハードウェアを選択することは、多少難しくなります。一見すると、Microsoft の GPU は、Radeon HD 7790 に見られる AMD の Bonaire 設計に非常によく似ているように見えますが、ソニーの選択は不気味なほど Pitcairn 製品に似ており、PS4 のグラフィックスチップに最も近いのはデスクトップ用 Radeon HD 7870 です。クロック速度の点では、ラップトップの Radeon HD 7970M にさらに近いです。いずれの場合も、コンソール製品はより低いクロックで動作し、コンピューティングユニットも 2 つ少なくなります。これらのユニットは確かにコンソールプロセッサ内に存在すると思われますが、プラットフォームホルダーが使用できるチップの数を増やすために無効になっています。生産ライン – 歩留まり。グラフィックス領域に欠陥のあるチップが製造された場合、ファウンドリは影響を受ける計算ユニットを無効にするだけで、プロセッサを引き続き使用できます。すべてのコンソール間のパリティを確保するために、PlayStation 3 の Cell 上の SPU の 1 つが非アクティブになるのと同様に、すべてのチップ上で 2 つのユニットが無効になります。

「Xbox One と PS4 のグラフィックスチップは、AMD の 2 つの既存の PC 設計 (コードネーム Bonaire および Pitcairn) と多くの共通点があります。」

コンピューティングユニットを無効にすると、Microsoft と Sony の運用には役立ちますが、結果として PC 領域に直接同等のものが存在しないターゲットハードウェアには役に立ちません。そこで、「ターゲット Xbox One」として Radeon HD 7850 (16 コンピューティングユニット対 XO ハードウェアの 12 コンピューティングユニット) を選択し、PS4 の代替として Radeon HD 7870 XT (24 コンピューティングユニット対 Sony コンソールの 18 コンピューティングユニット) を選択しました。このようにして、2 つのコンソール間の相対的なパフォーマンスの差を維持します。PS4 と同様に、ターゲットバージョンの生の GPU パワーは 50% 増加しています。ただし、明らかに、私たちのキットはコンソールよりもはるかに強力であるため、パフォーマンスを均等にするために、両方のクロック速度を 600MHz まで下げます。現在、一部のゲームはより高いクロックでより良いパフォーマンスを実現し、他のゲームはより多くのコアで恩恵を受けますが、少なくともこの妥協により、PS4 と同等のフロップごとの帯域幅の正しい比率は言うまでもなく、適切なレベルの計算能力が得られます。

次の大きな問題は、メモリ速度の選択です。どちらのプラットフォームでも、PlayStation 4 に合わせて RAM 速度を 1375MHz に等しくしています (これには、7870 XT のダウンクロックと 7850 のアップクロックが含まれます)。これにより、XO サロゲートには、低速の DDR3 メモリと高速の ESRAM キャッシュにより、実際のコンソールにはない利点がもたらされる可能性があります。裏を返せば、これはグラフィックスハードウェア自体に同等の立場で対処できることを意味します。帯域幅については後ほど詳しく説明します。

ターゲットハードウェアのベンチマーク

そこで問題は、AMD が自社のハードウェアをどのようにプロファイリングし、それに応じて設計を調整するかということです。プロセスの一部には既存のゲームエンジンの使用が含まれることは明らかなので、それが私たちが採用するアプローチであり、通常の範囲のベンチマークから始めます。次世代のワークロードに可能な限り近づけるために、設定の選択をもう少し厳選しました。明らかに、1080p が次世代コンソールのターゲット解像度であるため、これが当社の類似テストでは特に重点を置かれています。マルチサンプリングアンチエイリアス (MSAA) は、これまで見てきた次世代タイトルではほとんど使用されていないため、検討の対象外です。

「この結果は、コンピューティングコアの数が増えてもパフォーマンスが線形に拡大するわけではないという理論をほぼ裏付けています。ただし、当社の PS4 目標には明らかに利点があります。平均で 24% です。」

	HD 7850 (600MHz)、ターゲット Xbox One プラットフォーム	HD 7870 XT (600MHz)、ターゲット PS4 プラットフォーム	ゲームエンジンのパフォーマンス差
バイオショックインフィニット、DX11 ウルトラ DDOF	31.8fps	38.2fps	20.4%
バイオショックインフィニット、DX11	40.5fps	49.5fps	22.7%
トゥームレイダー、アルティメット (TressFX)	22.4fps	29.8fps	33%
トゥームレイダー、ウルトラ	39.5fps	50.3fps	27.3%
トゥームレイダー、ハイ	56.8fps	69.6fps	22.5%
ヒットマンアブソリューション、ウルトラ	37.2fps	45.2fps	21.7%
ヒットマンアブソリューション、ハイ	44.1fps	52.6fps	19.3%
スリーピングドッグス、エクストリーム	20.3fps	26.2fps	29%
スリーピングドッグス、ハイ	40.2fps	50.9fps	26.6%
メトロ: ラストライト、ハイ	25.5fps	30.0fps	17.6%

この結果は、GCN アーキテクチャでコンピューティングコアを増やしてもパフォーマンスが線形に拡張されないという理論をほぼ裏付けています。 AMD がハイエンドカードのコアクロックとメモリ速度を向上させる傾向があるのはこのためです。利用可能なコア数だけでは機能しないのは明らかだからです。結果を見ると、Metro: Last Light では差が最も少なく、50 パーセントの追加の計算能力により、わずか 17.6 パーセントのパフォーマンス向上が見られました。逆に、Tomb Raider では最も顕著な向上が見られます。非常識な TressFX ヘアシミュレーションを使用すると最大 33% 向上しますが、それを使用しない場合でも追加の品質設定を追加することでパフォーマンスが大幅に向上します。

ゲームの焦点: Crysis 3

したがって、次の疑問は、マルチプラットフォーム開発者が PlayStation 4 に匹敵するために、Xbox One バージョンをどの程度妥協する必要があるかということです。ここには数多くの道が開かれています。実質的にすべての次世代マルチプラットフォームタイトルには PC バージョンが含まれるため、エンジンはすでにスケーラビリティを念頭に置いて構築されており、最小公倍数が Xbox One のパフォーマンスに及ばないほどです。 PS4。技術チームは、Microsoft コンソールであろうと、はるかに性能の劣る PC であろうと、パフォーマンスを取り戻すために品質設定を簡単に戻すことができます。また、機能に関して XO と PS4 の同等性を維持し、単純に解像度を下げることもできます。私たちは、次世代ゲームに最も近い、先進的で技術的に優れた Crysis 3 を利用して、これをテストすることにしました。上記のゲームベンチマークのほとんど (Metro: Last Light は別として) は、スケールアップしたものに基づいています。コンソールゲーム。 Crysis 3 が他と違うのは、主に PC 向けに構築され、その後、今年の第 4 四半期にプレイする多くのゲームとまったく同じように、現行世代のコンソールで実行できるようにスケールダウンされたことです。

このビデオでは、1080p で動作する「ターゲット」ハードウェアのパフォーマンスを比較し、次に Xbox One に相当するハードウェアをまず 1776×1000 にスケールダウンします (解像度は 17.2 パーセント低下します)。その後、再び 1600×900 にスケールダウンします。これは 33.3 パーセントの低下であり、Xbox One が PlayStation 4 と比較して抱える GPU パワー不足に合わせて直線的にスケールダウンされます。したがって、理論的には、前者は 4 と 2 の間になるはずです。 2 つのターゲットプラットフォームがあり、後者は XO ターゲットを PS4 サロゲートと一致させます。しかし、ビデオを見ると、実際にはそうではありません。

「Crysis 3 は、私たちが持っている次世代ゲームに最も近いものであり、私たちのターゲットプラットフォームはどちらも、非常に高品質のテクスチャを備えた高品質プリセットで 1080p で実行できます。」

実際、1600×900 に下げると、対象となる Xbox One のセットアップが 1080p で動作する PS4 の同等のセットアップよりも大幅に進んでいることがわかりますが、1776×1000 ストリームはわずかに遅れています。このダウンスケーリングが画質に及ぼす影響を確認するには、ページのさらに下を見てください。。また、計算能力が 50% 向上しているにもかかわらず、PS4 同等品の平均フレームレートは、「Xbox One」よりも 19.3% しか優れていないことがわかりました (42.6fps 対 35.7fps)。高度なシェーダ作業によって消費されるシステムリソースは、解像度に応じて線形に拡大されない場合があります。つまり、サービスするピクセルが少なくなると、思ったよりも多くのシステムリソースが解放されます。確かなことはわかりませんが、明らかにこれは 1 つのゲームにすぎません。上記のベンチマークが示すように、異なる品質設定の異なるタイトルでは異なる結果が表示されます。留意すべきもう 1 つの要素は、ほとんどのコンソールタイトルのフレームレートの上限が 30 fps であることです。これはパフォーマンスを平準化するのに優れており、一般的に言えば、最も技術的に要求の高いシーンでのみ不当な影響を受ける、弱いプラットフォームが優先される傾向があります。

しかし、もちろん、PlayStation 4 の強みはグラフィックス処理能力の豊富さに限定されるものではなく、帯域幅の利点もあります。 256 ビットメモリバスを備えており、GDDR5 による 176 GB/秒のピークスループットを実現します。対照的に、Xbox One の DDR3 メモリは 68GB/s に制限されており、その余裕はプロセッサに組み込まれた 32MB の組み込みスタティック RAM (ESRAM) によって占められ、理論上のピーク帯域幅は 192GB/s になります。

帯域幅の問題

PS4 のグラフィックスチップの追加レンダリング能力が生の数字が示すほど顕著ではないとしても、帯域幅の不足はパフォーマンスにとって絶対的な致命的な要因となる可能性があり、これは Xbox One アーキテクチャにとって大きな懸念事項です。これは、Radeon HD 7790 と Radeon HD 7850 を比較した次のビデオをチェックするとわかります。この比較で興味深いのは、HD 7790 のコンピューティングユニットの数が HD 7850 よりも少ない (14 対 16) ことです。クロックはより高く、両方の生のコンピューティング能力が約 1.8 テラフロップス (PS4 の領域) と実質的に同じになるまでです。違いは帯域幅に帰着します。 HD 7850 の 256 ビットメモリバスは、128 ビット HD 7790 インターフェイスと比較して 60% の大きな利点を提供します。

ここでは、Crysis 3、Skyrim、Battlefield 3 の 3 つのゲームについて説明します。最初の 2 つのゲームでは、追加の帯域幅が利用できるため、最大 20% のパフォーマンス向上が見られますが、DICE の BF3 は計算能力の同等性を反映しており、実質的に同一のパフォーマンスを提供します。 MSAA がなければ、この技術は帯域幅に大きく依存していないことを示唆しています。これらの発見を次世代コンソールに移植することで、Microsoft コンソールの開発者は、PS4 のメモリバスの純粋なスループットに合わせて DDR3 と ESRAM を効果的に利用することに労力を費やすことになります。 Xbox One が PS4 と競争できるようにするには、ESRAM から優れたパフォーマンスを得ることが重要です。

「Radeon HD 7790 と HD 7850 の比較は興味深いものです。ここには同じ計算能力を持つ 2 つのカードがありますが、利用可能な帯域幅のレベルが大きく異なり、フレームレートに大きな結果が得られます。」

結論: PS4 の利点と Xbox One の課題

要約すると、PS4 は、レンダリング能力の点で Xbox One に比べて 2 つの重要な強みを持っています。それは、GPU パワーと大量の帯域幅です。一見、スペックは大したことないように見えますが、これらの利点の 1 つである計算能力の 50% の向上が、皆さんが想像するような驚異的なパフォーマンス向上をもたらすわけではないことは明らかです。明らかに PS4 の方が強力ですが、品質の調整や解像度の変更により、同じゲームを実行する両方のプラットフォームで同等のフレームレートを生成できる可能性があることが証拠によって示唆されています。帯域幅は依然として大きな問題です。PS4 の 256 ビットバスは確立されたテクノロジーであり、利用が簡単です。 Xbox One の ESRAM は、特に実際の速度と、開発者がそれを最大限に活用できる速度の点で、大きな未知数です。私たちのベンチマークとゲームテストでは、帯域幅レベルを均等化することで Xbox One ターゲットに利益をもたらしましたが、これは明らかに保証されていません。

明らかに、次世代の戦いは魅力的なコンテストになりつつあります。私たちが注目しているのは、同じ構成要素から設計された 2 つのコンソールですが、2 つのまったく異なるアプローチを念頭に置いています。 Microsoft の内部情報筋によると、Xbox One の焦点は、グラフィックスチップの ALU から可能な限り多くのパフォーマンスを引き出すことでした。おそらく、Jaguar CPU アーキテクチャに適合する最もバランスのとれたセットアップとして 12 個のコンピューティングユニットが選択されたと考えられます。私たちの情報筋によると、Xbox One の特注オーディオと「データ移動エンジン」技術の構成は、最も先進的な Xbox 360 ゲームのプロファイリングから派生しており、最も一般的なボトルネックに対処するために設計が実装されています。対照的に、PlayStation 4 は、その疑いのない利点にもかかわらず、特に生のパワーの点で、比較すると少しアンバランスに見えます。おそらくそれが、Mark Cerny 率いる Sony チームが GPU コンピューティングパイプラインの再設計と強化に着手した理由です。彼らは未使用の ALU リソースを見て、開発者が何か別のことを行う機会に変える機会があることに気づいたでしょう。グラフィックスハードウェアを使用します。

Cerny 氏自身も、PS4 のライフサイクルの 3 年目か 4 年目までは GPU コンピューティングの利用が本格化する可能性が低いことを認めています。ハードウェアに直接取り組んでいるある開発ソースは、プログラマーが PS3 の Cell プロセッサの能力を利用する際の困難を言及しながら、またハードウェアの可能性の観点からも「GPU コンピューティングが新しい SPU である」と語った。これは未知の領域であり、システムの可能性を最大限に引き出すという点で、グラフィックス技術の一面がロングテールになるという感覚があります。しかし同様に、これは一夜にして起こるものではなく、ほぼ確実に発売期間中に起こるものではありません。そうなると、グラフィックスハードウェアの計算能力の不足を考慮すると、これはありそうもないように聞こえるかもしれませんが、理論的には、Xbox One マルチプラットフォームゲームは、わずかな妥協をするだけで、PS4 の同等ゲームに近づくのにかなりの成果を上げています。ライフサイクルをさらに進めていくと、追加の労力が Xbox One バージョンのゲームにあまり利益をもたらさない場合、PS4 の GPU コンピューティングが開発において重要な要素になるかどうかが問題になります。

結論として、少なくともグラフィックス技術の点では、PlayStation 4 が 2 つの次世代コンソールの中でより高性能であることにほとんど疑いの余地はありません。しかし、短期的には、Microsoft がグラフィックスライブラリのパフォーマンス向上を約束し、ESRAM が使いやすいのであれば、ペーパー上の明らかなコンピューティング不足が実際のゲームプレイではそれほど顕著ではない可能性があると考える十分な理由があります。スペックが示すとおり。 Gamescom は魅力的な体験となるはずであり、両コンソールのゲームがやや最適化されていないと感じられた E3 後の進歩を判断する機会となるはずです。

主要な比較とは別に、この経験から私たちが非常に心強いと感じたのは、私たちが作成したターゲットグラフィックスハードウェアが、利用可能な最も困難な PC ゲームベンチマークのいくつかの処理にかなり熟練していることが証明されたことです。言うまでもなく、非常にプレイアブルな Crysis 3 体験を提供しました。利用可能な最高品質のテクスチャを備えた高プリセット。絶対的なトップエンド設定が GTX Titan のようなトップエンドテクノロジーに挑戦していることを念頭に置くと、品質スケールを 1 ノッチ落としても、1080p 解像度でまともなフレームレートが得られるということは、鼻で笑えるものではありません。

Crytek の技術的傑作は、高度なエフェクト作業と超高解像度アートによって最高解像度までスケールアップすることを目指しています。 1080p の次世代コンソール標準では、そのレベルのテクスチャ品質は単に驚異的であり、全体的なエクスペリエンスは、妥協した現行世代のエディションとは完全に変わります。 CPU パワーが十分にあると仮定すると、両方のコンソールのグラフィックスハードウェアは、この要求の厳しいゲームで、わずかな変動で 1080p30 のパフォーマンスレベルを維持できるはずです。それは、クローズドプラットフォーム API とコンソール固有の最適化の利点を考慮する前の話です。そして、次世代時代のパフォーマンスの出発点として、それはそれほど悪くありません。