13. 1. 2012

Next gen - 1080p/60fps ??

V roku 1982 alebo 2012 sa stále pokúšame o chytenie nepolapiteľného. Hry štandardne bežiace sychronizovane s refreshom obrazu a v plnom rozlíšení obrazovky. Teda s 1:1 pixel mapovaním. V časoch CRT televízorov a v PAL krajinách to znamenalo hru v 480i na 50fps. Dnes chceme solídných full HD 1080p/60fps. A očakávania od ďalšej generácie sú obrovské. V tejto sme totiž ledva dosiahli stabilných 720p na 30 fps. Na prstoch jednej ruky spočítate tie 60 frejmové a vždy pôjde o kontrolované a lineárne prostredie závodných hier alebo jednoduché TPS rubačky /Wipeout, GT5 alebo Dante's Inferno/. FPS hra s čo i len s trochu slušnejšou grafikou pri tejto rýchlosti ide okamžite dole s rozlíšením /Generic Warfare/, sandbox gamesy sa o to ani nepokúšajú. Na PS3ke skutočne môžete hrať akúkoľvek hru v 1080p/60 režime - musíte však akceptovať zásadné zjednodušenie vizuálu, až na úroveň mierne lepšej PS2 grafiky. Pekná tvárička však stále predáva tovar a ani sami hráči by to neakceptovali.

Pri PS4ke, ktorá by sa mala na trh dovaliť niekedy na jeseň roku 2013, všetci so samozrejmosťou rátajú, že sa o tom probléme tam už nebudeme baviť a 1080p/60fps bude bežnou realitou. Proti tejto úvahe však hovorí niekoľko zásadných vecí. Už dnes je špičková grafika v 720p/30fps proste drahá. Programátor vám tú zasielku /teda aj špičková grafika a 30fps spolu s 720p a AA/ doručí ale strávi na kódom o stovky hodín navyše a čas sú peniaze, ktoré malé firmy proste nemajú. Dostať GT5 na 1280 x 1080 x 60 fps x 2MSAA x 3D x 16 aut v daždi bola nadľudská úloha. Progišov, ktorí to dokážu musíte aj dobre zaplatiť. Opačným extrémom su firmy ako Insomniac games, ktorí s Resistance 3 išli subHD zámerne, aby dosiahli lepšiu grafiku /alfa efekty/. Platí totiž aj to, že ušetrený čas sa rovná výrazne lepší vizuál. GT5 má pri 60fps na vykreslenie celého frejmu iba cca 17ms, pri 30fps by to bolo luxusných 33ms, tj. raz taka dobrá grafika/efekty/. Ak by sa vykašlali na 1280x1080 a išlo do subHD povedzme ako Generic Warfare získali by ďalších minimálne 20ms a de fakto fotorealistickosť. A toto pokušenie tu bude vždy, to je axióma.

Toto boli ľudské problémy, existujú aj rýdzo technické. Fyzikálne pravidlá, ktoré dobrým slovom neobkecáte. Sledujte. V dnešnom štandardnom rozlíšeni 1280 x 720 musí grafická karta spracovať asi 1M pixelov /presne 0.922M/, pri prechode na 1980 x 1080 to už bude cca 2M pixelov /presne 2.14M/. Potrebujeme teda asi dva krát lepší pixel fillrate. Ideme ďalej. Dvojnásobne navýšenie geometrie /aproximujme to ako pixel operácie cez unifikované shaders/ a dvojnásobný framerate na 60fps bude pre GPU znamenať hľadanie grafickej karty pre PS4 s aspoň o 600-800 % lepším výkon. Ide o didaktický príklad, neberte ma doslovne. Ak si myslíte, že na to bude hračka - zásadne sa mýlite. Timothy z Nvidia tímu to už na svojom blogu spočítal, takže jeho tabuľky teraz využijem, je fuk, či v zrovnávačke použijeme xcrap, alebo PS3, z pohľadu third party vývojára sú "rovnako výkonné".

Xbox 360 = 240 Gflops : 22.4 GB/s : 8 Gtex/s : 4 Gpix/s
HD 6970 = 2703 Gflops : 173 GB/s : 84.5 Gtex/s : 28.2 Gpix/s
-------------------------------------------------------------
rozdiel /100%/: 11x Gflops : 7x GB/s : 10x Gtex/s : 7x Gpix/s

Použijeme dnešnú špičkovú PC GPU kartu značky AMD, lebo rátame s tým, že AMD to dotiahne až do xcrap 720. Čisla v rade za sebou patria nominálneho ALU vypočetnému výkonu, priepustnosti a fillrejtu /texel-pixel/. HD 6970 dosiahla priemerné zlepšenie oproti GPU v xcrape na úrovni 800+%. Splňa teda predpoklad navýšenia, ktorý pre hru v 1080p/60 potrebujeme, ako som to už spomenul v predchádzajúcom odseku. Nejaký problém ? Snáď iba jeden - volá sa maximálna, špičková spotreba na úrovni šialených 290 wattov !! Do xcrap 720, kde nás budget nesmie prekročiť pre GPU hranicu 90 wattov túto kartu nemôžme použiť. Smola Hľadajme teda niečo čo žerie menej. Bingo. HD 6750 to má na papieri za 86 watt TDP. A to je presne to čo do konzoly potrebujeme. Ako je na tom výkonnostne.

Xbox360 = 240 Gflops : 22.4 GB/s : 8 Gtex/s : 4 Gpix/s
HD6750 = 1008 Gflops : 73.6 GB/s : 25.2 Gtex/s : 11.2 Gpix/s
-------------------------------------------------------------
rozdiel /100%/: 4.2x Gflops : 3.3x GB/s : 3.2x Gtex/s : 2.8x Gpix/s

Fiasko. Priemerne 300+% nárast výkonu nám nestači. Použijeme však fintu G a hru s časom. Na tomto blogu sa vám opakovane snažím nabiť do palice, prečo je príchod PS4 žiadúci najskôr na jeseň roku 2013. Teraz vám to poviem ešte raz. Do toho xcrapu naozaj dáme tu šupácku HD 6750 ale využijeme známy fakt, že každým zmenšením výrobného procesu /vodivej dráhy 40nm-28nm-20nm/ sa nám dvihne výkon o 140% pri zachovaní spotreby. Alebo zachováte výkon a padne spotreba.

2011 : 40nm : HD6750 : 4.2x Gflops : 3.3x GB/s : 3.2x Gtex/s : 2.8x Gpix/s
2012 : 28nm : ?????? : 5.8x Gflops : 4.6x GB/s : 4.4x Gtex/s : 3.9x Gpix/s
2013 : 20nm : ?????? : 8.2x Gflops : 6.4x GB/s : 6.2x Gtex/s : 5.5x Gpix/s
2015 : 14nm : ?????? : 11.5x Gflops : 9.0x GB/s : 8.6x Gtex/s : 7.7x Gpix/s

A stál sa zázrak. Ak teda xcrap 720 príde na trh na jeseň roku 2013 bude môcť použiť to naše modifikované GPU od ATi stále so spotrebou do 90wattov, ale s hrubým výkonom o cca 600+% vyšším než súčasný bill šmejd. Bude to na hranici, ale umožní to beh hier v rozlíšení 1080p/60fps. Nie všetkých, nie vždy, ako som už písal na úplnom začiatku. Základnou podmienkou je však dodržianie vyššie spomenutého časového harmonogramu. Bodka. Už tu viac nechcem počuť pindy o ďalšej gen v roku 2012, alebo čo "najskôr". Fyziku neoklamete.