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PS4Pro屏幕的改进是如何实现的?为什么不是原来的4K图片质量?
2020-11-19 20:01:16

PS4的首席系统架构师马克·塞尼(MarkSeni)几天前接受了日本记者宗家·尼希达(ZongjaNishida)的采访,详细讨论了ps4pro,该产品将于下周(11月10日)发售。有关基本信息,请参阅:PS4系统架构师:目前还不可能以合理的价格实现原生4k效果。

MarkSeni,PS4首席系统架构师

首先,Xida记者亲自体验了ps4pro使用的电视机是索尼的briaz9d(这里没有广告),所以他看到的是4k+HDR的照片--看起来很不一样,看起来像是两台不同游戏机的性能。当然,普通2k电视(1080P)仍能看到显著的改善。

原来的PS4屏幕(1080P),视觉会闪烁,电线已经锯齿状,叶子的边缘被打破,在ps4pro上,闪烁、锯齿、摩尔人的线条明显减轻,细节更加丰富。

同时,游戏内容从bt.709升级到bt.2020(相当于4k)。然而,MarkSeni指出,目前游戏中使用的bt.2020色域仍然相对接近bt.709。要充分利用bt.2020的色域,它将取决于未来的工作。然而,ps4pro屏幕已经通过HDR效应得到了增强,相比之下,原来的PS4屏幕就像褪色。

2020年比709标准大得多

总体而言,PS4 Pro 在画面上的进化,不是单纯的画面变成了 4K、渲染解析度提升,而是改善了“游戏画面中会降低清晰度的要素”。下面是 PS4 Pro 上的一些游戏截图:



《地平线:零点黎明》的截图,西田记者表示这是他在体验中感觉最好的 PS4 Pro 游戏



《往日不再》的截图



《声名狼藉:破晓》

PS4 Pro依然还是PS4

PS4 Pro 还是 PS4,这话算是对应上面那句“看起来像是两台不同的游戏机的表现”。塞尼在采访中强调

游戏机的世代进化意味着新的功能,CPU·GPU会有不同,对控制器、显示器的支持也有变化。世代变化更加明显,随着它的新能力,新类型游戏的开发将变得可能。这种变化会导致重新洗牌,但也伴随着回报。

塞尼认为游戏机的世代进化不会消失,这对于业界来说才是健全的。

但 PS4 Pro 的开发目的不是为了开启新世代,其中的一个目的是为了应对 4K+HDR 的新显示设备,另一方面是为了让用户习惯“更快的更新”,就像手机、PC 一样。

相比 PS4,PS4 Pro 的 CPU 频率得到了提升;GPU 的处理单元数翻了一倍,从18个提升到了36个(更多硬件细节可以查看:PS4 Pro 详细技术细节曝光:GPU性能翻倍)。但原本的 PS4 游戏在 PS4 Pro 的表现还是维持原样(如果不打 Pro 补丁的话),CPU 频率不变,只会使用18个 GPU 处理单元。因为主机对游戏的优化不同于 PC,并非 CPU 性能、频率提高了就能获得优化,如果用 PS4 Pro 的机能去运行普通的 PS4 游戏,可能会出现问题。

而对应 PS4 Pro 的游戏,开发商可以自己选择调用机能去实现更好的画面或者更高的帧数。至于普通 PS4 游戏转化为 PS4 Pro 游戏的工作量,塞尼表示他们的目标是控制在开发工作的1%,而他们似乎也达到了这个目标。《往日不再》对应 PS4 Pro 的工作由2人花一个月就完成了,1个人用3周时间就能完成基本部分。


《往日不再》为对应 PS4 Pro 所做的工作量不多

为什么不是原生4K?如何看起来接近4K?

PS4 Pro 提供的画面不是原生 4K,但很接近原生 4K。如果要做原生 4K 的画质,那游戏中模型、材质等素材将大幅增加—— PS4 Pro 并不打算这么做。虽然这并非一个必要前提,但塞尼表示:“就我所知,部分开发者不打算追加素材。”真要加素材,成本不菲。

“PS4 Pro 的内存依然维持 8G 也是不能实现原生 4K 的一个原因。若提高内存、增加素材,那就需要更多的载入、处理时间,光盘的容量也不够,可能得使用多张光盘,而新的光盘规格……就算把游戏全部安装到硬盘里,速度也是个问题。”塞尼阐述了一系列为了实现原生 4K 所要处理的问题。而 PS4 Pro 依然是现世代的游戏机。

为了实现 4K,PS4 Pro 采用了定制的 AMD GPU,AMD 提供了路线图让索尼选择追加什么机能、追加怎样的机能。这次他们选取了 AMD 北极星构架(Polaris,AMD 的最新 GPU 构架)中的一些设计,还有一些在北极星之后会被采用的技术也被拿了来。


AMD 的 GPU 构架路线图,北极星(Polaris)之后的技术会被应用到 PS4 Pro 的显卡中

同时 PS4 Pro 搭载了 SIE 自己研发的 基于 “ID Buffer” 的抗锯齿技术。

在绘制三角形时,为了保证边缘光滑,需要判断边缘部分的像素“到哪里是边缘外、到哪里是边缘内”。一直以来这种判定是依靠对比度和深度(Z Buffer),但当对比度、深度不够时它就很难被检出。要在每一帧里检出正确的边缘,对 GPU 是极大的负担。

而采用 ID Buffer 后,硬件会自动给各个三角形贴上 ID,减轻 GPU 负担的同时,也能保证正确检出边缘,抗锯齿的精度变得更高。

在渲染方面,PS4 Pro 采用了 geometry rendering(几何渲染)和 checkerboard rendering(棋盘渲染)两种技术。

几何渲染,4个像素包含1个颜色信息和4个深度信息,渲染的目标分辨率是 1080P,和原本的 1080P 是同一量级,但深度情报是和 4K 分辨率一样的800万像素。配合刚才提到的 ID Buffer 技术,就可以正确把握各个对象的位置,借由深度心思,就可以有效地抗锯齿。在之后的处理中再使用 ID Buffer,调用颜色信息,就可以做到有效使用 1080P 的演算资源和内存,实现接近 4K 的效果。


PS4 Pro《声名狼藉:破晓》的画面表现

开篇西田记者体验 PS4 Pro 时感觉“自己的视力变好了”,就是因为画面中的多边形边缘以及材质更加锐利、更有光泽。塞尼表示 PS4 Pro 把 1080P 的画面提升到这种水平是绰绰有余的,剩余的机能会被分配到其他部分。PS4 Pro 甚至可以把 900P 的画面也提升到这种水平……

至于棋盘渲染,就像它名字所形容的,是以“格子状”进行的。比如原本 1920 x 2160 的画面,通过识别上下左右的四个像素,插入一个新像素,就可以将画面撑到 3840x2160。育碧《全境封锁》开发团队在今年的 GDC 上就公布了这一成果并获得了关注。同样,配合上述的 ID Buffer,可以做到更好的抗锯齿,获得更好的 4K 效果。


右上角两张图,右侧的图是经过棋盘渲染后的

当然,这种技术也可以用在 PS VR 上。

如此实现的 4K 画面,相比原版当然也要占据一些额外内存,大概几百兆的大小,这里就要依靠 PS4 Pro 新增加的内存来给它腾出空间

这样,就是我们现在看到的“双层夹心汉堡” PS4 Pro 了,由于 GPU 规模翻倍,SoC 也增大,虽然采用了 16nm 的 FinFET(鳍式场效应晶体管)来抑制发热,但还是需要增大提及来散热——相比原版 PS4 增加了19%。


PS4 Pro 和手柄的对比图

PS4 Pro 的售价约2775人民币(3180港币),塞尼在采访最后坦言:“如果要渲染出原生 4K,他自己试着算了一下,浮点运算速率至少要达到 8TF。”与此对应的硬件价格,在现在也不是一个合理的价格。

电科技专注于TMT领域报道,青云计划、百+计划获得者。荣获2013搜狐最佳行业自媒体人称号、2015中国新媒体创业大赛总决赛季军、2018百度动态年度实力红人等诸多大奖。

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