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Rivelati i benchmark di Microsoft per Xbox One X - articolo

4k nativo vs 900p/1080p su Xbox One, e una telemetria dei titoli compatibili.

Speravamo che l'E3 sarebbe stata l'occasione per sciogliere ogni dubbio sulla questione delle prestazioni brute di Xbox One X nei giochi, ma sono stati rivelati solo una manciata di titoli nativi, e per forza di cose un po' di scetticismo ora circonda Microsoft e il suo slogan del "Vero 4K". Avvicinandosi all'evento, gli sviluppatori erano intervenuti per parlare degli impressionanti risultati raggiunti dalla console: Monolith ha confermato il 4K nativo per Shadow of War, mentre Respawn Entertainment ha detto che Titanfall 2 scala dinamicamente fino alla risoluzione 6K. A queste dichiarazioni si è aggiunta anche quella dello sviluppatore di Ark, Studio Wildcard, che assimila Xbox One X a un PC con GTX 1070 e 16GB di RAM. Microsoft è ostinata nel definirla una macchina da 4K nativo, con i suoi primi benchmark interni che dipingevano una convincente immagine delle capacità dell'hardware.

Stiamo pubblicando quei risultati analitici oggi, ma abbiamo bisogno di inserirli in un contesto. La nostra visita al campus di Redmond di Microsoft alla fine di marzo si è tenuta nel mezzo di due 'XFest' Microsoft, eventi per sviluppatori uno con sede in UK svoltosi una settimana prima della nostra visita, ed un altro in US subito dopo. David Cook, un ingegnere software presso Microsoft Advanced Technology Group (ATG) ha presentato una carrellata sulla GPU Scorpio Engine, coprendo molti dettagli presenti nel nostro reveal dell'hardware di Project Scorpio/Xbox One X, ma aggiungendo alle specifiche dei dettagliati profili prestazionali. Nonostante precedentemente ci abbia parlato esclusivamente dell'hardware, Microsoft non ci ha fornito questi numeri, li abbiamo recuperati dai contatti con gli sviluppatori e li abbiamo verificati ulteriormente prima di pubblicarli.

Si tratta di un affascinante approfondimento sulle caratteristiche prestazionali dello Scorpio Engine. In aggiunta ai dati, la presentazione rivela i cambiamenti nei colli di bottiglia della CPU nel passaggio da Xbox One a Xbox One X; la potenza computazionale è una nota limitazione del sistema base, ma in molti frangenti questo limite si trasla su memoria, poligoni o pixel nel nuovo hardware, necessitando un cambio di direzione da parte dello sviluppatore. Il focus si sposta nuovamente sulla capacità computazionale, un'area in cui lo Scorpio Engine eccelle. Siamo felici di constatare che Microsoft sembri sponsorizzare anche un passaggio da 4x a 8x per il filtraggio anisotropico, molto importante per ottenere il massimo da una presentazione ultra HD.

Le registrazioni dal performance analysis tool di Microsoft (PIX) sono state utilizzate per illustrare i colli di bottiglia nelle prestazioni, ed anche per dimostrare la scalabilità della risoluzione di Xbox One X. I dati estrapolati dai nove titoli sono stati rivelati, un mix di giochi già in commercio ed altri ancora in sviluppo. Potete consultare la tabella sotto con tutte le informazioni che sono state diffuse. Verrà da chiedersi quali siano alcuni titoli. Possiamo affermare con una certa sicurezza che i titoli B e C sono Forza Motorsport 7 e Gears of War 4 rispettivamente, mentre solo Star Wars Battlefront possiede l'attributo di titolo "H". Se avessimo dovuto fare congetture, ReCore sarebbe stato un valido candidato per il Titolo A, e Halo Wars 2 per il Titolo G, ma si tratta veramente di pure speculazioni. Il punto non è tanto quali siano questi giochi, ma piuttosto come essi scalino sul nuovo hardware di Xbox One X in confronto alla loro performance sul modello base.

Rich ci spiega in questa video guida i benchmark di Microsoft per Xbox One X, coprendo lo scaling da 4K a 900p e 1080p dei titoli, oltre alle prestazioni dei titoli compatibili.

Per ottenere queste misurazioni con il PIX, tutti questi titoli hanno ricevuto il più semplice dei porting sull'hardware di sviluppo Project Scorpio, e questo presenta delle sfide nell'ottenimento di dati rappresentativi dei giochi finali. Prima di tutto, era in gioco una versione primitiva del sistema operativo, e le feature uniche dell'hardware Scorpio erano interamente inutilizzate. Oltretutto, la ESRAM della Xbox One è mappata direttamente nella GDDR5 della nuova console senza alcun tweaking, e ciò implica che ci saranno tantissime letture/scritture in alcune aree della memoria che sono completamente sprecate, e ciò non accadrebbe in un titolo in uscita. D'altro canto, questi sono benchmark interamente basati sulla GPU, quindi i potenziali problemi di contesa di memoria tra CPU e GPU non sono tenuti in conto. Ma in ogni caso, questo è valido tanto per Xbox One quanto per Xbox One X dal punto di vista delle performance.

Vale anche la pena ricordare che questi risultati ottenuti mediante PIX rappresentano un singolo 'screenshot' dell'attività della GPU, e il carico della GPU varia notevolmente nel corso dell'esecuzione di qualsiasi gioco. Comunque, possiamo dare per buono che siano stati scelti da Microsoft come campioni medi rappresentativi del modo in cui i giochi scalano dall'hardware base all'Xbox One X. Mentre noi abbiamo convertito queste misurazioni dal frame-time originale (in modo da rendere l'informazione più facile da assimilare, i dati originali sono inclusi pure nella chart qui sotto), dovrebbe essere evidenziato che questi dati sono basati solo sul tempo della GPU, ed è una situazione a parte da qualsiasi limite di frame-rate che il titolo finale potrebbe adottare. Quindi, per esempio, il frame-time nel titolo B (quasi certamente si tratta di Forza Motorsport 7) è di 13ms su Xbox One e 11ms a 4K su Xbox One X. Un frame-time di 11ms si tradurrebbe in 90fps, ma ovviamente il gioco finale sarà bloccato a 60fps, visto che sappiamo che Turn 10 sfrutterà la potenza inutilizzata per migliorare la grafica sulla nuova console.

La presentazione indica che il traguardo di design della Xbox One X era quello di far girare i giochi nativi 1080p con un boost di 4x alla risoluzione, mentre durante la nostra visita Microsoft ha espanso questo obiettivo, dicendo che voleva che sia i titoli 900p che quelli 1080p fossero portati a 2160p. I dati di molti dei nove titoli dimostrano chiaramente che l'obiettivo è stato raggiunto, anche senza l'accesso alle nuove feature della GPU dell'hardware di Xbox One X. Mentre lo scaling 900p non mostra lo stesso livello di miglioramento, due terzi dei porting di base raggiungono il traguardo o lo fanno quasi totalmente, con le ottimizzazioni hardware specifiche che sicuramente faranno la differenza.

Genere Target Engine API Stato (Marzo '17)
Titolo A Avventura Open World 900p30 Unity DX11 Rilasciato
Titolo B Sports/Racing 1080p60 Interno DX12 In Sviluppo
Titolo C Linear Shooter 1080p30 Unreal Engine 4 DX12 Rilasciato
Titolo D Action Open World 900p30 Interno DX11 In Sviluppo
Titolo E Multiplayer Open World 900p30 Unreal Engine 4 DX12 In Sviluppo
Titolo F Sports/Racing 1080p60 Interno DX11 In Sviluppo
Titolo G Strategico Multiplayer 1080p30 Interno DX11 Rilasciato
Titolo H Shooter in Prima persona 720p60 Interno DX12 Rilasciato
Titolo I Action Open World 1080p30 Interno DX12 In Sviluppo

Dando per buono che i Titoli B e C siano davvero Forza Motorsport 7 e Gears of War 4 rispettivamente, abbiamo un utile parallelismo tra il porting iniziale ed i risultati ottimizzati presenti all'E3. L'engine di Turn 10 è capace di raggiungere i 60 frame per secondo con millisecondi in eccesso e frame time render di 11ms, abbiamo un carico del 65 percento della GPU con un titolo che mira ai 60fps (esattamente ciò che abbiamo visto con la ForzaTech demo basata su una meno recente versione dell'engine. Tenendo a mente ciò, siamo curiosi di scoprire gli upgrade che Turn 10 ha deciso di applicare alla versione base Xbox One. Senza dubbio il texture filtering appare fantastico nella tech demo che abbiamo giocato.

Sicuramente più affascinante è Gears of War 4. C'è una riserva di potenza inutilizzata stando ai benchmark 4K, anche se non una quantità spropositata, o almeno non tanta quanta quella di Forza. The Coalition ha annunciato degli upgrade per il gioco all'E3, tra cui texture a risoluzione maggiore, un numero più alto di poligoni, distanza di rendering incrementata, ombre dinamiche e riflessi migliorati. È difficile credere che tutto ciò possa essere stato implementato con lo scarso eccesso di render time visto qui, il che ci lascia pensare che maggiori ottimizzazioni per Xbox One X migliorino i crudi benchmark in maniera significativa.

E se questo fosse il caso, due terzi dei titoli 900p testati qui potrebbero verosimilmente ricevere l'upgrade alla risoluzione 4K nativa. Il Titolo A è solo 1ms distante dalla parità con Xbox One base, mentre il Titolo E si discosta di 2ms, i frame-time aumentano di circa il 5-6 percento in entrambi i casi. Chiaramente non tutti i giochi scaleranno secondo queste regole. Il titolo D, un'avventura open world, evidentemente non ce la farà. Forse allora non è una coincidenza che l'open world adventure Assassin's Creed Origins sia stato mostrato all'E3 sull'hardware di Xbox One X con un output 2160p con l'ausilio di checkerboarding e risoluzione dinamica. I risultati comunque appaiono eccezionali in movimento.

C'è anche un certo grado di convalida per il Titolo H, quasi certamente si tratta di Star Wars Battlefront basato sul motore Frostbite. Chiaramente un titolo che gira a 720p sulla Xbox One standard non arriverà a 4K nativo su Xbox One X. I dati qui suggeriscono che quella che era originariamente un'esperienza a 60fps scenderà nel territorio dei 38fps, il che non sorprende visto che stiamo parlando di un incremento di 9x della risoluzione. Si tratta di un argomento che abbiamo trattato recentemente, in che modo l'arrivo di Xbox One X è positivo per PS4 Pro. Avevamo ipotizzato che il team Frostbite avrebbe adattato le sue strategie per Pro anche per la X, e basandoci sulla nostra analisi di Anthem, che girava a 2160p checkerboard sulla nuova console di Microsoft al media briefing dell'E3, questo è esattamente ciò che è successo dietro le quinte.

Oltre a questo, ci sono un paio di curiosità da leggere in questi benchmark. Nello specifico, il Titolo I, un action game open world in sviluppo che usa un engine casalingo basato su DX12. I frame-time sulla Xbox One base sono misurati ad un instabile valore di 59ms, suggerendo che questa sezione del gioco girava a 17fps. Ci sono dei guadagni quando gira a 4K nativo su Xbox One X, e le sue performance sembrano essere limitate dalla GPU (se la CPU fosse il problema, scalare con la risoluzione avrebbe peggiorato i risultati illustrati sotto).

Nei documenti che abbiamo visionato, Microsoft fornisce i dati comparativi tra l'hardware base e l'Xbox One X per i giochi che girano alla stessa risoluzione. Questo potrebbe sembrare poco utile di per sé, se non per il fatto di rivelare la quantità di risorse disponibili per gli sviluppatori qualora decidano di non aumentare la risoluzione. Comunque, questi dati sono vincolati alle funzioni di compatibilità che l'Xbox One X ha con i titoli Xbox One già disponibili.

Guardando la tabella sottostante, vedrete i dati comparativi dei titoli Xbox One, assieme al modo in cui girano sulla X in due scenari: se sono stati compilati sull'ultimo ambiente XDK disponibile, o se con una versione meno recente (essenzialmente tutti i titoli già esistenti). I dati nativi 4K di Xbox One X rappresentano i titoli compilati con l'ultimo XDK di luglio 2017 (in sviluppo quando questa presentazione si è svolta). Sotto l'ultimo XDK, ogni nuovo titolo Xbox One otterrà automaticamente miglioramenti prestazionali su Xbox One X, verosimilmente anche se lo sviluppatore non ha accesso a un devkit Xbox One X e non punta a nessuno dei miglioramenti trattati. Come rivelano i dati, compilando con il nuovo XDK si ottengono grandi miglioramenti nei titoli più vecchi. Quindi, cosa sta succedendo in pratica? Perché i vecchi titoli compilati con gli XDK meno recenti non ottengono gli stessi risultati della nuova versione?

Bene, scopriamo che la compatibilità con i titoli più vecchi non è proprio una passeggiata, quindi i titoli Xbox One preesistenti si impostano a una configurazione differente. In effetti, metà dell'hardware precedente è disabilitato ed i pixel ed i vertex shader sono ridotti della metà rispetto alle 40 compute units disponibili. Si tratta di un'approssimazione grossolana, ma si può dire che i giochi esistenti abbiano accesso a 3TF di potenza rispetto agli 1,31TF della vecchia Xbox One, mentre con l'XDK di luglio è disponibile l'accesso a tutti i 6TF. Come i miglioramenti nel rendering dimostrano, i titoli preesistenti dovrebbero ottenere abbastanza potenza extra per massimizzare la risoluzione dinamica e aumentare il filtraggio anisotropico. Altri miglioramenti nei titoli Xbox One compatibili promessi da Microsoft vedono riduzione dei tempi di caricamento, maggiore velocità della CPU, RAM cache etc. Ma questi non sono dipendenti dalla GPU, quindi non vediamo ragioni per dubitare che saranno implementati.

In questo senso, l'implementazione della compatibilità da parte di Microsoft, dimezzando effettivamente le risorse della GPU, potrebbe anche spiegare la modalità boost di PS4 Pro, in cui il solo aumento di clock sembra fare la differenza in situazioni di GPU-bound. Forse un simile utilizzo espanso della GPU era in gioco lì, la differenza è che anche se con le stesse limitazioni, Xbox One X ha il vantaggio di molte più compute units a disposizione, oltre a un più alto clock rate. In assenza di una patch Xbox One X, Halo 5 sarebbe un test interessante delle funzioni di compatibilità e del modo in cui la potenza impatta sullo scaling dinamico. Ci lanceremmo pure nei nostri sempreverdi test di upgrade hardware con titoli come Project Cars e Just Cause 3. Microsoft suggerisce inoltre che gli sviluppatori utilizzino il più recente XDK per le patch di aggiornamento dei giochi più vecchi, anche se non ci sono piani per specifiche feature Xbox One X, e di default questo dovrebbe automaticamente sbloccare la piena potenza di 6TF della GPU per migliorare il titolo.

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E c'è di più, basandoci sui documenti visti. L'architettura di base della GPU di Xbox One X è confermata essere identica a quella della macchina originale (come nel caso della PS4 Pro) con delle ottimizzazioni aggiuntive. Ci sono altre feature, tra cui il Delta Colour Compression (DCC) di AMD, che garantisce miglioramenti prestazionali dell'ordine del 7-9 percento in due titoli Microsoft testati. DCC è tecnologia esclusiva delle API DX12. Infatti, in DX11 l'Xbox One X si imposta in 'maintenance mode', lasciando pensare che Microsoft inciti gli sviluppatori alla transizione. Ci sono anche dei benefici per entrambe le Xbox in questa transizione, e ce ne potrebbero essere di conseguenza anche per le versioni PC.

Il consiglio migliore di Microsoft per gli sviluppatori? Aspettarsi un facile porting su Xbox One X con un boost di base di 4x della risoluzione, e iniziare con le impostazioni PC high-end. Utilizzare bene la memoria e riempire ogni frame-time inserendo effetti aggiuntivi. Evitare di aumentare i tempi di caricamento, e considerare tecniche come checkerboarding e risoluzione dinamica. Abbiamo certamente visto esempi di quest'ultima tecnica, ma avvicinandoci alla Gamescom e al lancio di Xbox one X, questi primi benchmark sono interessanti, ed il modo in cui scalano sarà affascinante per capire come si comporterà il software finale una volta che avremo l'hardware ed i giochi da testare.

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