Cosa può imparare il PC dall'esperienza in 4K di PlayStation 4 Pro? - articolo

Se le console possono produrre impressionanti immagini in 4K, cosa possono fare le schede grafiche più utilizzate?  

Checkerboarding, upscaling, temporal anti-aliasing e risoluzione dinamica. Diamo a Cesare quel che è di Cesare: nello loro forma migliore, l'utilizzo di queste tecniche da parte di PlayStation 4 Pro porta a risultati impressionanti su display 4K e questa non è affatto un'impresa da poco, considerando che la GPU della nuova console di Sony è notoriamente inferiore ai principali hardware grafici moderni per PC. Questo dato di fatto ha portato a chiederci: cosa succederebbe se queste tecniche prendessero piede anche nel mondo dei PC? Se le tecniche acquisite da Sony funzionassero altrettanto efficacemente su PC, potrebbero crollare i costi per la fruizione dei giochi in 4K?

Abbiamo quindi effettuato alcuni test, in quanto l'obiettivo era a portata di mano. Così abbiamo provato ad eguagliare o migliorare su PC i risultati in 4K ottenuti con PS4 Pro, utilizzando una Nvidia GeForce GTX 1060, la migliore GPU di Nvidia in termini di rapporto qualità/prezzo. Ovviamente, a livello di potenza bruta, abbiamo un vantaggio rispetto a Pro e vorremo utilizzare tutti gli strumenti a nostra disposizione per ottenere i risultati migliori, sfruttando anche tecniche non disponibili per console, come l'overclocking. Tuttavia, il senso comune ci direbbe che questa scheda non è abbastanza potente per sostenere il gioco in 4K, così abbiamo voluto mettere alla prova questo aspetto.

Naturalmente c'è da considerare che parte del meccanismo funge da specchietto per le allodole. Effettivamente molte tecniche di rendering in 4K di PS4 Pro non producono immagini in Ultra HD nativo e questo comporta, ovviamente, una perdita di qualità nella presentazione. Allora ci chiediamo in quale misura, in condizioni quotidiane, si possa notare questo downgrade. Se infatti provassimo a confrontare un'immagine nativa a 1800p con un'altra davvero in 4K su uno schermo Ultra HD, la differenza dovrebbe essere ovvia. Certamente, andando a guardare le immagini con lo zoomer che potete trovare in questa pagina, possiamo notare che la morbidezza dell'immagine in bassa risoluzione è evidente, anche se forse non tanto quanto ci si aspetterebbe. Tuttavia se stiamo parlando di monitor PC da 27 o da 32 pollici o di grandi televisori Ultra HD a normali distanze di visualizzazione, l'estrema densità di pixel dei display rende questa differenza molto più sottile.

Inoltre c'è un compromesso fondamentale nelle tecnologie LCD moderne di cui si deve tener conto. Per effettuare il refresh dell'immagine viene utilizzato un sistema chiamato "sample and hold", nel quale la risoluzione in movimento è notevolmente inferiore, creando una sostanziale differenza tra risoluzioni di rendering native e upscalate nelle fasi più frenetiche di gioco. La documentazione interna che Sony fornisce agli sviluppatori sottolinea che i 1800p sono un buon compromesso di risoluzione, nel caso in cui il rendering nativo non fosse possibile. Guardando i risultati ottenuti con i titoli a 1800p come The Last Of Us Remastered e No Man's Sky, i risultati sono chiaramente impressionanti e sono da considerarsi come un salto in avanti significativo rispetto a un output a 1440p.

Il punto è che l'output nativo in 4K può essere preferibile in termini di nitidezza incontaminata ma spesso, quando eseguiamo i nostri conteggi di pixel, le tecniche di upscaling e checkerboarding che utilizza la PS4 Pro sembrano funzionare molto meglio sui nostri schermi in 4K, rispetto a quello che ci saremmo aspettati dai numeri. Per il PC toccare questo tasto può essere problematico: al di là del supporto al Full HD, molti televisori Ultra HD accettano come output solo i 1440p e i 2160p, anche se i nostri test suggeriscono che il rendering a 1800p sia un buon obiettivo per le GPU mainstream, come la GTX 1060.

Richard Leadbetter presenta la prova dei suoi risultati in questo video nativo in 4K.

La buona notizia per gli utenti PC è che esiste una strada da percorrere per quasi tutti i giochi. Un gran numero di titoli già implementano upscaler interni, ottimi per il supersampling o l'upscaling. Prendiamo come esempio l'engine di Frostbite: il suo scaler interno può ridurre la risoluzione all'83%, garantendo un supporto di rendering interno pari a 1800p e, allo stesso tempo, fornendo elementi HUD in 4K.

Per il nostro primo test con la GTX 1060 abbiamo usato Battlefield 1. Abbiamo impostato l'output di visualizzazione in 4K e abbiamo iniziato a sperimentare le impostazioni di qualità predefinite, ottenendo in questo modo un gameplay a 60 fps, usando sia impostazioni alte che medie, con un leggero tocco di ultra. La qualità del post-processing e degli effetti hanno richiesto il downgrade più grande, così abbiamo dovuto abbassarle a livello medio. La qualità dei poligoni, del terreno e dell'erba potrebbe essere lasciata a livello alto, mentre la qualità e il filtraggio delle texture girano ad ultra. Solitamente si cerca di abbassare globalmente le impostazioni finché non si ottiene il frame rate desiderato, ma così facendo si ignorano alcuni aspetti di rendering che non sono sempre direttamente correlati alla risoluzione, come ad esempio le geometrie e la qualità delle texture.

Fin qui tutto bene ma i picchi di framerate necessitavano di un ulteriore downgrade: abbiamo quindi scalato la risoluzione fino all'80%, cioè un numero di pixel pari a 3072x1728, ma abbiamo anche utilizzato la soluzione di temporal antialiasing di DICE, una delle migliori soluzioni di AA che abbiamo trovato. Ci sono alcuni screenshot di comparazione più giù in questa pagina in modo da poter confrontare voi stessi tali risultati, ma ciò che colpisce maggiormente è che con la potenza aggiuntiva della GPU disponibile, il risultato è più nitido e più dettagliato di PS4 Pro (che utilizza una vasta gamma di tecniche che noi non abbiamo potuto utilizzare, come lo scaling dinamico e il checkboarding). In questo caso abbiamo semplicemente avuto una maggiore potenza da poter utilizzare.

Ovviamente il risultato non è così buono come quello di una GTX 1080 Ti, che fa girare tutto con impostazioni ultra, ma c'è da considerare la differenza di costo tra le due schede e il fatto che su uno schermo in 4K le differenze tra le due GPU sono più sottili: anche lo zoomer ci mostra quanto siamo incredibilmente vicini come risultato. Ovviamente, se si dispone di una scheda grafica più potente, l'utilizzo di queste tecniche può aiutare anche in questo caso. Infatti una GTX 1070 con uno scaling della risoluzione dell'83% (1800p) potrebbe far girare l'intero gioco ad impostazioni ultra, con un solo compromesso: il post-processing (la variabile più dispendiosa in Battlefield 1) deve necessariamente rimanere a livello medio. Indipendentemente da ciò, il risultato si avvicina ancor di più all'esperienza in 4K definitiva, grazie all'utilizzo del formidabile scaler di DICE, alla soluzione di temporal antialiasing e all'eccellenza che alcune impostazioni ultra garantiscono.

Horizon Zero Dawn rappresenta attualmente il fiore all'occhiello delle capacità 4K di PlayStation 4 Pro. È un'esperienza in 4K eccezionale.

Fortunatamente gli scaler di risoluzione interni stanno diventando più comuni nel PC gaming ma ci saranno sempre titoli che non lo supporteranno. È questo il punto in cui AMD e Nvidia possono intervenire. Entrambi i produttori offrono soluzioni di supersampling e downscaling sotto forma di VSR e DSR, ma ciò che non abbiamo a disposizione è una soluzione di upscaling per gli schermi in 4K, ad esempio supportando le soluzioni intermedie come i 1800p. Inoltre sarebbe un gioco da ragazzi da attuare, perché esiste un tool non ufficiale che attualmente compie questo tipo di lavoro: il Custom Resolution Utility di ToastyX.

Questo tool funziona "iniettando" nuove risoluzioni non supportate dal display nel proprio PC. Sia i dispositivi AMD che quelli Nvidia hanno uno scaler interno alla GPU: basta entrare nel pannello di controllo per attivare questa funzionalità. Senza uno scaling a livello di GPU, non vedrete nient'altro che uno schermo nero o un messaggio per indicarvi che la risoluzione non è supportata, ma con il software di scaling in funzione la vostra risoluzione personalizzata verrà upscalata con un output in 4K. È un tool molto utile da avere e può migliorare notevolmente le prestazioni, a seconda delle risoluzioni personalizzate che si sceglie di aggiungere.

Con la GTX 1060 potremo prendere un titolo come The Witcher 3 di CD Projekt RED e gestirlo ben oltre i 30 fps su impostazioni a livello ultra (naturalmente disabilitando l'HairWorks, che ammazza le prestazioni), ma alcuni accorgimenti alla qualità potrebbero portare questo titolo a girare a 30 fps e in 4K nativo. È un gioco interessante per testare lo scaler della GPU, grazie ai suoi dettagli elevati, al contrasto da opera d'arte e il suo antialiasing meno avanzato (assomiglia all'FXAA o ad una soluzione custom). Naturalmente, passando per un tradizionale upscaling, il risultato è morbido, ma, come precedentemente evidenziato, l'impatto è meno evidente in movimento su uno schermo 4K a causa della densità elevata di pixel e del sistema "sample and hold". Le prestazioni la fanno però da padrona, infatti scendendo dai 4K ai 1800p i frame rate aumentano di circa il 40%.

Uno svantaggio fondamentale di questa tecnica è che, a differenza degli scaler di risoluzione interni, anche l'interfaccia utente e gli elementi HUD vengono scalati. Non è la cosa più bella da vedere ma la qualità dello scaler di Nvidia è molto buona, basandoci sui nostri test. L'HUD di The Witcher 3 risulta carino ma funzionano ancora meglio la pesante grafica di gioco e il non perfetto antialiasing.

PlayStation 4 ProGTX 1060 CustomGTX 1080 Ti Ultra
Battlefield 1 confrontato tra le equilibrate impostazioni grafiche che abbiamo scelto per la GTX 1060, le impostazioni ultra di GTX 1080 Ti e la versione PlayStation 4 Pro. Pro gira chiaramente in una risoluzione inferiore con una qualità del terreno ridotta, come si può notare nella parte inferiore sinistra dell'immagine. La nostra configurazione con la GTX 1060 comporta molti compromessi, ma fa una bella figura confrontato con un'esperienza 4K completa.
PlayStation 4 ProGTX 1060 CustomGTX 1080 Ti Ultra
La differenza tra console e PC rimane marcata in questo screenshot ricco di dettagli. Lo scaler di DICE e il temporal antialiasing funzionano splendidamente su PC.
Risoluzione scalata dell'80%Nativo 2160p
Questo screen, catturato dalla nostra configurazione personalizzata con la GTX 1060, mantiene le stesse impostazioni, ma le renderizza con una risoluzione scalata all'80% (3072x1728), rispetto al 4K nativo.

A questo punto la situazione si mette bene. La GTX 1060 è più competitiva della GPU di PS4 Pro e siamo in grado di utilizzare tecniche di upscaling simili per ottenere risultati migliori. Siamo anche in grado di sfruttare la scalabilità intrinseca della piattaforma in base ai titoli. Non esiste una patch PS4 Pro per The Witcher 3, mentre la versione PC scala fino al 4K e oltre. Tuttavia, ci sono anche altre tecniche fondamentali che abbiamo visto su PS4 Pro ma che latitano su PC come la la scalabilità automatica della risoluzione e la tecnica checkerboarding.

Per semplificare, essenzialmente il checkerboarding in 4K viene ottenuto partendo da immagini 1920x2160 che, passando attraverso tecniche avanzate di upscaling, vengono trasformate in immagini a 3840x2160. Il risultato può sembrare leggermente morbido ma quando si pensa a giochi come Horizon Zero Dawn, è impossibile non rimanere impressionati da quanto sia efficace questa tecnica. Inoltre può anche essere utilizzata assieme all'upscaling standard. In questo modo alcuni giochi per PS4 Pro come Watch Dogs 2 e Gran Turismo Sport passano in prima istanza attraverso il checkerboarding che li porta a 1800p, in seguito vengono ulteriormente upscalati in 4K. In questo modo il risultato è tutto sommato soddisfacente.

Ci sono pochi casi di checkerboarding nei titoli PC, ma il temporal filtering di Watch Dogs 2 può essere considerato un ottimo esempio. Il lavoro di Ubisoft in questo settore è stato eccezionale e, anche se l'aumento delle prestazioni non è in linea con i metodi utilizzati su console, i nostri test mostrano un miglioramento del 35%, con un impatto minimo sulla qualità visiva. Per effettuare i nostri test su PC abbiamo seguito l'esempio di Pro utilizzando lo scaler interno del gioco per raggiungere i 1800p, con il temporal filtering abilitato.

Con quasi tutte le impostazioni ad ultra, abbiamo ottenuto prestazioni notevoli, tra i 35 fps e i 45 fps. Abbiamo abbassato la qualità delle ombre, che nelle impostazioni iniziali era molto alta, disattivato l'effetto della nebbia di San Francisco e livellato i riflessi screen-space a medio (questi ultimi sono completamente disattivati su Pro). Avevamo anche della potenza della CPU in avanzo da usare, con il Core i5 6500 che ci ha permesso di aumentare la qualità dei dettagli di un ulteriore 50%. Il gioco sembra girare bene con questa configurazione, ma altre modifiche delle impostazioni potrebbero probabilmente consentirci di raggiungere una risoluzione ancora maggiore, con un piccolo impatto sul gameplay e sulle prestazioni.

Questo è uno degli aspetti del PC gaming che amiamo, prepotentemente emerso durante il test Faux K con la GTX 1060: l'utente ha totalmente il controllo dell'esperienza visiva e ha la possibilità di cambiare svariate impostazioni grafiche, secondo i propri gusti e in base all'hardware disponibile. Quell'aumento di risoluzione del 35% offerto dalla tecnica di checkerboarding è un dato più che significativo. Infatti i nostri benchmark dimostrano che la GTX 1070 è il 35% più veloce della GTX 1060. In questo caso l'utilizzo della tecnologia di checkerboarding su PC equivale a un aggiornamento della GPU con una leggerissima perdita alle risoluzioni maggiori. La potenza in avanzo liberata dal temporal filtering può essere utilizzat4 per migliorare la qualità della prestazione in generale, aumentando gli effetti, come i riflessi screen-space, aumentando il frame rate o una combinazione di questi due fattori.

1800p upscalati4K nativo
The Witcher 3, impostazioni ultra con HairWorks disattivato. Qui abbiamo impostato una risoluzione personalizzata a 1800p, non supportata nella maggior parte degli schermi in 4K, ma attivando lo scaler GPU si può ottenere ugualmente un'output in 4K. È più morbido ma l'effetto è meno evidente su un vero schermo in 4K a causa dell'estrema densità di pixel.
1800p upscalati4K nativo
La differenza che c'è tra i 1800p e il 4K nativo è effettivamente il corrispettivo 'next-gen' del divario tra 900p e 1080p. In ogni caso la differenza è meno evidente a queste risoluzioni più alte: la densità di pixel è maggiore, ma la dimensione dei display è rimasta simile.
Checkerboard a 1800p / GPU Upscale4K nativo
Stiamo esaminando due soluzioni di upscaling: checkerboarding fino a 1800p e upscaling in 4K, come su PS4 Pro. In confronto ad un'immagine 4K, notiamo come i particolari degli alberi e dell'erba risultano essere i più compromessi.
Checkerboard a 1800p / GPU Upscale4K nativo
Qui le limitazioni del checkerboarding e dello scaling sono evidenti soprattutto sul fogliame. Tuttavia, queste impostazioni spingono sulle prestazioni, il risultato in movimento sembra buono e rende possibile eseguire questo pesante gioco su uno schermo in 4K, utilizzando una GPU comune.

Se il checkerboarding ha un impatto positivo sul PC gaming, lo scaling della risoluzione dinamica ha il potenziale di essere ancora più vantaggioso ma è un peccato che così pochi giochi PC lo supportino oggigiorno, mentre le console hanno ormai iniziato a percorrere questa interessante strada. Il nostro consiglio è quello di modificare le impostazioni su PC facendo attenzioni a quelle più pesanti e alle situazioni in gioco più stressanti, per raggiungere il livello di prestazioni più stabile per tutto il gioco. Ma perché ridurre la qualità grafiche di tutta l'esperienza di gioco, quando il frame rate crolla solo per una frazione di tempo?

Le varie versioni del motore di Turn 10 per Forza Motorsport fanno un ottimo lavoro nel regolare dinamicamente e automaticamente tutte le impostazioni per mantenere alte le prestazioni, ma cambiare la risoluzione sul momento rimane forse la soluzione più semplice. Funziona splendidamente nella versione console di Battlefield 1, anche se purtroppo manca nella versione PC del motore Frostbite ma vi è un titolo che lo supporta meravigliosamente: Titanfall 2.

Abbiamo impostato per la GTX 1060 una risoluzione personalizzata a 1800p e regolato le impostazioni di qualità per ottenere 60 fps per la maggior parte del gameplay. Questo è stato abbastanza facile, infatti è bastato disattivare l'ambient occlusion, come con le versioni console, e sistemare le impostazioni dell'ombra. Con questa configurazione il gameplay gira a 60 fps, con cali minimi a 45 e 50 fps. Lo scaler dinamico di Titanfall 2 appiana questi cali, producendo un gameplay completamente fluido. L'immagine è più morbida nelle scene più pesanti ma l'utilizzo del temporal antialiasing gli conferisce già un'estetica meno definita. In questo caso la risoluzione non è fastidiosa come si potrebbe pensare.

Soddisfatti dei risultati raggiunti, abbiamo messo da parte la risoluzione a 1800p in favore del 4K, mantenendo comunque le impostazioni personalizzate. Questo significa che in aree meno impegnative avremo risoluzioni superiori rispetto ai 1800p, mentre il numero dei pixel arriva attorno ai 1500p nelle aree più pesanti. Non è il massimo ma questo gioco privilegia la fluidità di framerate e la latenza bassa e i nostri risultati sembrano ancora buoni su uno schermo in 4K. Fondamentalmente il gioco gira meglio, quindi vorremmo caldamente incoraggiare gli sviluppatori a implementare questa soluzione utilizzata su console per le versioni PC.

Può una GPU mainstream, come la GTX 970, valorizzare uno schermo in 4K in modo efficace? In 'Può far girare Crysis?', episodio della nuova serie del Digital Foundry riguardo il '4K su un PC di fascia bassa', cerchiamo di rispondere a questo interrogativo.

Il fulcro del discorso è che il PC gaming ha ancora molto da imparare dalle console, da PS4 Pro in particolare, quando si tratta di confrontarsi con uno schermo in 4K. Per cominciare bisognerebbe utilizzare meglio le risorse disponibili. Siamo forse troppo legati alle impostazioni predefinite su PC: se tutto non è alzato a ultra, c'è la sensazione che in qualche modo stiamo perdendo parte dell'esperienza di gioco quando in realtà con questo tipo di impostazioni il rendimento decresce inesorabilmente. I titoli su console offrono solo raramente la possibilità di modificare le impostazioni grafiche, con un menu che ricalca determinate combinazioni PC corrispondenti a settaggi bassi, medi ed elevati. A volte il PC può offrire miglioramenti sostanziali al livello ultra, ad esempio la qualità del terreno di Battlefield 1 è notevolmente migliorata rispetto alle versione per console, ma spesso non è necessario che ogni impostazione sia al livello massimo per avere un bellissimo risultato su uno schermo in 4K. Detto ciò, alcune impostazioni portate al limite non preoccupano la GPU, indipendentemente dalla risoluzione: l'importante è sperimentare.

Naturalmente, quando si tratta di renderizzare per un display in 4K, un'immagine nativa è ovviamente superiore a tutte le altre ma consigliamo vivamente di sperimentare lo scaler di risoluzione interna e il tool CRU se si vuole provare ad aumentare le prestazioni. Sulla base della documentazione per gli sviluppatori, di cui abbiamo parlato precedentemente, i test condotti internamente da Sony hanno evidenziato che le risoluzioni sub-native a 1800p e superiori rendono perfettamente sugli schermi in 4K di oggi e le nostre prove su un monitor 4K da 32 pollici e uno schermo OLED da 55 pollici lo confermano. La risoluzione a 1800p è efficace ma vi sono altre possibilità: una risoluzione di 3456x1944 equivale al 90% della risoluzione nativa su ciascun asse, lasciando così una buona possibilità alla GPU di migliorare la qualità del frame rate, pur continuando a rendere al meglio graficamente. Quindi le risoluzioni personalizzate, attualmente, possono essere solamente "hackerate" su PC attraverso l'utilizzo del tool CRU, ma un supporto per le risoluzioni sub-native in 4K da parte di AMD e Nvidia sarebbe decisamente gradito.

Ormai è un dato di fatto che PS4 Pro stia aprendo la porta a più tecniche che gli sviluppatori potrebbero anche utilizzare su PC con risultati positivi. Infatti, il temporal filtering di Ubisoft dimostra che il checkerboarding è un potente strumento che può essere altrettanto utile su PC. Microsoft e Sony stanno distribuendo agli sviluppatori esempi di codici di checkerboarding per utilizzarli su console e Microsoft spinge per vedere implementata questa tecnica anche su PC. Tuttavia, per poter sperare in un ampio ricorso su PC ci sarà bisogno di rendere l'implementazione delle tecniche il più semplice possibile, con il coinvolgimento di AMD e Nvidia nel prendersi le proprie responsabilità con una tecnologia o un codice realizzati su misura.

Ma tra tutte le tecnologie che abbiamo provato per scrivere questo pezzo, lo scaler di risoluzione dinamica di Titanfall 2 cambia realmente le carte in tavola ed è forse il più utile per gli utenti PC. Perché preoccuparsi di personalizzare le impostazioni per far fronte alle fasi di gioco più pesanti, quando lo scaler può occuparsi di questo lavoro? Oltretutto funziona meglio a risoluzioni più alte, poiché le variazioni tendono ad essere meno evidenti, ma anche per gli utenti che giocano a 1080p potrebbe essere estremamente utile. In ogni caso, questo metodo rende meno faticoso il delicato compito di bilanciare le impostazioni per ottenere le prestazioni ottimali.

È giusto dire che i risultati in 4K su PlayStation 4 Pro sono leggermente variabili da gioco a gioco (e per in nostri gusti ci sono fin troppi giochi che girano a 1440p), ma con i suoi migliori titoli la console mantiene le promesse che Sony ha fatto. La buona notizia è che queste tecnologie potrebbero rivelarsi ugualmente utili anche per il PC gaming. Proprio come succede su PS4 Pro, una scheda grafica mainstream che gira a 1080p, come la GTX 1060, può produrre risultati interessanti su uno schermo in 4K anche se non si tratta di un 4K nativo. In ogni caso, tutte le tecniche console discusse in questa sede non fanno altro che aggiungere svariate opzioni di personalizzazione per gli utenti PC e aiutano a ottimizzazione l'esperienza globale di gioco, e questa è cosa buona e giusta.

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Riguardo l'autore

Richard Leadbetter

Richard Leadbetter

Technology Editor, Digital Foundry

Rich has been a games journalist since the days of 16-bit and specialises in technical analysis. He's commonly known around Eurogamer as the Blacksmith of the Future.

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