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Abbiamo assemblato un PC con la GPU di PlayStation Neo - articolo

Di quanto è migliore rispetto a PS4?

Manca qualche mese al lancio di PlayStation Neo e il silenzio radio di Sony non aiuta a capire quale sia lo scopo di questa console più potente e veloce. Tutto ciò che sappiamo a riguardo sono le linee guida per gli sviluppatori, le quali richiedono la parità di funzioni con l'attuale PlayStation 4. A parte questo, le direttive di Sony sono soprendentemente permissive. Tutti i giochi per Neo devono renderizzare a 1080p o più con prestazioni almeno uguali, ma a parte questo gli sviluppatori possono scegliere cosa fare con l'ipotetico incremento di 2,3 volte della potenza di calcolo.

Ci siamo quindi chiesti che tipo di salto generazionale rappresentasse Neo. Sony sembra molto concentrata sul supporto per gli schermi 4K, ma fino a che punto è possibile con la potenza grafica a disposizione? Per farci un'idea delle capacità del nuovo core grafico, abbiamo costruito e messo alla prova la nostra 'Neo'.

Non è un'assurdità come sembra. Il leak delle specifiche grafiche per PlayStation Neo descrive prestazioni equivalenti a quelle del recente core grafico AMD, nome in codice Polaris, disponibile da poco al pubblico nella Radeon RX 480. L'unità è dotata di 36 Compute units basate sull'architettura Graphics Core Next (GCN) 'migliorata', proprio come la RX 480. La differenza sta nelle velocità di clock: la RX 480 gira a un massimo di 1266MHz, la GPU di Neo a 911MHz, una riduzione necessaria per un sistema chiuso e di dimensioni contenute.

Curiosamente, la stessa velocità di clock è presente tra quelle selezionabili per la RX 480, arrotondata a 910MHz. È lo 'stato due', il secondo di sette possibili valori facilmente configurabili dagli utenti PC, che permette di far girare la RX 480 alla stessa velocità della GPU di Neo. Pareggiando i carichi di lavoro, possiamo quindi aumentare la risoluzione per vedere fino a che punto può andare la GPU di Neo prima che il frame-rate scenda sotto una soglia accettabile. È possibile avere un'esperienza godibile a 4K?

Rich presenta i test eseguiti con la GPU Polaris 10 fatta girare secondo le specifiche di PlayStation Neo e confrontata con quelle di PS4. È un confronto tra la vecchia generazione di Radeon e la più recente, 1.84TF contro 4.2TF.

Inoltre, possiamo farci un'idea della scalabilità tra PS4 e Neo? Anche se nella linea Radeon non c'è l'equivalente della GPU di PlayStation 4, le GPU Pitcairn presenti nelle Radeon HD 7850, R7 265 e R7 360 sono abbastanza simili. PS4 ha due Compute units extra, che però girano a 800MHz. Basta portare la Sapphire R7 265 da 925MHz a 900MHz per ottenere 1.84TF come su PS4. Abbiamo abbinato la scheda con un Core i7 6700K per concentrarci sulle prestazioni grafiche e tentare di rendere simile anche la banda di memoria, nonostante Neo sembri utilizzare moduli da 6.6gbps, mentre il valore minore a cui abbiamo potuto far girare la nostra RX 480 è di 7.0gbps con un vBIOS 4GB. La differenza nella banda di memoria non ha comunque influenzato molto i risultati di altri recenti test.

Nelle nostre analisi comparative tentiamo di replicare le impostazioni console su PC per trovare le migliori soluzioni individuate dagli sviluppatori. Utilizzando inizialmente Star Wars Battlefront, The Witcher 3 e Street Fighter 5, siamo rimasti soddisfatti del nostro sistema 'PS4'. The Witcher 3 regge i 1080p30, Battlefront arriva a 900p60 e SF5 gira a 1080p60, rallentando appena solo nei replay, come su PS4. Le prestazioni sono simili e la nostra configurazione 'Neo' dovrebbe quindi essere valida per farci un'idea delle potenzialità della nuova console.

Prima di procedere, dobbiamo chiarire che questo, ovviamente, non è un benchmark di Neo. Per quello avremmo bisogno di una vera Neo. L'idea di questo test è di confrontare gli stessi carichi di lavoro su hardware Radeon che si avvicina ai componenti scelti da Sony per le sue ultime console. Dai risultati ottenuti possiamo discernere alcune cose, anche se la scalabilità tra le risoluzioni è il nostro motivo d'interesse principale. Gli sviluppatori, ovviamnete, possono gestire l'hardware grafico più direttamente, ma ci saranno sempre dei limiti di banda di memoria e fill-rate dei pixel. Nel tentativo di simulare un notevole incremento di risoluzione dei giochi PS4, possiamo farci un'idea degli ostacoli che gli sviluppatori affrontano attualmente.

PlayStation 4 Radeon R7 265 PS Neo Radeon RX 480
GPU 18 Compute Units Radeon GCN a 800MHz 16 Compute Units Radeon GCN a 925MHz 36 Compute Units GCN a 911MHz 36 Compute Units GCN a un masimo di1266MHz
Banda di memoria 8GB GDDR5 a 176GB/s 2GB GDDR5 a 178GB/s 8GB GDDR5 a 218GB/s 4GB GDDR5 a 224GB/s
Potenza di calcolo testata 1.84TF Clock ridotto a 900MHz per 1.84TF 4.2TF Clock ridotto a 911MHz per 4.2TF

Il livello di Endor in Star Wars Battlefront opera a 900p su PS4 con una miscellanea di impostazioni qualitative. I 60-70fps che otteniamo con frame-rate sbloccato sul PC surrogato sono più o meno ciò che ci aspetteremmo di ottenere dal titolo console se la sincronia verticale fosse disabilitata. I risltati iniziali della nostra 'Neo' assemblata sono deludenti e incoraggianti allo stesso tempo. I 4K sono fuori discussione: il frame-rate migliora di 2,2 volte ma muovendo una quantità di pixel 5,8 volte superiore.

Sony consiglia una serie di risoluzioni di upscaling convenzionali, con un valore minimo di 3200x1800. I frame-rate aumentano a una media di 31,9fps ma sulla PS4 base siamo su una velocità superiore del 65%. A 1440p i valori si avvicinano. La risoluzione è 2,6 volte superiore e il frame-rate viaggia su una media di 57,7fps, circa il 12% in meno dei 900p 'originali'.

La sensazione che i 1440p potrebbero essere la soluzione ottimale per la GPU Polaris 10 è rinforzata dai test effettuati su Street Fighter 5, con replay riprodotti a più risoluzioni sulla nostra configurazione Polaris 10 e a 1080p sul surrogato di PS4 basato su R7 265. Le impostazioni medie eguagliano la versione PS4 e il nostro hardware equivalente fa girare il gioco in maniera molto simile. La cosa interessante, in questo caso, è che SF5 non perde fotogrammi ma rallenta. Polaris 10 regge a 1440p ma a 1800p produce un ritardo di 12 secondi al completamento del replay, che sale a 54 secondi a risoluzione 4K.

Polaris 10 regola le velocità di clock in base a differenti stati energetici, come vediamo qui nell'app WattMan di AMD. Possiamo vedere che i 911MHz di Neo corrispondono alla seconda configurazione. È interessante notare che se Sony potesse spingere la configurazione allo stadio 3, avrebbe una GPU da 5 teraflop, più veloce del 17% rispetto alle specifiche attuali e all'apparenza il miglior compromesso sulla scala.

Tutto sembra suggerire che i 1440p siano la risoluzione migliore per il processore Polaris 10. La documentazione di Sony su Neo non sembra spingere molto i 1440p, che non sono particolarmente adatti agli schermi 4K: è come una risoluzione 720p su schermi full HD, una soluzione non spettacolare. C'è dunque un cattivo abbinamento tra le potenzialità di Neo e gli schermi 4K? Forse sì, forse no.

Abbiamo eseguito il benchmark di sette giochi PC a 1080p con impostazioni equivalenti a quelle console o quasi, riducendo la qualità delle texture dove serve per assicurare che il framebuffer da 2GB della R7 265 non fosse un fattore limitante. Anche in questo caso, i risultati oscillano. Prendiamo come esempio The Witcher 3. Il nostro test di Novigrad City raggiunge una media di 33,3fps sull'hardware basato su R7 265 con cui intendiamo riprodurre PS4: valori in linea con quelli fatti registrare dalla console. Lo stesso test eseguito su Polaris 10 con specifiche Neo vede un enorme incremento nelle prestazioni a 1440p, e solo un calo del 6% in confronto al test su R7 265 a 1800p. I 4K restano fuori discussione ma 3200x1800 è praticamente l'equivalente di un upscaling da 900p a full HD.

I risultati sono buoni anche con Rise of the Tomb Raider. A 1800p il gioco gira più lento del 14% rispetto all'hardware basato su PS4 a 1080p, ma siamo ancora sopra ai 30fps. I valori però non indicano che i titoli tripla A più pesanti possano girare a 4K nativi su hardware equivalente a Neo, e alcuni dei valori registrati a 1440p (un incremento di pixel del 77% rispetto ai 1080p) sono sorprendentemente bassi, forse per una banda di memoria inadeguata. Il passaggio da 176GB/s di PS4 ai 218GB/s di Neo non è chiaramente proporzionale all'incremento della potenza di calcolo della GPU. Alcuni risultati mostrano però del potenziale: la GPU più potente di 2,3 volte in teoria permette di raddoppiare la risoluzione di base.

I benchmark dei nostri test eseguiti con Pitcairn e Polaris 10 per simulare le prestazioni di PS4 e Neo sono più in basso: in questo video potete vedere i dati inseriti nel loro contesto.
1920x1080 (1080p) PS4 Target 1080p Neo Target 1080p Neo Target 1440p Neo Target 1800p Neo Target 4K
The Witcher 3, Impostazioni console, AA post-process 33.3 64.6 44.3 31.4 23.4
Rainbow Six Siege, Impostazioni console, Upscale MSAA 67.1 121.9 80.8 55.5 39.7
Far Cry Primal, Very High, SMAA 46.2 64.0 42.7 29.8 22.1
Grand Theft Auto 5, Impostazioni console, AA post-process 49.5 80.8 57.1 35.0 27.6
Mirror's Edge Catalyst, Medium/High, FXAA High 70.6 98.9 57.9 43.3 31.6
Rise of the Tomb Raider, Impostazioni console, SMAA 40.8 73.1 50.4 35.2 26.2
Crysis 3, High, SMAA T2X 50.9 89.2 55.9 36.1 26.7

Questo raddoppio rispetto ai 1080p potrebbe essere cruciale. Oltre a consigliare agli sviluppatori di sperimentare con il normale upscaling, Sony parla anche di forme avanzate di ricostruzione dei pixel. In particolare viene fatto riferimento al metodo 2x2 checkerboard, che per noi è una novità assoluta. Il metodo è stato descritto in un intervento di Alex Vlachos di Valve chiamato Advancing VR Rendering Performance. Si tratta di una presentazione molto interessante che rivela una serie di ottimizzazioni utilizzate per ottenere buone prestazioni in VR da GPU di fascia bassa, ma che parla anche della tecnica 2x2 checkerboard.

In pratica la GPU utilizza tecniche post-processing per estrapolare un blocco di pixel 4x4 da un rendering nativo 2x2. In teoria cio dovrebbe produrre un'immagine 4K decente richiedendo solo un pixel count 2 volte superiore a 1080p (circa 2688x1512). Non abbiamo visto la tecnica in azione, ma Sony la menziona numerose volte nella sua documentazione, quindi supponiamo che il suo reparto Ricerca&Sviluppo la ritenga adeguata a produrre immagini di qualità su schermi 4K.

Raramente l'upscaling offre la stessa nitidezza di un framebuffer a risoluzione nativa ma in questa generazione abbiamo visto degli upscaling ben riusciti da 900p e alcune tecniche notevoli. Ad esempio, sapevate che Rainbow Six Siege di Ubisoft parte da un'immagine di 960x540? Quella Xbox One parte da valori ancora inferiori, vale a dire 800x450, ma in movimento il gioco rende bene.

Una panoramica della tecnica di upscaling 2x2 checkerboard mostrata da Valve tra quelle utilizzate per ottimizzare le prestazioni in VR. In pratica, la tecnica parte da un blocco di 2x2 pixel per ottenerne uno di 4x4, dimezzando il numero di pixel richiesti.

Ubisoft utilizza un MSAA 2x in combinazione con un anti-aliasing temporale per quadruplicare la risoluzione finale. È un algoritmo di upscaling molto affascinante e nella versione PC è possibile attivare e disattivare la tecnica per avere la risoluzione che vogliamo. Provando Polaris 10 a velocità di clock di Neo e 3200x1800, siamo lontani dai valori fatti registrare dal vecchio hardware Radeon a 1080p (anche se, curiosamente, le prestazioni si allineano a metà del benchmark). Eseguendo nuovamente la sequenza senza l'upscaling MSAA, il frame-rate precipita. In questo caso, la tecnica di upscaling migliora le prestazioni del 55%.

Per quanto riguarda la qualità, l'immagine è leggermente morbida in movimento e i bordi scalettati mostrano un interessante motivo retinato che ricorda alcuni vecchi titoli PS3 facenti uso dell'upscaling MSAA. La qualità generale regge comunque molto bene e non è una sorpresa che Ubisoft abbia utilizzato questa tecnica in tutte le versioni di Rainbow Six Siege. Non è la soluzione che permetterà agli sviluppatori di ottenere una presentazione valida in 4K su Neo, ma mette in mostra dei risultati affascinanti che potrebbero dare altri frutti in futuro. Un framebuffer a 1080p con MSAA 2x impegna molto meno la GPU di una risoluzione 3840x2160.

Il significato dei risultati del test è comunque chiaro. Anche se possiamo aspettarci dei titoli a 4K nativi su PlayStation Neo, i tripla A all'avanguardia difficilmente gireranno in quel modo. Un incremento di 2,3 volte della potenza di calcolo non può supportare una risoluzione quadrupla, senza contare gli altri fattori limitanti come un incremento relativamente piccolo della banda di memoria e il fill-rate, che sul nuovo hardware non è quadruplicato. Potrebbe volerci un po' di tempo ma metodi innovativi di upscaling potrebbero dare dei buoni risultati.

Native 4K
Ubisoft MSAA Temporal Upscale
La soluzione MSAA temporale di Ubisoft riesce a quadruplicare il framebuffer con MSAA 2x. In questo caso, la risoluzione 1920x1080 viene portata a 4K, ma con che qualità? Ecco alcune immagini comparative.
Native 4K
Ubisoft MSAA Temporal Upscale
La soluzione MSAA temporale di Ubisoft riesce a quadruplicare il framebuffer con MSAA 2x. In questo caso, la risoluzione 1920x1080 viene portata a 4K, ma con che qualità? Ecco alcune immagini comparative.
Native 4K
Ubisoft MSAA Temporal Upscale
La soluzione MSAA temporale di Ubisoft riesce a quadruplicare il framebuffer con MSAA 2x. In questo caso, la risoluzione 1920x1080 viene portata a 4K, ma con che qualità? Ecco alcune immagini comparative.
Native 4K
Ubisoft MSAA Temporal Upscale
La soluzione MSAA temporale di Ubisoft riesce a quadruplicare il framebuffer con MSAA 2x. In questo caso, la risoluzione 1920x1080 viene portata a 4K, ma con che qualità? Ecco alcune immagini comparative.

In alternativa, gli sviluppatori potrebbero utilizzare l'opportunità per esplorare altre soluzioni. Nella tabella dei benchmark più in alto abbiamo incluso i dati a 1080p per Polaris 10 a velocità di clock di Neo. Non ci siamo concentrati molto sui risultati perché la scalabilità varia: in generale, portando abbastanza in alto il frame-rate ci si scontra con la latenza dei driver DX11 di AMD (anche con un i7 overclockato). Neo si troverà di fronte una sfida diversa, vale a dire una CPU meno potente. Alcuni risultati dei testi di scalabilità, però, sono incoraggianti: un upgrade a 60fps per i titoli limitati a 30fps sembra possibile in molti casi e i dati dimostrano anche che una Neo con Polaris 10 sarà molto utile per la VR.

C'è anche un'altra cosa da considerare, il miglioramento dell'esperienza a 1080p, che a giudicare dalle reazioni al nostro articolo sul miglior utilizzo della potenza di calcolo delle console future, è ciò che la maggior parte degli utenti vuole. Siamo quindi tornati su Star Wars Battlefront, che abbiamo fatto girare a 1080p e impostazioni ultra. Il risultato è stato notevole, con la R7 265 a produrre un vantaggio prestazionale del 5% con impostazioni console. I dati dimostrano l'incidenza delle impostazioni ultra, ma è possibile migliorare facilmente la situazione. Come? Ecco un consiglio: le ombre di qualità ultra non sono quasi mai necessarie.

Il test è decisamente adatto allo scenario. Anche se Sony vuole spingere gli sviluppatori a sfruttare al meglio gli schermi 4K, la risoluzione minima da supportare è la cara vecchia1080p. Nulla impedisce a DICE di usare Neo per eliminare l'upscaling da 900p e aumentare la qualità grafica. Gli sviluppatori multipiattaforma, in particolare, potrebbero ottenere risultati molto buoni: qualità grafica superiore, supporto per full HD nativo e prestazioni più stabili. Visto che la tecnologia è già presente nei loro giochi, potrebbe essere il modo di sfruttare la tecnologia nel breve termine.

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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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