Digital Foundry publica artigo explicando novos detalhes sobre as specs do Playstation 5

#Notícia Publicado por carloseduardocd, em .

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Saudações,

Recentemente a Digital Foundry (DF) divulgou um artigo no seu site (fonte abaixo), e um vídeo (acima) detalhando um pouco mais das especificações do Playstation 5 (PS5). Como já foi publicado aqui na Gamevicio, a Digital Foundry ainda não teve acesso a nada de concreto sobre o console, seja hardware ou jogos. Então, o artigo publicado se baseia em uma conversa que a DF teve com o Mark Cerny, conhecido como o principal arquiteto responsável pelo console. E além disso, o artigo faz uma ligação entre o conteúdo da conversa, a apresentação realizada pelo Mark Cerny (Road to PS5) voltada para os desenvolvedores, e por fim, informações e pontos de vista da própria DF sobre cada um dos pontos que serão abordados.

Como o artigo é muito denso, achei melhor efetuar um resumo de tudo o que foi discutido, para facilitar a leitura. Trabalhei no texto para sintetizar todos os detalhes importantes, mas mantive as ênfases que a DF expôs sobre cada tópico. Então quando o leitor se deparar com algum adjetivo, este foi escrito pela própria Digital Foundry, e não pelo colaborador da Gamevicio. Tenho certeza de que a leitura agregará conhecimento para todos.

Além do PS5, Mark Cerny também liderou o projeto de desenvolvimento do console Playstation 4 (PS4), que ele mesmo definiu como um console muito voltado para a arquitetura do PC. Essa abordagem proporcionou uma era de ouro para desenvolvimento de jogos multi-plataforma, já que PC/Xone/PS4 são arquiteturas extremamente parecidas, não apenas no conjunto de instruções x86, mas também nos demais dispositivos e mecanismos de acesso. Entretanto, no PS5, o que estamos vendo é um retorno à filosofia exótica de gerações anteriores. Embora Cerny tenha dito que o design do PS5 é fácil para os desenvolvedores do PS4 lidarem, ao aprofundar nos recursos do novo sistema, existem muitos aspectos no design do PS5 os quais haverão dificuldades de combinar com com a arquitetura geral do PC.

Os tópicos discutidos pelo Cerny com a DF são:

1) Frequência variável no PS5 (boost clock) – como funciona realmente?

2) O que era necessário do ponto de vista da CPU para oferecer compatibilidade com versões anteriores?

3) Quais são as vantagens cruciais do SSD e como elas são entregues?

4) Como o áudio 3D realmente funciona - e quão poderoso é o mecanismo Tempest?

5) Como o novo sistema de áudio 3D faz interface com os alto-falantes da TV e as configurações surround 5.1 / 7.1?

Então o que se segue é uma análise profunda e técnica os tópicos levantados pelo Mark Cerny na apresentação.

1) Frequência variável no PS5 (boost clock) – como funciona realmente?

A frequência variável é basicamente um sistema que fornece ao chip uma quantidade de energia definido com base na dissipação térmica do sistema de resfriamento. Esse conceito já existe em tablets, celulares, dentre outros dispositivos, só que levam o dispositivo a ter um desempenho variável de acordo com a temperatura ambiente, algo que não pode acontecer em um console. Mark Cerny fez questão de tranquilizar sobre este aspecto:

"O comportamento de todos os PS5s é o mesmo. Se você joga o mesmo jogo e vai para o mesmo local do jogo, não importa qual chip personalizado você possui e como são seus transistores. Não importa se você o coloca em seu gabinete estéreo ou em sua geladeira. , seu PS5 terá as mesmas frequências de CPU e GPU que qualquer outro PS5 ".

Outro ponto importante é como de fato funciona a frequência variável no PS5. Para isso, foi implementada a tecnologia AMD Smartshift. A idéia é que tanto CPU quanto GPU possuam um orçamento de energia, sendo que caso uma das partes (CPU ou GPU) não esteja usando 100% do seu orçamento, pode transferir energia para a outra parte. O artigo evidencia que existe energia suficiente tanto para CPU quando GPU para executarem nos seus limites de 3.5GHZ e 2.23GHZ respectivamente, e deixa claro que não é o caso do desenvolvedor ter que escolher que algum deles deva executar mais lentamente.

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Outra ponto levantado diz respeito à quantidade de tempo em que este sistema irá operar em frequência máxima. Mark Cerny argumentou que a CPU e GPU passarão a maior parte do tempo na sua frequência de pico. Para justificar esse argumento, ele explicou um fenômeno chamado "race to idle" ou "corrida para o modo inativo". Em um jogo com 30 quadros por segundo (30fps), cada quadro será gerado em 33,3ms ( milissegundos ). Se a GPU gastar 28ms de trabalho sobre o quadro, sobrarão 5ms de inatividade, e ao detectar a baixa energia consumida pela GPU, a lógica de controle de energia da GPU irá aumentar a frequência de forma desnecessária, já que a GPU não tem trabalho a fazer. O smartshift trabalha exatamente sobre essa limitação, balanceando o uso de energia conforme demanda.

Cerny também enfatiza que o consumo de energia e a velocidade do clock não têm uma relação linear. A queda da frequência em 10% reduz o consumo de energia em cerca de 27%. "Em geral, uma redução de energia de 10% é apenas uma redução de frequência de alguns por cento", enfatiza Cerny.

Alguns desenvolvedores conversaram com a DF, e observaram que no PS5 a CPU está desacelerando para garantir o clock de 2,23 GHZ na GPU. Entretanto alega fazer sentido, já que a maioria dos mecanismos de jogos ainda é projetada com o Jaguar de baixo desempenho. E mesmo com uma duplicação da taxa de transferência (ou seja, 60fps vs 30fps), dificilmente sobrecarregaria os núcleos Zen 2 do PS5. No entanto, isso não parece uma solução de impulso, mas perfis de desempenho semelhantes aos que vimos no Nintendo Switch.

Outra pergunta feita, é se houverem frequências de "pior cenário" em que os desenvolvedores precisassem lidar. Neste caso, os desenvolvedores não precisam realizar otimizações específicas sobre as frequências, estas se ajustarão às ações que a CPU e a GPU estiverem executando. Mas mesmo assim, Cerny complementou:

"Acho que você está perguntando o que acontece se houver um pedaço de código intencionalmente escrito para que todos os transistores (ou o número máximo possível de transistores) na CPU e na GPU sejam ativados a cada ciclo. Essa é uma pergunta bastante abstrata, os jogos não são" em qualquer lugar próximo a essa quantidade de consumo de energia.De fato, se esse código fosse executado nos consoles existentes, o consumo de energia ficaria bem fora da faixa operacional pretendida e é até possível que o console entre em desligamento térmico. O PS5 lidaria com um pedaço de código tão irrealista mais graciosamente"

2) O que era necessário do ponto de vista da CPU para oferecer compatibilidade com versões anteriores?

Houve alguma confusão sobre a compatibilidade com versões anteriores, onde os comentários de Cerny sobre a execução dos 100 melhores jogos do PlayStation 4 no PS5 com desempenho aprimorado foram mal interpretados, significando que apenas uma quantidade relativamente pequena de títulos seria executada no lançamento. Isso foi esclarecido alguns dias depois (espera-se a execução de milhares de jogos), mas a natureza da compatibilidade com versões anteriores no PS5 é fascinante.

O PS4 Pro foi desenvolvido para oferecer um desempenho superior ao PS4 base, a fim de abrir a porta para o suporte a telas 4K, mas a compatibilidade era fundamental. Uma configuração de GPU 'borboleta' foi implantada (para ter compatibilidade PS4/PS4 Pro), que basicamente dobrou no núcleo gráfico, mas com velocidades de clock à parte, a CPU tinha que permanecer a mesma - o núcleo Zen não era uma opção. Para o PS5, é adicionada lógica extra à GPU RDNA 2 para garantir a compatibilidade com o PS4 e PS4 Pro, mas e o lado da CPU da equação?

"Toda a lógica do jogo criada para os processadores Jaguar funciona corretamente nos processadores Zen 2, mas o tempo de execução das instruções pode ser substancialmente diferente", diz Mark Cerny. "Trabalhamos com a AMD para personalizar nossos núcleos Zen 2 específicos; eles têm modos em que podem aproximar-se mais da temporização da Jaguar. Estamos mantendo isso no "bolso traseiro" (sugerindo que no pior das hipóteses, o jogo de PS4 roda no PS5 com clocks e configurações setados para o PS4. Foi chamado de PS4 legacy), por assim dizer, à medida que prosseguimos com o trabalho de compatibilidade com versões anteriores".

3) Quais são as vantagens cruciais do SSD e como elas são entregues?

A Sony passou muito tempo evangelizando seu SSD - a solução de armazenamento em estado sólido que será transformadora, não apenas em termos de tempo de carregamento, mas em como os jogos serão capazes de gerar mais, mundos mais detalhados e uso muito mais dinâmico da memória. Com impressionantes 5,5 GB / s de largura de banda bruta, juntamente com decodificação acelerada por hardware (aumentando a largura de banda efetiva para cerca de 8-9 GB / s), o SSD do PS5 é claramente um orgulho para Mark Cerny e sua equipe.

A nova API de Entrada/Saída é simples. Os desenvolvedores simplesmente precisam especificar o ID (identificador do conteúdo a ser buscado no SSD), o local inicial e o local final e, alguns milissegundos depois, os dados são entregues.

Com latência de apenas alguns milissegundos, os dados podem ser solicitados e entregues dentro do tempo de processamento de um único quadro ou, na pior das hipóteses, para o próximo quadro (33.3ms para 30fps ou 16.6ms para 60fps). Isso contrasta fortemente com um disco rígido, onde o mesmo processo pode levar até 250ms. O que isso significa é que os dados podem ser manipulados pelo console de uma maneira muito diferente - de maneira mais eficiente. Na geração atual, para obter acesso instantâneo a dados urgentes, a maior parte deles precisam ser armazenados em RAM. Isso abre as portas para uma enorme economia de eficiência para a próxima geração. O SSD alivia grande parte da carga simplesmente porque os dados podem ser solicitados conforme necessário, em vez de armazenar em cache (na RAM) vários deles de que o console pode precisar.

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Outro ponto interessante é que a duplicação de dados não se fará mais necessária. Grande parte da latência de um disco rígido é o movimento do braço mecânico se movend pela superfície do prato da unidade. A localização de dados pode levar tanto tempo - ou mais - quanto a leitura. Portanto, os mesmos dados são frequentemente duplicados centenas de vezes, simplesmente para garantir que a unidade esteja ocupada com a leitura de dados, em vez de perder tempo procurando-os (ou "buscando"). Basicamente os dados são colocados em sequência no HDD, para que a leitura seja mais rápida. Por isso, ocorrem duplicações de objetos (por exemplo sacos de lixo no jogo "Homem aranha" que são usados em cenários diferentes do jogo.

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Na parte interna da arquitetura, o bloco de compressão Kraken dedicado do SSD, o controlador DMA, os mecanismos de cohency e os coprocessadores de Entrada/Saída garantem que os desenvolvedores possam acessar facilmente a velocidade do SSD sem exigir código personalizado para tirar o melhor proveito da solução de estado sólido . Um investimento significativo em silício no controlador flash garante um desempenho superior: o desenvolvedor simplesmente precisa usar a nova API. É um ótimo exemplo de uma peça de tecnologia que deve oferecer benefícios instantâneos e não exigirá uma extensa adesão dos desenvolvedores para utilizá-la.

4) Como o áudio 3D realmente funciona - e quão poderoso é o mecanismo Tempest?

Os planos da Sony para áudio 3D são amplos e ambiciosos - até sem precedentes. Simplificando, o PlayStation 5 vê o suporte da plataforma se movimentar significativamente além de qualquer coisa que já vimos no espaço para jogos, superando em larga escala o Dolby Atmos no processo, processando teoricamente centenas de fontes sonoras discretas no espaço 3D, não apenas os 32 objetos da especificação Atmos. Trata-se também de emitir esse som sem a necessidade de equipamentos de áudio sob medida. Com efeito, a Sony está procurando romper fronteiras com o áudio e democratizá-lo também.

Algo interessante é que muitas das bases sobre as quais o áudio do PlayStation 5 se baseia começaram a vir à tona com o PSVR, incluindo o uso precoce da função de transferência relacionada à cabeça - a HRTF. Em sua apresentação, Mark Cerny mostrou seu próprio HRTF, que é essencialmente uma tabela que mapeia a percepção do áudio, filtrada por variáveis como o tamanho e o formato da cabeça e os contornos da orelha. Talvez o que não estava tão claro seja que nossos ouvidos não são idênticos, o que significa que a faixa de posicionamento realmente precisa ser analisada através de dois HRTFs - um por ouvido.

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O próprio motor Tempest é, como Cerny explicou em sua apresentação, uma unidade de computação AMD renovada, que roda na frequência da GPU e oferece 64 flops por ciclo. O desempenho máximo do mecanismo está, portanto, na região de 100 gigaflops, que sozinho equivale a capacidade de processamento de todos os 8 cores da CPU usada no PS4. Embora baseado na arquitetura da GPU, a utilização é muito, muito diferente.

"As GPUs processam centenas ou até milhares de frentes de onda; o mecanismo Tempest suporta dois", explica Mark Cerny. "Uma frente de onda é para o áudio 3D e outras funcionalidades do sistema, e a ourta é para o jogo. Em termos de largura de banda, o mecanismo Tempest pode usar mais de 20 GB / s, mas precisamos ter um pouco de cuidado, porque não queremos o áudio para reduzir um pouco o processamento gráfico. Se o processamento de áudio usar muita largura de banda, isso poderá ter um efeito prejudicial se o processamento de gráficos desejar saturar a largura de banda do sistema ao mesmo tempo. (448 gb/s)"

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O mecanismo Tempest também é compatível com o Ambisonics, que é efetivamente um sistema de alto-falante virtual que é mapeado para alto-falantes físicos. É gerada uma sensação aprimorada de presença, pois qualquer som pode ser reproduzido em um dos 36 níveis de volume por alto-falante e é provável que seja representado em algum nível em todos os alto-falantes. O áudio discreto tende a "travar" nos alto-falantes físicos e pode não estar representado em alguns deles.

5) Como o novo sistema de áudio 3D faz interface com os alto-falantes da TV e as configurações surround 5.1 / 7.1?

Na apresentação do PlayStation 5, observou-se que a distribuição de áudio 3D pode levar algum tempo. Enquanto a tecnologia principal está em vigor para os desenvolvedores, a difusão de resultados para usuários que usam vários sistemas de alto-falantes ainda está em andamento. No lançamento, os usuários com fones de ouvido padrão devem ter a experiência completa conforme o planejado. As coisas não são tão simples para quem usa alto-falantes de TV, barras de som ou sistemas surround 5.1 / 7.1.

"Com os alto-falantes da TV e os estéreo, o usuário pode optar por ativar ou desativar o 'TV Virtual Surround', para que o pipeline de áudio precise produzir áudio que não possua os aspectos 3D de que eu estava falando", explica Mark Cerny . "O som surround virtual funciona em um ponto ideal, e o usuário pode não estar sentado nesse ponto ideal, ou pode estar jogando no modo cooperativo (difícil de encaixar os dois jogadores no ponto ideal), etc. Quando o som surround virtual Quando desativado, uma simples downmix é executada - por exemplo, a localização de um objeto de som 3D determina em que grau o som vem do alto-falante esquerdo e em que grau o alto-falante direito. "

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Como ele mencionou em sua apresentação, há uma implementação básica para os alto-falantes de TV e estéreo em funcionamento e a equipe de hardware do PlayStation 5 continua a otimizá-lo.

"Quando estivermos satisfeitos com nossa solução para esses sistemas de dois canais, passaremos à questão dos sistemas 5.1 e 7.1", acrescenta Cerny. "Por enquanto, embora os sistemas de canais 5.1 e 7.1 obtenham uma solução que se aproxima do que temos agora no PS4, ou seja, a localização dos objetos sonoros determina em que grau seus sons saem de cada alto-falante. Observe que 5.1 e 7.1 O suporte a canais terá seus próprios problemas especiais. Na minha palestra, mencionei que, com dois sistemas de canais, o ouvido esquerdo pode ouvir o alto-falante direito e vice-versa - é ainda mais complexo com seis ou oito canais! Observe também que, se um desenvolvedor estiver interessado em usar a potência do mecanismo Tempest para oferecer suporte a seis ou oito canais, o código do jogo estará ciente da configuração do alto-falante, portanto, o suporte personalizado é bem possível.
☠ Ayrton Senna
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