Microsoft Xbox Series X and Playstation 5
овые консоли Sony и Microsoft пришли с несколькими новыми технологиями и немного улучшенными с прошлого поколения. Без глубоких технических подробностей разъясняем принципы работы HDR, VRR, SSD, Dolby Atmos и Tempest 3D и как они работают на PS5 и Xbox Series X|S.
VRR. VARIABLE REFRESH RATE. ПЕРЕМЕННАЯ ЧАСТОТА КАДРОВ
Технология VRR со старта нового поколения доступна на Xbox Series X|S, а вот на PlayStation 5 появилась в одном обновлений этой весной. Как это работает. Частота телевизора синхронизируется с частотой кадров игры, что дает плавную картинку даже если FPS далек от стабильности. Конечно, вы должны иметь соответствующий телевизор.
Как это работало раньше? Все экраны имеют постоянную частоту развертки, чаще это 60 Гц. Соответственно для плавности картинки игра должна выдавать 60FPS, или 30 или 24, главное, чтобы частота кадров была стабильной. Как только FPS проседает, или наоборот, превышает показатели работы монитора, на экране появляется тиринг (tearing), то есть разрыв кадра. Возникает это потому, что монитор не успевает обрабатывать все кадры, которые посылает ему видеокарта и получается, что предыдущий кадр накладывается на следующий. Чтобы избежать этого используют вертикальную синхронизацию, которая синхронизирует частоту кадров игры с герцовкой монитора. Ее недостатком является то, что FPS должен быть очень стабильным. Как только он будет проседать на 3-5-7 кадров, игрок сразу это увидит и почувствует дискомфорт. Именно поэтому на консолях блокируют 30FPS, даже если игра спокойно может выдавать 40-45FPS. То есть, в этом случае мы подстраиваем игру под экран.
Технология VRR на лету синхронизирует частоту развертки телевизора под FPS который выдает игра, то есть уже подстраивает экран под игру. Но делает это только в пределах конкретного диапазона. На Xbox Series X|S минимальный порог работы VRR составляет 40FPS, на PS5 – 48FPS. Если игра проседает ниже этих значений, VRR перестает работать и на экране появится тиринг и о плавности можно забыть. Проблема PS5 в том, что игры гораздо чаще проседают ниже 48FPS, чем падают хотя бы до 40FPS, таким образом, VRR на PS5 спасает от незначительных колебаний FPS. Если разработчики забили на оптимизацию, или это From Software с их движком, то VRR на PS5 вас сильно не спасет. И очевидно, что VRR не работает в режимах графики с локом на 30FPS. Ну и адепты ПК здесь снова впереди, потому что мониторы с поддержкой G-Sync и FreeSync уже давно продаются, а это не что иное, как вариации VRR.
Движок From Software имеет свою особенность, которая проявляется в хаотическом выводе кадров (frame pacing). К примеру, при стабильных 60FPS для плавного изображении один кадр должен появляться каждые 16 миллисекунд (Frame Time – время кадра). В играх From Software (BloodBorne, Dark Souls, Elden Ring и др.) кадры выводятся с разным темпом, это может быть как 33мс, так и 8мс. Среднее арифметическое будет все еще 16мс, но поскольку кадры появляются когда им вздумается, складывается ощущение что FPS в игре проседает и картинка дергается, хотя на самом деле там стабильные 60FPS. От столь хаотического вывода кадров тоже спасает VRR.
Технология имеет еще некоторые нюансы в работе с LCD-телевизорами. Включение VRR отключает определенные настройки и картинка становится бледной и теряет краски, имейте это в виду. OLED-панели лишены этого недостатка.
В качестве бонуса, для 120 Гц телевизоров, Sony начали делать в играх режим на 40FPS. Таких игр пока две, это Ratchet & Clank: Rift Apart и Horizon Forbidden West, но в будущем их станет больше.
HDR, HDR10, HDR10+, DOLBY VISION. HIGHT DYNAMIC RANGE. РОЗШИРЕНИЙ ДИНАМІЧНИЙ ДІАПАЗОН
HDR, HDR10 и Dolby Vision – это все разные ступени одной технологии. HDR – самая первая ступень, HDR10 следующая, именно его в своих играх развивает Sony. Самыми технологичными являются HDR10+ и Dolby Vision.
HDR позволяет сделать картинку более сочной и яркой благодаря большему количеству информации в изображении. Именно поэтому фильмы HDR всегда имеют глубину цвета 10 бит и более, а не стандартные 8 бит. Просто что бы вы оценили разницу, 8 бит это почти 17 млн цветов, 10 бит – чуть больше миллиарда. Dolby Vision поддерживает до 12 бит и там какие-то устрашающие цифры — 68.7 млрд цветов. Но ТВ с поддержкой 12 бит до сих пор нет, поэтому просто сжимают контент в Dolby Vision с 12 бит до 10 бит.
Фокус в том, что изображение действительно имеет большее количество цветов, а не просто ползунок насыщенности перетянут к потолку. И само собой, для преобразования сигнала HDR понадобится соответствующий телевизор или монитор.
Как это работает в играх, покажу на примере кадров из кино, потому что принцип не отличается, а сделать это проще. HDR-изображение подается в «плоском», не контрастном виде с приглушенными цветами. Благодаря такому подходу сохраняется больше данных о тенях, ярких участках и цвете. И уже ваш телевизор возвращает изображению все краски, картинка становится ярче, насыщеннее, контрастнее и не теряет детали в ярких и темных участках. Поэтому хорошие телевизоры с HDR обладают высокой пиковой яркостью.
Эти кадры преобразованы программно, реальная картинка на вашем ТВ будет лучше
Самое удивительное в этой технологии то, что у нее нет потолка в развитии. Даже самый крутой современный монитор с ценой однокомнатной квартиры где-то в Житомире не покажет всего того, на что способна эта технология уже сегодня. Не говоря уже о массовых моделях.
Прошу не сравнивать с HDR в фотографии, потому что это ужас, говорю как фотограф-любитель (Ужасный не сам HDR, а то, как его использовали раньше).
С играми ситуация тоже достаточно интересная. Практически все современные проекты выходят из HDR10. Dolby Vision работает только на Xbox и игр с его поддержкой чуть больше сотни. Но интересно вот что, открыв страницу этих игр в магазине, то везде отмечается лишь поддержка HDR10, хотя тот же Dolby Atmos (другая технология компании Dolby) идет отдельным пунктом. Запустив какую-нибудь из этих игр, телевизор покажет, что сейчас изображение все же транслируется в Dolby Vision. Я не знаю почему Майкрософт не отмечает Dolby Vision даже в своих титульных играх типа Gears 5 и Halo Infinity, это банально еще один плюсик к маркетингу.
На сайте самой компании Dolby указаны игры как с поддержкой Dolby Vision, так и с Dolby Atmos и их наберется не больше двух десятков.
Как я уже говорил, Sony делает свои игры с HDR10, но он очень качественно реализован и многие советуют начинать знакомство с HDR именно с игр Sony: Gran Turismo 7, Horizon, Ratchet & Clank и т.д. Но как технология Dolby Vision более качественная и она поддерживается только на Xbox.
Консоли Xbox Series имеют функцию Auto HDR. Как и все АВТО, работает она с переменным успехом. Некоторые игры буквально получают новую жизнь, а в других лучше ее не включать ввиду специфики работы HDR. Яркость во многих играх выкручивается чуть ли не на максимум, вас просто слепит и играть в это физически невозможно.
Рекламные материалы с сайта dolby.com. Стандартное изображение и Dolby Vision
DOLBY ATMOS ТА TEMPEST 3D AUDIOTECH
Обе консоли имеют отдельный аудиочип. В Xbox Series X|S это просто аудиочип, а вот Sony делает на него отдельную ставку и даже придумала собственное название – Tempest 3D AudioTech.
Основная задача аудиочипа – это, как ни странно, обрабатывать звук и снимать нагрузку с основного процессора.
Технология Tempest 3D AudioTech – это симбиоз аудио процессора и звукового движка. Если разработчики не поленились, то звук в игре станет лучше реальности, будут слышны все нюансы окружения и что важно для соревновательных игр — чрезвычайно высокий уровень позиционирования в пространстве. В дополнение, можно выбрать один из профилей в зависимости от ушных раковин, потому что это влияет на восприятие звука. Во время анонса, Sony хотели сделать индивидуальную настройку, но в домашних условиях сделать это не так просто, поэтому создатели установили три самых распространенных профиля.
На Xbox аудиочип работает в связке с Dolby Atmos. И первое, что следует знать, лицензию на использование Dolby Atmos придется покупать отдельно. Настройки под ваши уши Xbox не имеет, зато работает с наушниками, динамиками телевизора и акустическими системами. Tempest 3D сначала работал только с наушниками и недавно добавили динамики телевизора.
Для киношников Dolby Atmos особен тем, что работает не с каналами звука, а с объектами издающими звук. Для игр это не актуально, потому что у нас и так звук привязан к объектам. И все равно, слышать шуршание мыши где-то вверху слева позади это круто меняет игровой опыт, особенно в атмосферных играх.
SSD. SOLID-STATE DRIVE. ТВЕРДОТІЛИЙ НАКОПИЧУВАЧ
Новые консоли наконец-то получили SSD и по сравнению с медленными HDD, это как пересесть из тачки в суперкар. Внутри Xbox Series стоит обычный NVMe M.2 SSD, что улучшает его ремонтопригодность. В PS5 накопитель распаян на плате. А вот с расширением хранилища все наоборот, PlayStation 5 использует NVMe M.2 слот, а вот у Xbox он проприетарный и вставляется сзади как флешка.
SSD обеих консолей быстры, у PS5 вдвое быстрее, но игры загружаются одинаково мгновенно, а все дело в тонкостях их работы.
Основная фишка работы консольных SSD, это доступ видеокарты к данным находящимся на накопителе с минимальной задержкой. Сразу успокою адептов ПК, у вас этот алгоритм только появляется и что более важно, не имеет единого стандарта.
Каждая консоль имеет свой протокол работы SSD. В Xbox он называется DirectStorage API и является частью DirectX 12 Ultimate. Суть его работы в том, что текстуры и другие данные разбиваются на кусочки и очень быстро подгружаются, когда становятся необходимыми.
У PS5 технология называется Kraken и она позволяет очень сильно сжимать все данные, а отдельный чип декодер, быстро распаковывать это все и отдавать видеокарте. Именно поэтому игры на PS5 иногда занимают меньше места по сравнению с Xbox Series X|S, иногда даже вдвое меньше. Таким образом, нивелируется разница в объеме накопителя PS5, который имеет 825 Гб, и Xbox Series X, у которого 1 Тб.
Саму технологию Kraken Сони просто лицензирует и теоретически Майкрософт тоже может ее задействовать, но тогда возникает проблема чипа-декодера, потому что у Xbox он совсем другой.
Марк Церни, архитектор PS4 и PS5, главный герой мемов про SSD
На самом деле там много технических тонкостей, но оно нам не нужно. Главное это то, что суть консольных SSD не только в их скорости, но и в принципах работы с данными.
Как и в случае других технологий, сами по себе они не работают, поэтому разработчики должны задействовать весь его функционал, иначе SSD будет просто как быстрый накопитель и ничем не будет отличаться от таких же SSD в ПК.
Все перечисленные технологии, так или иначе, улучшают наше восприятие контента, кино или игр. Единственное, что вызывает опасение, так это VRR. Как только технология крепко осядет в домах игроков, разработчики могут окончательно забить на оптимизацию, потому что наши ТВ и так все компенсируют. И это грустно.