AMD-Grafikingenieur über die technischen Anforderungen für 4K-Gaming und 120 Hz auf Konsolen

[4P|BOT2]

In der EDGE (Juli 2018, Issue 320) sprach Grafikingenieur Timothy Lottes (Mitglied des Game Engineering Teams bei AMD) in vereinfachter Form über die technischen Anforderungen für 4K-Gaming. Lottes schätzt, dass eine native 4K-Auflösung ungefähr 7,4 Teraflops (Fließkomma-Berechnungen pro Sekunde) benötigt, um die gleiche visuelle Qualität wie ein PS4-Spiel mit einer Bildwiederholrate von 30 Bilder...

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[Leon-x]

Mark Cerny hat noch 8TF angegeben. Die Meldung ist ja keine neue Erkenntnis. Nächsten Konsolen-Gen wird eh um die 10-11TF haben. Was aber auch nur ein Faktor von vielen ist.

Trotzdem wäre zu hoffen dass man es mit den Settings dann so wählt dass die höhere CPU Leistung der nächsten Gen eher in stabile 60fps geht. 120 sind zu hoch da die CPU auch nicht zu hoch takten kann. Auch wenn immer mehr TVs mit 120Hz Wiedergabe kommen.
Grafikqualität ist mit dynamischen Auflösungen und Checkerboard schon recht hoch. Da gibt es bis auf z.B. bessere Lichtberechnung keine riesen Sätze mehr.
Alles was über 1440p läuft hat bei den normalen Wohnzimmergrößen von TV und Abstand schon eine gute Qualität auf UHD Bildschirmen.


Da MS jetzt sogar noch neben Nintendo bei ihren großen Titeln für die One X auf 60 Bildern geht wird wohl eher mehr Performance Einzug halten.

[Stefan51278]

Mark Cerny hat noch 8TF angegeben. Die Meldung ist ja keine neue Erkenntnis. Nächsten Konsolen-Gen wird eh um die 10-11TF haben. Was aber auch nur ein Faktor von vielen ist.

Trotzdem wäre zu hoffen dass man es mit den Settings dann so wählt dass die höhere CPU Leistung der nächsten Gen eher in stabile 60fps geht. 120 sind zu hoch da die CPU auch nicht zu hoch takten kann. Auch wenn immer mehr TVs mit 120Hz Wiedergabe kommen.
Grafikqualität ist mit dynamischen Auflösungen und Checkerboard schon recht hoch. Da gibt es bis auf z.B. bessere Lichtberechnung keine riesen Sätze mehr.
Alles was über 1440p läuft hat bei den normalen Wohnzimmergrößen von TV und Abstand schon eine gute Qualität auf UHD Bildschirmen.


Da MS jetzt sogar noch neben Nintendo bei ihren großen Titeln für die One X auf 60 Bildern geht wird wohl eher mehr Performance Einzug halten.

10-11 TFlops halte ich für eine sehr gewagte Schätzung, die Herausforderungen in der Lithographie werden nicht kleiner und das ganze muss ja wieder für 400 Dollar bzw. Euro in eine Plastikbox einzubauen sein. Man darf beim Sprung der PS4 Pro und der Xbox One X nicht vergessen, dass sich an Komponenten außerhalb der GPU im SoC fast gar nichts getan hat und nur die CPU etwas höher getaktet wurde, aber nicht mit zusätzlichen Rechenwerken oder Caches versehen wurde. Wenn AMD bei der CPU auf die Zen-Architektur wechselt wird hier deutlich mehr Flächenanteil im Chip-Die für die CPU draufgehen und dementprechend nicht der GPU zur Verfügung stehen. Außerdem hat AMD ja mit der Vega-Architektur erst einmal ordentlich danebengegriffen was die Spieleleistung angeht, es dürfte also außerhalb des Shrinks der Architektur wenig Effizienzgewinne geben. Der Leistungssprung von PS4Pro/XboxOneX zur neuen Konsolengeneration könnte also prozentual durchaus kleiner ausfallen als der von PS4/XboxOne zu PS4Pro/XboxOneX. Insgesamt sollte man froh sein, wenn man über die genannten 8 TF noch signifikant hinauskommt, aber 11 TF halte ich für wenig realistisch, da der Chip auch einfach nicht zu groß werden darf.

[Liesel Weppen]

Mark Cerny hat noch 8TF angegeben. Die Meldung ist ja keine neue Erkenntnis.

7,4 oder 8 macht das Kraut auch nicht fett.
Eine GTX1080 hat ~8TFlops. Damit ist 4K@30fps realistisch.

Nächsten Konsolen-Gen wird eh um die 10-11TF haben. Was aber auch nur ein Faktor von vielen ist.

Eine GTX1080Ti hat um die 10Tflops. Die Grafikkarte alleine kostet momentan etwa doppelt soviel wie der "akzeptierte" Konsolenpreis.
Ich denke, es wird eng, dass man das in 2-3 Jahren schon zu einem Konsolenverträglichen Preis kriegt.

Trotzdem wäre zu hoffen dass man es mit den Settings dann so wählt dass die höhere CPU Leistung der nächsten Gen eher in stabile 60fps geht. 120 sind zu hoch da die CPU auch nicht zu hoch takten kann. Auch wenn immer mehr TVs mit 120Hz Wiedergabe kommen.

Woher weißt du, wie hoch die CPUs der nächsten Gen takten können?
Und was hat das überhaupt mit der Taktfrequenz der CPUs zu tun? Die aktuelle Gen hat ohnehin schon 8-Kerner, wenn diese auch nicht allzu hoch getakt und eher pro Kern eher schwachbrüstig sind. Wenn die Konsolenhersteller bei AMD-Hardware bleiben, gehe ich davon aus dass die nächste Konsolen-Gen MINDESTENS 16-Kerner, wenn nicht gar 24-32 Kerner haben wird.

Alles was über 1440p läuft hat bei den normalen Wohnzimmergrößen von TV und Abstand schon eine gute Qualität auf UHD Bildschirmen.

Konsolen haben mMn aktuell eher das Problem, dass ihnen 1440p als Zwischenschritt fehlt*, weil das bei TV-Geräten leider keine gängige Auflösung ist. Der Sprung von FullHD direkt auf 4K ist halt schon gewaltig. Ich nehme an, dass sich MS und Sony auch deswegen mit der nächsten Gen noch Zeit lassen wollen, um diesen Leistungssprung überhaupt ansatzweise realistisch liefern zu können.
Die meisten PC-Spieler die ich so kenne, auch die mit einer GTX1080(ti), haben sich aktuell bewusst für "nur" 1440p-Monitore entschieden, weil sie halt auch morgen noch Spiele mit maximalen Details und 60fps in voller 1440p Auflösung spielen können wollen. Das klappt mit 4K aktuell schon in vielen Fällen nicht mehr. Mit 30fps will sich da aber halt auch kaum jemand mehr zufrieden geben. Aber genau das war ja die Aussage im Artikel, lieber mal auch auf Konsolen verlässliche 60fps, als auf biegen und brechen unbedingt auf 4K kommen zu wollen.

(*) Die XBX kann ja seit einem der letzten Firmwareupdates iirc immerhin schon 1440p, also zumindest halt an entsprechenden Monitoren.

[Stefan51278]

Woher weißt du, wie hoch die CPUs der nächsten Gen takten können?
Und was hat das überhaupt mit der Taktfrequenz der CPUs zu tun? Die aktuelle Gen hat ohnehin schon 8-Kerner, wenn diese auch nicht allzu hoch getakt und eher pro Kern eher schwachbrüstig sind. Wenn die Konsolenhersteller bei AMD-Hardware bleiben, gehe ich davon aus dass die nächste Konsolen-Gen MINDESTENS 16-Kerner, wenn nicht gar 24-32 Kerner haben wird.

Das würde gar keinen Sinn machen für Spiele und ist komplett unbezahlbar. Sorry, aber da muss ich dir leider direkt die Luft rauslassen, 24-32 Kerne kosten auch heute noch vierstellig und zwar deutlich.

[bloub]

die konsolen-cpus kranken nicht an zuwenig kernen, sondern an zuwenig ipc/takt.

[Doc Angelo]

Ich würde ebenfalls mehr Frames anstatt mehr Auflösung bevorzugen. Zumindest weiß ich aufgrund eigener Erfahrung, das ein Video mit 60 fps deutlich besser aussieht, als genau das gleiche Video in höherer Auflösung und 30 fps. Man kann erstaunlich weit mit der Auflösung runtergehen, bevor es schlechter aussieht. Worans genau liegt kann ich auch nicht sagen, aber bei gefilmtem Video ist das so.

Ich denke bei Computerspielen wirds ähnlich sein. Das gute alte Flimmern an geraden Kanten (Treppen zum Beispiel) wird bei der vierfachen Bildgeschwindigkeit nicht so unangenehm auffallen, denke ich.

[Ziegelstein12]

Ich würde es ja viel toller finden, wenn man bei full HD bleibt oder 2K downsampled und dafür lieber Spiele auf höheren Grafikeinstellungen spielt.

Ich kann auch Spiele auf low mit 4k spielen, 999fps haben und es sieht trotzdem aus wie Müll. An FPS gewöhnt man sich eh nach 10 Minuten, solange sie konstant sind.

[Doc Angelo]

Ich würde es ja viel toller finden, wenn man bei full HD bleibt oder 2K downsampled und dafür lieber Spiele auf höheren Grafikeinstellungen spielt.

Ich kann auch Spiele auf low mit 4k spielen, 999fps haben und es sieht trotzdem aus wie Müll. An FPS gewöhnt man sich eh nach 10 Minuten, solange sie konstant sind.

Bei kompetitiven Spielen macht 120fps noch am meisten Sinn. Siehe PUBG zum Beispiel. Am Anfang sah das Spiel zwar geil aus, aber am Ende würde kaum Jemand die Einstellungen ganz nach oben fahren und damit weniger Frames berechnen, als sein Bildschirm darstellen kann. Daher hat es auch niemanden gestört, das die im Grund über die Zeit hinweg die Grafik nach unten geschraubt haben, damit auch ältere Rechner stabile Frames bekommen. Bei PUBG gehts um den Wettbewerb, und nicht um die Texturgrößen.

Bei Spielen wie Hellblade: Senuas Sacrifice ist das anders. Hier wären 60fps mit der "doppelten Fidelity" angebracht. Das Spiel lebte von der grafischen Trickserei und dem grafischen Design. 30fps wären mir persönlich allerdings zu wenig.

[Nino-san]

Wenn ich mich zwischen 4k@30FPS und 720p@60FPS mit 4xAA und Checkerboard-Upscaling entscheiden müsste, so würde ich letzteres immer bevorzugen. Ich kann es einfach nicht fassen, dass bspw. das neue Spider-Man auf PS4 keine 60FPS-Option bieten wird.

[Liesel Weppen]

Das würde gar keinen Sinn machen für Spiele und ist komplett unbezahlbar. Sorry, aber da muss ich dir leider direkt die Luft rauslassen, 24-32 Kerne kosten auch heute noch vierstellig und zwar deutlich.

Nope. Das was 4-stellig kostet sind aktuell Hi-End-Desktop- und Server-CPUs. Also die PS4 mit ihrem Jaguar-8-Kerner rauskam, kosteten selbst 6-Kerner für PC noch 4-stellig.
AMD geht aber mit Ryzen enorm in die Breite, also eher mehr Kerne als höheren Takt. Ich gehe schwer davon aus, dass die jetzt schon locker einen abgespeckten 16-Kerner günstig für Konsolen anbieten könnten. Selbst Smartphone haben aktuell häufig schon (ARM-)-8-Kerner.

die konsolen-cpus kranken nicht an zuwenig kernen, sondern an zuwenig ipc/takt.

Sie kranken weder an zu wenig Kernen noch an zuwenig IPC, sondern daran, dass sie allgemein zu wenig Leistung haben. Die haben halt verglichen mit Desktop-CPUs pro Kern sehr wenig IPC, aber dafür 8 Stück davon, was die geringe pro-Kern-IPC aber nicht kompensieren kann. Die Software muss halt entsprechend entwickelt werden, damit sie auch aus mehreren (langsamen) Kernen ihren Vorteil ziehen kann. Das machen die Konsolen ja auch jetzt schon gut vor.
IPC und auch der Takt pro Kern ist aktuell ziemlich am Ende, den Schritt muss man also sowieso gehen. Sieht man auch im Desktopbereich. IPC pro Kern ist in den letzten Jahren kaum gestiegen. Das einzige wo die CPUs aktuell noch nennenswert Geschwindigkeitssteigerungen erzielen sind neue Erweiterungen (also sowas wie MMX, SSE1/2/3/4, und bei den letzten Intels eben AVX512) und eben mehr Kerne.
Denkbar wäre auch eine asymmetrische CPU, z.B. 4 Kerne mit hohem Takt und guten IPC-Durchsatz und 12 schwächere Kerne für auslagerbare Tasks.

[Xris]

Wenn ich mich zwischen 4k@30FPS und 720p@60FPS mit 4xAA und Checkerboard-Upscaling entscheiden müsste, so würde ich letzteres immer bevorzugen. Ich kann es einfach nicht fassen, dass bspw. das neue Spider-Man auf PS4 keine 60FPS-Option bieten wird.

Also ich kann schon verstehen das einige lieber die 60 Fps haben wollen. Aber 720p? Sry aber wenn du vor einem 55 Zoll Bildschirm in 2 1/2 Metern Abstand sitzt, sieht auch 1080p schon ziemlich grenzwertig aus. Ich verzichte aeine deshalb schon auf jegliche Performance Modi auf der Konsole. Noch schlimmer als niedrige 30 Fps ist in meinen Augen Pixelmatsch.

[dx1]

Das würde gar keinen Sinn machen für Spiele und ist komplett unbezahlbar. Sorry, aber da muss ich dir leider direkt die Luft rauslassen, 24-32 Kerne kosten auch heute noch vierstellig und zwar deutlich.

Nope. Das was 4-stellig kostet sind aktuell Hi-End-Desktop- und Server-CPUs. Also die PS4 mit ihrem Jaguar-8-Kerner rauskam, kosteten selbst 6-Kerner für PC noch 4-stellig.

Nö.

►Intel i7-4930K: unter 500 Euro (dreistellig)
►AMD FX-6300: um die 95 Euro (zweistellig)

[Stefan51278]

Nope. Das was 4-stellig kostet sind aktuell Hi-End-Desktop- und Server-CPUs. Also die PS4 mit ihrem Jaguar-8-Kerner rauskam, kosteten selbst 6-Kerner für PC noch 4-stellig.
AMD geht aber mit Ryzen enorm in die Breite, also eher mehr Kerne als höheren Takt. Ich gehe schwer davon aus, dass die jetzt schon locker einen abgespeckten 16-Kerner günstig für Konsolen anbieten könnten. Selbst Smartphone haben aktuell häufig schon (ARM-)-8-Kerner.

Sie kranken weder an zu wenig Kernen noch an zuwenig IPC, sondern daran, dass sie allgemein zu wenig Leistung haben. Die haben halt verglichen mit Desktop-CPUs pro Kern sehr wenig IPC, aber dafür 8 Stück davon, was die geringe pro-Kern-IPC aber nicht kompensieren kann. Die Software muss halt entsprechend entwickelt werden, damit sie auch aus mehreren (langsamen) Kernen ihren Vorteil ziehen kann. Das machen die Konsolen ja auch jetzt schon gut vor.
IPC und auch der Takt pro Kern ist aktuell ziemlich am Ende, den Schritt muss man also sowieso gehen. Sieht man auch im Desktopbereich. IPC pro Kern ist in den letzten Jahren kaum gestiegen. Das einzige wo die CPUs aktuell noch nennenswert Geschwindigkeitssteigerungen erzielen sind neue Erweiterungen (also sowas wie MMX, SSE1/2/3/4, und bei den letzten Intels eben AVX512) und eben mehr Kerne.
Denkbar wäre auch eine asymmetrische CPU, z.B. 4 Kerne mit hohem Takt und guten IPC-Durchsatz und 12 schwächere Kerne für auslagerbare Tasks.

Du wirfst allerlei Begriffe durch den Raum, hast aber anscheinend nur begrenzte Kenntnisse über die Möglichkeiten der Lithographie. Und nein, auch ein 16-Kerner kostet noch mit Hauptplatine locker einen Tausender, obwohl es sich eben nicht um eine Server-CPU handelt. Ich kann dir ja mal einen Schwank aus meinem Alltag als Softwareentwickler mit jahrelanger Berufserfahrung erzählen: Wenn du keine gut parallelisierbare Aufgabe hast, wie z.B. das Transcodieren eines Videos, welches man geschnitten hat, dann ist es sehr schwierig alle CPU-Kerne auszulasten. Du musst dann diverse Threads programmieren, diese alle vernünftig implementieren und auch miteinander synchronisieren. Das sind zahlreiche neue Fehlerquellen und außerdem ist es in einem Spiel einfach zur Laufzeit nur selten möglich überhaupt acht Kerne voll auszulasten. Und erklär mir bitte nicht, dass wir Entwickler das einfach nur bauen müssen, wenn das nämlich so einfach wäre hätten wir das ja wohl schon längst gemacht. Wenn du mir das nicht glaubst, kannst du ja gerne auch mal recherchieren, wie groß der Vorteil einer CPU mit 16 oder 24 Kernen gegenüber einer CPU mit sechs Kernen ist, nämlich quasi Null. Die Chip-Entwickler bei AMD wären vollkommen bescheuert, wenn sie eine CPU mit 24 Kernen in eine Konsole einbauen würden.

Was ich bereits weiter oben erwähnt habe, aber dir beim Lesen wohl entgangen ist: Die CPUs in den bisherigen Konsolen sind ziemlich schwach. Das liegt an der verwendeten Jaguar-Architektur, welche AMD eher für den Low-Power-Bereich vorgesehen hat. Wenn wir auf dem Die statt der acht Jaguar-CPU-Kerne lieber Ryzen-Kerne hätten, dann wäre die verbrauchte Fläche ein Vielfaches. Der Platz, den man für acht Ryzen-CPU-Kerne braucht kann man bereits jetzt sehen, da AMD die CPUs bereits im Markt hat. Wenn man sich jetzt die Ergebnisse der ersten 7nm-Chips anschaut (wobei die Nanometer-Angaben auch immer mehr zum Marketing-Term verkommen und immer weniger mit realen lithographischen Fortschritten zu tun haben), dann kann man ziemlich genau ausrechnen, wie viel Platz diese CPU-Kerne brauchen. Da die Konsolenhersteller sich keine per Interposer verbundenen Dies in einer Konsole leisten können bleibt das Flächenbudget des SoCs ungefähr gleich für den anvisierten 400-Euro-Startpreis, lediglich durch den Fortschritt in der Strukturbreite werden mehr Recheneinheiten und größere Taktfrequenzen ermöglicht.

Und jetzt kannst du ja selber mal ausrechnen, wie viel Platz noch für die GPU bleibt, wenn die acht Ryzen-Kerne schon mehr Platz brauchen als jetzt acht Jaguar-Kerne, aber du direkt 24 einbauen möchtest, die den Spieleentwicklern außer in ganz speziellen Edge-Cases keinerlei Vorteile bieten.

[Liesel Weppen]

►Intel i7-4930K: unter 500 Euro (dreistellig)
►AMD FX-6300: um die 95 Euro (zweistellig)

Na gut, beim Intel 100€ mehr als die ganze Konsole nur für die CPU und trotzdem nur 6-Kerne.
Den AMD FX gabs als 6-Kerner, stimmt, den hatte ich vergessen. Wobei ich dir jetzt nicht abnehme, dass der damals 2012, kurz nachdem er auf den Markt kam nur 95€ gekostet hatte.

Du wirfst allerlei Begriffe durch den Raum, hast aber anscheinend nur begrenzte Kenntnisse über die Möglichkeiten der Lithographie.

Jup, ich bin ja auch nur Softwareentwickler und kein CPU-Entwickler.

Und nein, auch ein 16-Kerner kostet noch mit Hauptplatine locker einen Tausender, obwohl es sich eben nicht um eine Server-CPU handelt.

JETZT, wir reden von der nächsten Konsolengeneration die vielleicht in 2-3 Jahren kommt, und bestimmt keine CPU von der Stange verbauen wird, wie man sie aktuell auf dem Markt kaufen kann.

Ich kann dir ja mal einen Schwank aus meinem Alltag als Softwareentwickler mit jahrelanger Berufserfahrung erzählen: Wenn du keine gut parallelisierbare Aufgabe hast, wie z.B. das Transcodieren eines Videos, welches man geschnitten hat, dann ist es sehr schwierig alle CPU-Kerne auszulasten. Du musst dann diverse Threads programmieren, diese alle vernünftig implementieren und auch miteinander synchronisieren. Das sind zahlreiche neue Fehlerquellen und außerdem ist es in einem Spiel einfach zur Laufzeit nur selten möglich überhaupt acht Kerne voll auszulasten. Und erklär mir bitte nicht, dass wir Entwickler das einfach nur bauen müssen, wenn das nämlich so einfach wäre hätten wir das ja wohl schon längst gemacht.

Ich kann dir mal einen Schwank aus meinem Alltag als Softwareentwickler mit jahrelanger Berufserfahrung erzählen: Genau das wird schon gemacht. Ich habe nicht behauptet dass es einfach ist, aber es ist machbar und auf den aktuellen Konsolen MUSS und WIRD das auch schon gemacht, weil die eben zwar 8-Kerne, aber nur relativ schwache haben. Wenn die Konsolenspiele nicht ihre 6-7 Kerne (die dem Spiel zur Verfügung stehen würden) nutzen würden, würden Spiele da nicht ansatzweise so darauf laufen, wie man sie aktuell kennt.
Es ist auch sehr wohl möglich Spiele 8 oder mehr Kerne nutzen zu lassen, es ist nur nicht so einfach und erfordert selbstverständlich einen höheren Entwicklungsaufwand. Ein Spiel besteht aus sehr vielen Teilen die weitgehend unabhängig sind (bzw halt "nur" synchronisert werden müssen). Physik kann man auslagern und ansich sehr gut parallelisieren, Audio kann man auslagern, KI kann man auslagern (und sehr gut parallelisieren), Netcode kann man auslagern, ....
Divere Engines, die ja auch auf Konsolen eingesetzt werden tun das in den Grundzügen sogar schon automatisch.

Wenn du mir das nicht glaubst, kannst du ja gerne auch mal recherchieren, wie groß der Vorteil einer CPU mit 16 oder 24 Kernen gegenüber einer CPU mit sechs Kernen ist, nämlich quasi Null. Die Chip-Entwickler bei AMD wären vollkommen bescheuert, wenn sie eine CPU mit 24 Kernen in eine Konsole einbauen würden.

Es wird in Zukunft in die Breite gehen, nicht in die Höhe. Die CPUs werden mehr Kerne kriegen.

Was ich bereits weiter oben erwähnt habe, aber dir beim Lesen wohl entgangen ist: Die CPUs in den bisherigen Konsolen sind ziemlich schwach.

Klar, mir ist das beim Lesen entgangen, aber du hast meine Beiträge offensichtlich gar nicht gelesen? Wie oft habe ich das selbst erwähnt?

Und jetzt kannst du ja selber mal ausrechnen, wie viel Platz noch für die GPU bleibt, wenn die acht Ryzen-Kerne schon mehr Platz brauchen als jetzt acht Jaguar-Kerne, aber du direkt 24 einbauen möchtest, die den Spieleentwicklern außer in ganz speziellen Edge-Cases keinerlei Vorteile bieten.

Ich gehe nicht davon aus, dass eine Konsole Ryzen-Kerne kriegen wird, sondern wie eben schon geschrieben, aber von dir anscheinend nicht gelesen, abgespeckte Varianten kriegen wird, was auch (enorm) Platz sparen kann. Vielleicht werden es auch keine 24 Kerne, sondern "nur" 16 oder 12? Wird man sehen. Schauen wir mal, wie es in 3 Jahren aussieht.
Ich gehe aber schwer davon aus, dass nur der Shrink nicht den erhofften Performancegewinn bringen wird.