Seit Computer klein und billig genug sind, um einen Platz in unserem Zuhause zu finden, kann man mit Fug und Recht sagen, dass wir einen Großteil unserer Zeit damit verbringen, mit ihnen zu interagieren, indem wir spielen. Spieleentwickler haben seit den Anfängen von Pong und Space Invaders viel über die Optimierung von Grafiken gelernt. Wir erwarten jetzt fotorealistische Spielerlebnisse, die schnell und lebensecht sind.
Und doch können wir trotz aller jüngsten Fortschritte bei Internetgeschwindigkeit, Hardwarekapazität und Computergrafik immer noch frustriert sein über die geringen inhärenten Verzögerungen bei der Grafikwiedergabe und beim Gameplay.
Wie Menschen sehen
Um die Darstellung von Grafiken zu verbessern, schauen sich GPU-Anbieter an, wie das menschliche Sehen funktioniert. Obwohl sich unser Sichtfeld über etwa 120 Grad erstreckt, können wir nur in den mittleren 5 bis 7 Grad auf beiden Seiten der Stelle, an der wir unseren Blick richten, scharfe Details erkennen. Alles weiter draußen in unserem peripheren Sichtfeld ist verschwommen und weit entfernte Objekte erscheinen unseren Augen weniger klar. Dies bedeutet, dass Spiele Texturen mit niedrigerer Auflösung für entfernte Objekte nutzen können, wodurch mehr Ressourcen für nähere Objekte zur Verfügung stehen und der visuelle Gesamtrealismus zunimmt.
Im Gegensatz zu Filmen und Fernsehsendungen, bei denen der Blick des Zuschauers relativ statisch ist, verlagern Gamer ihren Fokus kontinuierlich auf den Bildschirm, um sich auf die wichtigste Spielaktion im jeweiligen Moment zu konzentrieren. Spieler müssen sich auf entscheidende Spielelemente konzentrieren, wenn sie durch eine Landschaft navigieren, ein Rätsel lösen oder ein Ziel sprengen.
Zu verstehen, wie Objekte gerendert werden, wenn sie sich zwischen dem Zentrum unseres Fokus und unserem peripheren Sichtfeld bewegen, ist ein weiterer Bereich, in dem Spieleentwickler die Grafik weiter optimieren können. Durch einen priorisierten Rendering-Ansatz können GPUs die Grenzen des Realismus verschieben und gleichzeitig Produktkosten und -leistung verwalten.
Das A und O der Grafikoptimierung
Das Rendern lebensechter Echtzeitgrafiken für Spiele ist eine ressourcenintensive Aufgabe. Entwickler können sich die Besonderheiten des menschlichen Sehens zunutze machen, um priorisiertes Rendering zu ermöglichen. Der nächste Schritt besteht darin, den Overhead zu reduzieren, indem leseoptimierte Dateisysteme wie DirectStorage genutzt werden.
Entwickler können die effektive Bandbreite zur GPU verbessern, indem sie Spieledateien in komprimierter Form auf der SSD speichern und auf der GPU dekomprimieren. Obwohl sich durch diese Verbesserung die PCIe-, DRAM- oder SSD-Bandbreite nicht ändert, wird die effektive Geschwindigkeit erhöht, da die Gesamtmenge der übertragenen Bits durch Komprimierung reduziert wird. Dies bedeutet, dass eine komprimierte Datei schneller zur GPU gelangt und mehr Bandbreite für die nächste Spielaufgabe zur Verfügung steht.
Die Entwickler könnten hier aufhören, wenn die Spielqualität nie über das hinausgehen würde, was wir heute sehen. Allerdings hätten wir nach dieser Logik wahrscheinlich aufhören sollen, Spiele weiterzuentwickeln, nachdem Atari 1972 Pong herausgebracht hatte. Spieleentwickler haben immer die Grenzen der Technologie überschritten, um eine verbesserte Spielleistung und einen besseren Realismus zu liefern. Das bedeutet, dass Spiele immer größer werden, aber die Speicherung all dieser Daten im CPU- oder GPU-DRAM erhöht die Gesamtsystemkosten erheblich.
Während 1 GB Speicher für DRAM $4 bis $5 kostet, kostet es für eine SSD nur $0,12 bis $0,20. Obwohl eine SSD kein direkter Ersatz für DRAM ist, bieten die neuesten SSDs der 3. Generation eine Bandbreite von 3,5 GB/s und SSDs der 4. Generation können jetzt 7,4 GB/s erreichen. Konsolenentwickler drängen die Branche dazu, die SSD eher als einen L4- oder L5-Cache zu betrachten, der den DRAM unterstützen kann. Dieser Ansatz ermöglicht es Spieleentwicklern, die Grafik weiter zu optimieren und gleichzeitig die thermische Belastung des Systems zu verwalten und die Kosten angemessen zu halten.
Die Bedeutung der Reduzierung der Latenz
Spieleentwickler benötigen außerdem eine strenge Latenzkontrolle. Ein gelegentlicher Lesebefehl, dessen Ausführung einige Millisekunden dauert, hat keinen Einfluss auf die Gaming-Arbeitslast, führt jedoch zu sichtbaren Texturstörungen während des Spiels. Die Verwendung von PC-DRAM als Textur-Cache ist aufgrund der Spielgröße nicht mehr möglich. Texturen werden während des Spiels kontinuierlich von der GPU geladen und gelöscht, was bedeutet, dass ein SSD-Laufwerk nur sehr wenig Leerlaufzeit hat. Wenn sich ein Spieler durch eine Szene bewegt, muss das Spiel möglicherweise tausende Male pro Minute dieselbe Textur abrufen.
Dieses erhöhte Zugriffsmuster stellt eine zusätzliche Belastung für das NAND dar, sodass eine SSD mehr Datenaktualisierungsvorgänge durchführen muss, was die Anzahl indirekter Schreibvorgänge auf dem Laufwerk erhöht. Mehr interne Schreibvorgänge bedeuten höhere SSD-TBW-Ausdaueranforderungen (Tera Bytes Written), die jedoch durch interne Überbereitstellung ausgeglichen werden können. Das Fehlen von Leerlaufzeiten bedeutet, dass all diese zusätzliche Arbeit mit der Host-E/A verschachtelt werden muss, ohne dass es zu erheblichen Latenzspitzen bei der Befehlsausführung kommt.
Gaming-Workloads sind sehr aggressiv und erfordern viele zusätzliche interne Vorgänge, um Spieldaten fehlerfrei zu halten. Wenn wir Workloads mit Autos vergleichen, ähnelt eine Standard-SSD einem Familien-SUV, wohingegen eine Gaming-SSD eher einem Hochleistungssportwagen ähnelt. Beide Autos können 100 Meilen pro Stunde erreichen, aber wie ein Sportwagen unterstützt ein auf Spiele abgestimmtes SSD einen viel aggressiveren Fahrstil.
Die Gaming-SSDs von Phison sind die Antwort
Phison ist der herausragende Hersteller maßgeschneiderter, branchenführender, optimierter SSD-Lösungen für Spiele. Phison hat seine Gaming-SSD-Lösungen speziell für die Bewältigung der hohen Arbeitsbelastung bei der Darstellung moderner Spielgrafiken entwickelt.
Im Jahr 2019 brachte Phison den ersten Gen 4×4 NVMe SSD-Controller für Endverbraucher auf den Markt, den revolutionären PS5016-E16. Unser brandneuer PCIe-Controller PS5018-E18 der zweiten Generation ist die einzige Lösung auf dem Markt, die die 7-GB/s-Grenze sowohl für den Lese- als auch für den Schreibzugriff durchbricht.
Mit den Gaming-SSD-Lösungen von Phison können Entwickler Spielerlebnisse auf die nächste Stufe heben. Gehen Sie mit der Gaming-SSD von Phison in die Zukunft und treiben Sie den realistischen Spaß über die Grenzen der Gaming-Lösungen von gestern hinaus.
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