Sotto la Scocca

Sotto la Scocca – Tecnologie Next Gen e Nintendo

Game

La nuova generazione di console porterà novità tecnologie nei videogiochi, come e quando Nintendo potrà assaggiarle.

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19 Febbraio 2020

Il 2020 sarà l’anno della nuova generazione di console, la nona. Playstation 5 e Xbox Series X si daranno battaglia verso la fine dell’anno. Ma già oggi si stanno delineando le nuove evoluzioni tecnologiche che diventeranno standard dell’industria. Quali sono, cosa sono e come queste potranno in futuro entrare a far parte dell’ecosistema Nintendo, sia pensando ad uno Switch 2 o ad uno Switch Pro. Let’s-A-GO!

Sotto una nuova luce : Ray Tracing

Questo è Quake II, gioco del 1997 ricostruito completamente in Ray Tracing

Il compito dell’unità di elaborazione grafica, è quello di decidere che colore attribuire ai pixel dello schermo. Per anni, la tecnica usata per la grafica in tempo reale è stata quella della rasterizzazione. Numerose tecniche sono state sviluppate nel tempo per permettere ai modelli di illuminazione di produrre più dettaglio ed essere più realistici, pur mantenendo una leggerezza di fondo. Il Ray Tracing invece è stato il metodo usato per il calcolo dell’illuminazione offline. Quello dei film in computer grafica e di tutti gli effetti speciali. Rispetto all’ultima volta che ne ho parlato Nvidia ha cambiato le carte in tavola, proponendo all’interno delle sue GPU della serie RTX dei processori specializzati in grado di accelerare i calcoli del ray tracing, permettendone l’uso, limitato, in tempo reale.

In alcuni giochi, l’esperienza è trasformativa. Metro Exodus e Control sono assolutamente meravigliosi con le tecnologie Ray Tracing attive, che vanno a sostituire le imprecise tecniche di illuminazione in rasterizzazione. Questa tecnologia verrà implementata anche sulle console di nuova generazione, con AMD che sta sviluppando la sua versione dei core RT di Nvidia. Ecco quindi che per la prima volta dopo decenni, finalmente si sta compiendo un importante salto grafico.

La struttura base di Turing è questa. 4 cluster di core classici, di Tensor core ma 1 unità RT.

In ottica Switch, quando e come sarà implementabile un sistema simile? L’intera procedura di calcolo del ray tracing è molto pesante da gestire. In primis, il sistema deve costruire delle strutture di accelerazione , volumi che racchiudono la geometria del gioco, usati per calcolare in modo efficiente l’intersezione dei raggi del ray tracing. Questi vengono creati al volo dalla CPU mentre il resto del sistema continua a fare il suo solito lavoro. Maggiori sono le risorse a disposizione della macchina, più sarà possibile assegnare solo una specifica parte di esse a questo compito, lasciando il resto delle performance di gioco intatte.

In secondo luogo, occorre molta potenza per calcolare tutta le intersezioni dei raggi. Ed è proprio questo che i core speciali di Nvidia accelerano. Attualmente sono costruiti nel seguente modo: ogni cluster di unità di calcolo, ha un core RT associato accessibile. Per avere quindi un’alta potenza RT, occorrono molti cluster. Questo ne limita l’uso su una piattaforma mobile come quella di Switch, per via di restrizioni termiche e spaziali. La nuova architettura a 7nm di Nvidia dovrebbe portare una miniaturizzazione del tutto e forse ad una nuova organizzazione della pipeline. In ogni caso, siccome siamo agli albori del ray tracing, prima di vederlo adottato in una piattaforma mobile, ci vorrà del tempo.

Andare veloci senza perdere di qualità: ricostruzioni e dettaglio dinamico

Questa è forse la tecnologia più importante per la nuova generazione di console. Vi ho già parlato di quello che può fare la risoluzione dinamica nei videogiochi, ma PS4 Pro e Xbox One X hanno dimostrato che la capacità di ricostruire un’immagine ad alta qualità partendo da una più bassa è importantissima per sfruttare al massimo un hardware ristretto. L’idea è semplice: diminuire la risoluzione alla quale si fanno i calcoli per ridurre il peso sulla GPU e potersi permettere effetti di “fascia superiore” per poi ricostruire l’immagine in uscita.

L’upscaling non è nulla di nuovo come concetto, e l’algoritmo del checkboarding fu usato nell’originale Doom. Anche giochi come Super Mario Odyssey adottano tecniche di ricostruzione dell’immagine scritte in codice. Il salto di qualità c’è quando si passa ad unità hardware dedicate a questo scopo, come su Ps4 Pro. Avere questi hardware diventa estremamente importante una volta che si tiene conto del Ray Tracing. Il suo costo aumenta con la risoluzione, in quanto ogni pixel diventa un generatore di raggi. Avere accesso a tecniche di upscaling ad alta qualità permetterebbe di usare effetti ray tracing più avanzati renderizzando a risoluzione più basse.

Da questo punto di vista, Nvidia ha avuto un approccio diverso, andando a sfruttare algoritmi di rete neurale per generare dal nulla l’informazione necessaria all’upscaling, chiamato DLSS. Il calcolo viene eseguito anche in questo caso da unità dedicate, i Tensor Core, sviluppati da Nvidia proprio per velocizzare calcoli in stile IA. Questi core sono presenti sul loro ultimo chipset mobile presentato, Xavier. Il tanto paventato supporto al 4k di Switch Pro che alcuni sembrano professare, potrebbe derivare dall’uso di un chipset con queste unità di calcolo.

La tecnologia rimase acerba per molto tempo, estremamente migliorata solo nelle sue più recenti implementazioni. Pensate che riesce a generare un’immagine in 4k partendo da una immagine con una risoluzione di 1440p, mantenendo una qualità visiva quasi indistinguibile da un 4k nativo. Il nuovo algoritmo funziona molto bene anche a basse risoluzioni, quando deve ricostruire i 1080p dai 720p per esempio.

Su Switch l’utilizzo di una tecnica del genere migliorerebbe in modo drastico la sua resa da console fissa. La maggior parte dei problemi di qualità visiva su TV sono dovuti alla bassa risoluzione di ingresso dalla quale bisogna salire. Per ovviare a questo problema si pensava semplicemente di aumentare la potenza di Switch per poi avere la possibilità di aumentare la risoluzione di uscita, ma i tensor core sono estremamente più efficienti ed in ottica di un sistema che deve rimanere portatile, permetterebbero di rimanere all’interno di un target di potenza ristretto, offrendo un notevole miglioramento della qualità in Docked.

Un esempio di cambio di dettaglio in base al movimento. Macchina? Super dettaglio. Terreno che sfreccia via a 300km/h? dettaglio minimo.

Questa tecnologia ad oggi è appannaggio esclusivamente di Nvidia ed AMD non ha dato segni di sviluppare un suo equivalente, quindi qualora la partnership fosse mantenuta tra Nintendo e Nvidia, sarebbe un vantaggio suo “esclusivo”, lasciando perdere il mondo PC. E sarebbe la tecnologia più papabile, visto che esiste su un chipset mobile che Nvidia ha già realizzato.

C’è un’altra tecnologia interessante in arrivo, che verrà supportata dalle nuove console e che è disponibile sulla schede Nvidia dalla famiglia Turing in poi: il Variable Rate Shading. Questa tecnologia permette il cambio dinamico della qualità dell’immagine. L’occhio umano coglie i dettagli solo al centro della sua visione, con gli oggetti periferici meno definiti. Sfruttando questo principio, è possibile dedicare meno potenza agli oggetti a bordo schermo o ai dettagli poco influenti alla scena. Il tutto dinamicamente, così che quando tali oggetti ritornino in fuoco, possano splendere in tutta la loro bellezza.

Ci sono in realtà numerose logiche, basate sul movimento, sul colore e sul contrasto, che determinano cosa andare a ridurre di qualità, ma spiegarle tutte esula dallo scopo di questo articolo. In ogni caso, nei titoli su PC dove ad ora è implementato si parla di miglioramenti alle performance del 10-15% per una resa visibile a colpo d’occhio identica ad averlo disattivato. Probabile un’adozione più a basso livello e complessa su console possa portare a performance in più. Diciamo che è un’altra tecnologia che sarebbe ottima su un nuovo Switch, ogni sputo di performance che si riesce a tirare fuori, è oro su un device mobile. Essendo però della famiglia Turing, servirebbe un chipset successivo a Xavier.

SSD sta per Sonic State Drive

L’altro cambi odi paradigma che accadrà sulla nuove console, è la memoria di massa iperveloce. Con l’avanzare degli open world, c’era bisogno non solo di performance per renderizzare mondi vasti ad alta qualità, ma anche di prendere informazioni dai dischi ad alta velocità per permettere di avere l’informazione su schermo al momento corretto.

A volte è una limitazione del codice. Prendiamo Dragon Quest XI. Nella versione giapponese non c’era la possibilità di correre e si poteva notare come il codice di rendering del mondo non riesce a stare dietro al personaggio se questo corre troppo in certe zone. In altri casi era proprio fisico. Leggere dagli Hard Disk meccanici è lento e questo limitava quanto velocemente si poteva attraversare il mondo di gioco o quanta complessità avere nelle scene in movimento. Ora con storage SSD si aprirà la strada a nuove possibilità.

Finalmente le console avranno un oggetto del genere. Meraviglia.


Questo è forse l’unica tecnologia dove Nintendo non ha particolare bisogno di prendere lezioni. Le sue console sono sempre state realizzate per liminare tempi morti e dimensionate opportunamente da questo punto di vista, anche se può aver portato ad avere giochi su più miniCD su GameCube o con pochissimo spazio come su Nintendo 64. La complessità su una console portatile sarà sempre scalata in basso rispetto alle fisse, quindi non c’è la necessità di adottare soluzioni così estreme come SSD collegati ad altissime velocità, ed il mondo mobile offre tantissime alternative valide.

E questo è quanto direi. Il mondo tecnico del gaming si sta muovendo su queste soluzioni e vi ho un po’ detto come e quando Nintendo potrebbe adottarle. Ci sperate in uno Switch Pro o Switch 2? Il presidente ha appena detto che Switch è a metà ciclo, cosa si inventeranno per tenere le vendite a questo livello nei prossimi 4 anni?