Technik-Analyse: 4K-Gaming auf der PlayStation 4 Pro - Digital Foundry
Wie Sonys neue Konsole mit Ultra-HD zurechtkommt und welche Optionen für die Verbindung mit einem 4K-Bildschirm verfügbar sind.
Rund um die PlayStation 4 Pro scheint es einige Wochen vor dem Launch des Systems recht still geworden zu sein. Klar ist, dass diejenigen, die nicht persönlich vor ein paar Wochen am PlayStation Meeting teilgenommen haben, noch immer nicht viel davon gesehen haben, wozu das System in der Lage ist. Anschließend veröffentlichte Medien ließen oftmals Qualität vermissen und stellten die Hardware nicht wirklich vorteilhaft dar. Die erste öffentliche Vorstellung des Systems auf der EGX war vor Kurzem wiederum auf sechs Geräte beschränkt, auf denen lediglich ein Titel lief - Call of Duty: Infinite Warfare.
Der Mangel an Publicity für das System ist rätselhaft, erst recht, wenn man bedenkt, dass die PS4 Pro bereits in rund einem Monat erscheint. Dabei gibt es viele Gründe, um hinsichtlich der Chancen der Hardware optimistisch zu sein. Vor allem deswegen, weil die Software, die ich gesehen habe - speziell Days Gone und Horizon: Zero Dawn - beeindruckend aussieht. Natürlich sind sie keine Launch-Titel, aber vielleicht ein Hinweis auf die Art von Qualität, die wir im Allgemeinen einige Monate nach dem Release geboten bekommen. Außerdem macht der Preis der PlayStation 4 Pro - 399 Euro - die Hardware im Weihnachtsgeschäft zu einem Selbstläufer für Käufer einer neuen Konsole.
Unterm Strich sieht es so aus, dass wir auf jeden Fall Bundles und Angebote erwarten können, die den Preis der vorhandenen Hardware nach unten treiben, aber auch der Preis der PS4 Pro ist ohne Frage ansprechend. Für 100 Euro mehr als bei der Slim-Version erhaltet ihr 31 Prozent zusätzliche CPU-Leistung, das 2,3-fache an GPU-Leistung, schnelleren Arbeitsspeicher und doppelt so viel Speicherplatz. Tatsächlich sieht die Standard-PS4 für das, was sie bietet, im Vergleich dazu plötzlich sehr teuer aus.
Indem sich der Preis der PlayStation 4 Pro auf dem Niveau des ursprünglichen PS4-Launch-Preises bewegt, hat Sony erkannt, dass es einen gewissen Höchstpreis gibt, der für einen Mainstream-Konsolen-Launch akzeptabel ist. Und obwohl das Fehlen eines UHD-Blu-Ray-Laufwerks ein schlechter Zug für ein Gerät ist, das sich mehr an anspruchsvolle High-End-Nutzer richtet, ist es doch ganz klar eine geschäftliche Entscheidung, um so viele Konsolen so schnell wie möglich verkaufen zu können. Den Preis niedrig zu halten, hilft auch bei einem wichtigen Problem der neuen Hardware, das ziemlich simpel ist: Inwiefern verbessert sie tatsächlich das visuelle Erlebnis? Bevor wir uns diesem Thema widmen, sollten wir darauf hinweisen, dass der relativ kleine Preissprung von der PS4 zur Pro bedeutet, dass sie selbst dann kein schlechter Deal ist, wenn ihr sie nur für eine bessere Performance, exzellentes Anti-Aliasing und den doppelten Speicherplatz kauft.
Und das ist wichtig, denn Sonys Pitch war bislang - bestenfalls - eher heikel. Besorgniserregend ist auch, dass Microsofts Angebot mit Project Scorpio im Grunde das Gleiche ist. Beide Konsolenhersteller geben Entwicklern zwar einen Freibrief dafür, die neue Hardware zur Verbesserung ihrer Spiele zu nutzen, aber ansonsten dreht sich bei den neuen Geräten alles darum, vorhandene Spiele in höherer Auflösung darzustellen und die Vorteile von 4K-Bildschirmen auszunutzen. Der Unterschied besteht also essentiell in der Pixelzahl, was auch jüngst im Eurogamer-Interview mit Microsoft klar wurde.
"[Sony] spricht vom 'Checkerboard-Rendering' und Hochskalieren und solchen Dingen", sagt Microsofts Albert Penello. "Es gibt einfach viele Relativierungen in ihrem Marketingmaterial, wenn es um 4K geht. Das ist interessant, denn als wir erörterten, welche Spezifikationen wir uns für Scorpio vorstellten, waren wir ziemlich eindeutig: Wir wollten, dass die Entwickler ihre Xbox-One-Engines nehmen und in echtem, nativem 4K rendern. Daher die Zahl, deshalb die Speicher-Bandbreite, deshalb die Teraflops, die wir haben - weil wir von Entwicklern hörten, dass es das braucht, um natives 4K zu erreichen."
Was man weder von Sony noch von Microsoft hört, sind die Zauberworte - 60 Bilder pro Sekunde -, denn im Grunde fußen PS4 Pro und Scorpio auf der gleichen technologischen Basis mit derselben zentralen Limitation: ein spürbarer Mangel an verfügbarer x86-CPU-Technologie. Es besteht noch ein Rest Hoffnung, dass die Scorpio auf AMDs neuer "Zen"-Architektur basiert. Aber nachdem Microsoft bereits acht CPU-Kerne ankündigte, scheint das sehr unwahrscheinlich. AMDs Acht-Kern-Zen-CPU zielt auf Intels High-End-Broadwell-E-Konkurrenz ab. Und das sind Prozessoren, die bei um die 400 Dollar beginnen und damit zu teuer wären.
Der Versuch eines "aufgefrischten" Konsolenzyklus basiert daher auf der Idee, dass der User einen 4K-Bildschirm besitzt oder zumindest plant, sich einen zu kaufen. Verbrauchern, die diese Technologie nicht besitzen, ist das unter Umständen schwer zu vermarkten. Dazu ist es durchaus hilfreich, den richtigen 4K-Bildschirm zu besitzen, nämlich einen, der HDR unterstützt. Und wenn man schon dabei ist, muss man auch noch sicherstellen, dass es der richtige HDR-Screen ist. Manche ansonsten tolle Fernseher akzeptieren das Signal zwar, skalieren es dann aber auf SDR runter - in etwa wie der Samsung KU6400, den wir kürzlich testeten. Andere unterstützten HDR, aber man muss schon in einem abgedunkelten Zimmer sitzen, um den größten Effekt zu erzielen. Einige der besten und hellsten HDR-Bildschirme - wie zum Beispiel Samsungs KD8000-Serie - unterstützen keine Modi mit niedriger Latenz, wenn man HDR-Inhalte abspielen will, was für einen zusätzlichen Lag von über 100 ms sorgt. Es ist ein Minenfeld.
Am Ende kommt es auf diese Frage an: Ist 4K es wirklich wert? Und die Antwort ist ziemlich einfach: Das ist es definitiv. Der Anstieg in den Details ist gewaltig und bewegt sich bei zugeschaltetem HDR noch einmal auf einen anderen Level. Aber der Gedanke, dass ein Kasten für 400 Dollar effektiv diese Auflösungen bedient, ist ein fantastisches Schnäppchen, wenn man bedenkt, dass ein vergleichbarer PC mindestens das Doppelte kostet. Um User aber dazu anzuregen, auf neue Fernseher umzusteigen, liegt noch viel Arbeit vor den Herstellern. Alle 4K-Inhalte vom PlayStation Meeting waren eindeutig ein offensichtliches und substanzielles Upgrade gegenüber 1080p, obwohl es nicht einmal natives 4K war. Sonys Ansatz mit der PS4 Pro ist der, Ultra-HD als eine Leinwand für höher aufgelöstes Gameplay zu betrachten, nicht als eine harte, exakte Pixelzahl, an die man sich zu jeder Zeit zu halten hat.
Die Qualität der Skalierung variiert von Spiel zu Spiel, aber in seiner besten Form, unter Wohnzimmerbedingungen, sieht es fast wie aus wie natives 4K. Das Prinzip hinter dem Skalieren nach "Schachbrett"-Muster ist simpel: eine Struktur aus 2x2 Pixeln wird auf 4x4 extrapoliert, offensichtlich durch neue Hardware, die in der GPU der PS4 Pro integriert ist. Die Entwickler haben also mit keinerlei zusätzlichen Anforderungen zu kämpfen. Die wahre Frage ist jedoch, wie die Hardware das bewerkstelligt.
Mark Cerny will offensichtlich schon bald mehr dazu sagen, aber aktuell tippen wir darauf, dass eine temporale Komponente zum Einsatz kommt. Die Informationen aus vorangegangenen Frames werden gesammelt und eingesetzt, um die zusätzlich erforderlichen Pixel zu extrapolieren. Vielleicht handelt es sich um eine ausgefeiltere Version der Technik, die in Killzone: Shadow Falls temporalem Upscaling zum Einsatz kam, aber ohne Interlace. In Call of Duty: Infinite Warfare gibt es mehr Anzeichen hierfür. Als wir das Spiel auf der EGX auf der PS4 Pro spielten, bemerkten Tom Morgan und John Linneman einen perfekt gemappten 4K-Output auf statischen Szenen mit einigen Checkerboard-Ausfransungen in Bewegung. Dank der extremen Pixeldichte dieser 4K-Displays waren die Artefakte in Bewegung nicht so auffällig.
Mit Blick zurück auf das PlayStation Meeting waren Horizon und Days Gone definitiv die Highlights in Sachen 4K-Präsentation, die als nativ durchgehen könnten. Aber auch inFamous: First Light war ein Hingucker. Sucker Punchs Titel verriet aber ebenfalls mögliche Limitationen der Technik. Ich bemerkte einige verschwommene Artefakte an den Rändern von Alpha-Effekten (Transparenzen), an denen das Schachbrett-Muster nicht komplett ausgefüllt ist. Gleichermaßen sah ich etwas Vergleichbares an Nathan Drakes Haar in der Uncharted-4-Demo. Der Unterschied zwischen den beiden war, dass ich es im Naughty-Dog-Titel ständig sah, während ich es bei inFamous nur im Photo-Modus bemerkte. Alpha-Effekte scheinen jedenfalls hüben wie drüben betroffen zu sein.
Wir glauben auch, dass das Checkerboarding genutzt werden kann, um eine Zwischenauflösung zu generieren - etwa 1800p oder dergleichen, bevor ein gewöhnliches Upscaling einsetzt. Das könnte die Bilder von Deus Ex: Mankind Divided erklären. Das Zählen der Pixel deutet auf ein Verhältnis von sieben zu acht hin, was eine Auflösung von 3360x1890 bedeutet. Dennoch gibt es keinerlei Checkerboard-Artefakte, was uns zunächst dazu brachte, dass hier eine konventionelle Skalierung stattfand. Nachdem unser Hands-on mit Call of Duty aber zeigte, wie gut die Technik in statischen Szenen funktioniert, denken wir, dass die Deus-Ex-Shots von verhältnismäßig unbewegten Bildern stammen. Es beißt sich definitiv mit unserem Eindruck vom PlayStation Meeting, als wir den Titel in Bewegung sahen. Dort wurde die Artefaktbildung durch den Schärfefilter des Spiels sogar noch verstärkt. Ein weiterer Titel, der Checkerboarding und Upscaling verbindet, könnte Mass Effect: Andromeda sein - obwohl wir wirklich besseres Bildmaterial benötigen, um uns damit eingehender zu befassen.
Eine Bemerkung eines Entwicklers, mit dem ich während des PlayStation Meeting sprach, sticht heraus, nämlich, dass die PlayStation 4 Pro mehr zu bieten hat als nur das Checkerboard-Upscaling. Dazu kommt Mark Cernys Kommentar, dass die neue Hardware "viele Features der AMD-Polaris-Architektur übernommen hat und noch darüber hinaus geht." Wir wissen bereits, dass die revidierten AMD-GCN-Kerne in der Lage sind, zwei 16-bit-Gleitkommaoperationen auszuführen, während die alte PS4-Hardware eine schaffte, was bedeutet, dass der überarbeitete, Pro-optimierte Shader sehr viel schneller sein kann.
Dazu wissen wir, dass die Pro-GPU spezielle Hardware für die Beschleunigung von VR an Bord hat. Wir sind hier bei der Nachforschung noch nicht ins Detail gegangen, aber der logische Schritt wäre die Annahme, dass es dem entspricht, was wir in der Nvidia-Hardware gesehen haben: Stereo Geometry Processing und Multi-Resolution Shading. Letzteres ist wichtig: Es würde den Pro-Entwicklern erlauben, die GPU Ressourcen für die tatsächlich sichtbare Szenerie zu nutzen, im Gegensatz zu einer vollständigen Berechnung der Peripherie des Sichtfeldes, wo die wertvolle Auflösung durch die Linsenkrümmung verschwendet wäre.
Die Frage ist, bis zu welchem Grad dies wirklich eigene Sony-Hardware ist oder ob wir hier Elemente einer AMD-Technologie sehen, die aus künftigen Radeon-Kits übernommen wurde. Ein interessanter, aber unbestätigter Bericht zeigte diese Woche, wie die kommende Vega-Architektur die Effizienz der GCN-Shader erhöht, und man darf sich fragen, ob Sony für die Pro schon Zugriff auf diese Technologie hatte, ausgehend von dem, was wir über die Technik wissen. Auch in die andere Richtung gedacht, könnte diese Zusammenarbeit mit AMD sehr spannend sein: Die Checkerboard-Upscaling-Option könnte auch für PCs sehr interessant sein. Es gibt viele 23-bis-27-Zoll-4K Monitore auf dem Markt, die natürlich eine extreme Pixeldichte haben, bei der man die Checkerboard-Artefakte kaum sehen dürfte, selbst wenn der Nutzer nah am Screen sitzt.
Noch interessanter ist, dass das grundlegende Design der GPU deutlich ambitionierter ist als wir zunächst dachten. Die PS4-GPU ist am Ende eine modifizierte Version des Pitcairn-Designs, das man in der Radeon HD 7850 und HD 7870 findet. Die Xbox One basiert auf dem Bonaire-Design der Radeon 7790 und R7 260X. Als bekannt wurde, dass die PS4 Pro 36 Recheneinheiten mitbringen würde, schien die Polaris-10-Integration in der Pro sicher zu sein. Es ist jetzt aber klar, dass sich die neue Konsole deutlich unterscheidet, reicher an Funktionalitäten ist und ein eigenständigeres Design als der Vorgänger bietet. Das würde auch erklären, warum es kein Radeon-Gegenstück zu den 6 Teraflops der Project Scorpio auf einer AMD-Roadmap gibt - jedenfalls keines, das bekannt wäre. PS4 und Xbox One wurden zu einer Zeit gebaut, als die Zukunft von Konsolenhardware angezweifelt wurde. Sony und Microsoft setzten beide auf ein konservatives Design, jedenfalls im Vergleich zu 360 und PS3. Bei der Pro und Scorpio wissen beide Hersteller, dass sie eine solide Nutzerbasis haben und wagen ambitionierte Designs.
Von dem, was wir bisher sahen, wird die PS4 Pro ein sehr interessantes Stück Hardware und wir können es kaum erwarten, sie einmal richtig auszufahren. Trotzdem, und auch wenn wir nach den gesehenen Demos generell sehr positiv eingestellt sind, was die Maschine angeht, ist auch eine kleine Warnung angebracht. Erst einmal führt das Hochskalieren von existierenden Spielen auf 4K - egal ob nun nativ oder per Checkerboard - zu einem saubereren, schärferen und beeindruckenderen Bild als bei den 1080p der PS4. Wir glauben aber auch, dass andere Aspekte der Präsentation mitskalieren müssen. Und das könnte eine echte Herausforderung sein.
Unser Vergleich zwischen der PC- und der PS4-Pro-Version von Rise of the Tomb Raider zeigt, dass die neue Konsole nicht den nötigen Speicher hat, um die höchsten Texturstufen zu nutzen, die Crystal Dynamics für das Spiel zu bieten hat. Während des Spielens ist das keine große Sache, aber das High-End-Artwork nutzt nur wenig GPU-Leistung und die hohe Pixel-Zahl besser aus. Es wäre eine Verbesserung, die sich wirklich lohnen würde, aber die PS4 Pro bleibt bei den 8 GB DDR5 des alten Modells, was bedeuten dürfte, dass größtenteils die gleichen Assets wie bei 1080p-Titeln genutzten werden.
Zweitens stellten meine beiden Kollegen John Linneman und Tom Morgan bereits fest, dass die EGX-Demo von Infinite Warfare auf der PS4-Hardware offenbar ein geringes Maß an Anisotropic Filtering verwendet - das Gleiche wie bei der Basis-PS4-Version. Die Texturfilterung und der Mangel daran ist aber im Allgemeinen ein ständiges Problem bei den aktuellen Konsolen und sieht bei 1080p auch nicht besonders toll aus. Zum richtigen Problem wird das dann aber eher bei 4K, unabhängig davon, ob es sich dabei um die native Auflösung oder Upscaling handelt.
Zu guter Letzt ist da noch die Frage der Leistung. Wir erwarten mehr von der Pro, doch laut John und Tom scheint die EGX-Demo von Call of Duty: Infinite Warfare stärkere Einbrüche bei der Bildrate aufzuweisen als die Standardversion des Spiels. Hierbei ist zu betonen, dass unterschiedliche Inhalte ausgeführt wurden und dem Titel natürlich noch einige Entwicklungszeit übrig bleibt. Beim PlayStation Meeting schien es allerdings auch bei Deus Ex so, als ob es langsamer als auf der Standard-PS4 laufen würde. Angenommen, das bestätigt sich in den endgültigen Tests des finalen Codes, wäre das ein Widerspruch zu Sonys technischen Anforderungen für PS4-Pro-Titel. Immerhin hat der Inhaber der Plattform strenge Vorgaben zur Aufrechterhaltung der Standards in PSVR vorgegeben, also hoffen wir, dass das auch für die Pro-Software gilt.
Das rückt eine weitere unserer momentanen Sorgen ins Licht: Selbst wenn wir die Verbesserungen der PS4 Pro berücksichtigen, ist es dennoch im Allgeimeinen so, dass beim Steigern der Rechenleistung der GPU auch der Speicherdurchsatz erhöht werden müsste, um möglichst alles herauszukitzeln - die 25-prozentige Erhöhung der Bandbreite der PS4 Pro scheint da ein wenig glanzlos angesichts der 2,3-fachen Steigerung der Rechenleistung zu sein. Als Gegenargument sollten wir hier anmerken, dass der neue RX-480-Chip von AMD sehr gut mit dem ausgedienten R9-390-Chip konkurriert. Und das trotz der großen Differenz in puncto Speicherbandbreite zwischen der alten und neuen Hardware.
All das hilft, die Spezifikation für Microsofts Projekt Scorpio ins richtige Licht zu rücken. Die erwartet höhere Bandbreite ist gegeben, ebenso die zusätzliche Rechenleistung und - vorausgesetzt, die Xbox-Designer greifen nicht zum innovativen G5X-Speicher - auch beim Speicher ist ein 4-GB-Vorteil zu verbuchen. Immerhin scheinen die auf der E3 enthüllten Motherboard-Renderings 12 Speichermodule in einer Clamshell-Anordnung um den Hauptprozessor zu zeigen, wodurch man von einer 50 Prozent schnelleren Speicherzuweisung als bei der PS4 und Xbox One ausgehen kann. Und auch wenn es nicht mehr als eine Werbemaßnehme ist, ist es dennoch Fakt, das Microsoft nun Spiele mit hochauflösenden Artworks entwickelt, die auf 4K-Displays besonders gut aussehen sollen, zugleich aber mehr Speicher benötigen, als man in der Standard-Xbox-One findet.
Zum Zeitpunkt der ursprünglichen Ankündigung von Projekt Scorpio klang der bloße Gedanke an Microsofts Werbeargument der "qualitativ hochwertigsten Pixel" geradezu lächerlich - und vielleicht war der Punkt auch einfach nur schlecht formuliert -, aber wir wissen wohl alle, dass es bei der Bildqualität um mehr geht als die bloße Pixelanzahl. Immer und immer wieder haben wir entweder sehr kleine Unterschiede bei der Qualität zwischen zwei Bildern mit unterschiedlicher Auflösung gesehen oder die Xbox-One-Titel zeigten dank des stark verbesserten Anisotropic Filtering mehr Details als das PS4-Äquivalent.
Die "qualitativ hochwertigsten Pixel" - in Bezug auf eine verbesserte Texturqualität, ordentliches Anisotropic Filtering und weniger Kompromisse beim Post-Processing - könnten darauf hindeuten, dass das Kopf-an-Kopf-Rennen zwischen den Next-Gen-Konsolen etwas interessanter wird als der 1080p-vs-900p-Unterschied, den wir momentan bei den aktuellen Konsolen zu sehen bekommen. Mit dem unmittelbar bevorstehenden Startschuss für die PS4 Pro werden wir das Gefühl nicht los, dass es auch nicht mehr allzu lange dauern wird, bis Microsoft Scorpio in Aktion zeigt. Zu diesem Zeitpunkt sollten wir einen guten Eindruck davon bekommen, was die neue Xbox bietet. Immerhin suggeriert die Botschaft vom Xbox-Team für die nächsten zwölf Monate im Wesentlichen, wie viel mehr man bekommt, wenn man sich geduldet und die neue Konsole ordert. Die grundlegende Herausforderung bleibt aber, das zu vermarkten, was die neue Konsole wirklich kann - und das betrifft beide Hersteller gleichermaßen. Es gilt, 4K auf höchstem Niveau zu zeigen, als ein greifbares Upgrade zu Full-HD, und dem Kunden zu vermitteln, wie viel mehr er durch HDR gewinnt - in einer Welt voller 1080p-SDR-Bildschirmen wird das sicher keine leichte Aufgabe.