Xbox Series X: Der Kampf gegen Eingabe-Lag und Tearing

Das hier ist ein Teil der aktuellen Digital-Foundry-Berichterstattung über die Xbox Series X. Den Rest findet ihr hier:

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Der Kampf gegen Eingabe-Lag und Tearing

Der Speed-Grundsatz von Microsoft für die Series X führt auch zu einer radikalen Überarbeitung der Eingabeverarbeitung, um die Latenz für jeden denkbaren Teil der Spielpipeline zu verringern. Dies bedeutet, dass sich die Zeit zwischen dem Drücken der Taste und der daraus resultierenden Reaktion auf dem Bildschirm erheblich verkürzen sollte. Microsoft hat Dynamic Latency Input bereits erwähnt, zeigt aber erst jetzt, wie umfangreich die geleistete Arbeit hier ist. Es beginnt mit dem Controller, bei dem die typische Latenz von 8ms am analogen Controller-Eingang jetzt erheblich reduziert wird, indem die aktuellsten Eingaben übertragen werden, kurz bevor das Spiel sie benötigt. Digitale Eingaben wie das Drücken von Tasten werden mit einem Zeitstempel versehen und an das Spiel gesendet, wodurch die Latenz verringert wird, ohne dass die Abfragerate erhöht werden muss, während über USB angeschlossene Pads digitale Eingaben sofort an die Konsole übertragen. Um all dies zu vereinfachen, wurde der gesamte Stack der Eingabesoftware neu geschrieben, was zu weiteren Verbesserungen der Latenz führte.

Die Latenz war eine entscheidende, aber unsichtbare Variable für Entwickler, mit der sie sich auseinandersetzen mussten. Da Spiel-Engines immer komplexer und paralleler werden, ist es nicht einfach, zusätzliche Verzögerungen im Auge zu behalten - etwas anderes, das Microsoft mit DLI zu lösen versucht. "Wir haben es Spieleentwicklern einfacher gemacht, die Latenz im Spiel zu optimieren. Spiele auf der Xbox geben eine Kennung für jeden Frame aus, wenn dieser durch die Engine fließt", erklärt Andrew Goossen. "Wenn die Controller-Eingabe abgefragt wird, wird diese Frame-ID mit dem Timing der Eingabe verknüpft. Wenn das Rendern für diesen Frame abgeschlossen ist, wird diese ID zusammen mit den vollständigen Frontbuffer-Informationen an das System übergeben. Mit diesem Mechanismus kann dieses System also jetzt die vollständige In-Game-Latenz für jeden Frame bestimmen."

Laut Microsoft hat man ein System geliefert, mit dem Entwickler die Eingabeverzögerung in der Engine genauso einfach verfolgen können wie die Framerate. Die Metrik wurde dem internen Leistungsanalysetool Pix hinzugefügt. Das letzte Element von DLI ist die Unterstützung der Xbox Series X für die neue Welle von 120Hz-HDMI-2.1-Displays, die jetzt auf den Markt kommt. Das Unternehmen hat bereits begonnen, diese Funktion bei Auflösungen von weniger als 4K auf unterstützten HDMI-2.0-Bildschirmen auf der Xbox One S und Xbox One X zu testen. Da die Bildschirme doppelt so schnell aktualisiert werden wie ihre 60-Hz-Gegenstücke, sollten Benutzer eine schnellere Reaktionszeit haben. Ein Sachverhalt, der auch für VRR-Modi (Variable Refresh Rate) gelten sollte. Microsoft hat auch Pionierarbeit in den ALLM-Modi seiner vorhandenen Geräte geleistet, sodass die Konsole dem Display mitteilen kann, automatisch in den Spielemodus zu wechseln.

Microsoft arbeitet auch an Innovationen in Sachen Screen-Tearing. Normalerweise wird ein neuer Frame während des Scan-Outs angezeigt, um Latenz-Zeiten zu verkürzen. Triple-Buffering kann dann Abfälle in der Framerate ausbügeln, aber eben auch einen zusätzlichen Lag bedeuten. Aber mit der Series X gibt es hier eine Evolution. "Wir haben die Anzeige-API, die die Games nutzen, neu entworfen, um vollständige Frames an den TV zu senden", erläutert Andrew Goossen. "Wir haben die traditionelle Verbindung zwischen Double- oder Triple-Buffering und Latenz entkoppelt. Es war bisher so, dass man Triple-Buffering nutzt, um Abfälle in der Framerate aufzufangen, aber es bedeutete eben auch eine erhöhte Latenz. Jetzt nicht mehr. Frame-Buffering und Latenz wurden vollständig entkoppelt und die Spiele können ein Triple-Buffering nutzen, während getrennt davon die gewünschte Latenz bestimmt wird. Damit kann die CPU-Startzeit des Frames und die GPU-Startzeit des Frames spezifisch in Mikrosekunden definiert werden und nicht mehr in V-Syncs.“

"Entwickler können so exakt die Latenz zwischen CPU und GPU herunterregeln, bis an den Punkt, wo Blasen entstehen oder die GPU Leerlauf hat, weil die CPU nicht schnell genug liefert. Die Routinen liefern dann dem Spiel ausführliche Latenz-Feedback-Statistiken, um die dynamischen Anpassungen auf dem Laufenden zu halten. Mit dieser Mechanik können die Spiele die Ingame-Latenz sehr genau so weit möglich reduzieren und das sogar sehr einfach."

Auch wenn der neue Series-X-Controller mit Verbesserungen, Optimierungen und einem Share-Button glänzt, ist es trotzdem eine gute Nachricht, dass die DLI-Technologie kompatibel mit existierenden Controllern sein wird. Diese werden dann mit einem simplen Firmware-Update auf den neuesten Stand gebracht.