作者cjcat2266 (CJ Cat)
看板PlayStation
標題Fw: [心得] 遊戲的"縮水" 與 TLOUR的平行運算技術
時間Mon Jun 8 09:04:10 2015
※ [本文轉錄自 GameDesign 看板 #1LTEbu-C ]
不少遊戲初期公布的實機技術demo與最終成品有明顯畫質落差，為什麼?
本文將藉由說明在初期技術展示與最終成品階段的技術差別，來回答這個問題
順便介紹一些The Last of Us Remastered (PS4)壓榨硬體資源的技術
簡而言之：遊戲最終成品，通常所需運算資源種類與量，會比初期技術展示多
一個AAA遊戲成品在實機執行的時候，運算資源大致分配給以下幾項作業
1. 遊戲機制(CPU)
2. AI(CPU)
3. 物理(CPU and/or GPU)
4. 動畫(CPU)
5. 粒子(CPU and/or GPU)
6. 繪圖邏輯(CPU)
7. 繪圖執行(GPU)
初期實機技術demo，通常不會有多少1/2，可能會有3
4不會像最終成品消耗CPU與記憶體
所以大部分的運算資源都可以用在5/6/7
不要小看1/2/3消耗的資源量
這幾項在最終成品的資源消耗可以佔到CPU的50%以上
所以4/5/6/7能夠使用的硬體資源(粗估)只剩下初期技術demo的50%
如果在製作初期實機技術demo的時候
把100%硬體資源拿來展現4/5/6/7
那麼後來新加入1/2/3的資源消耗，勢必會產生"視覺上縮水"的情況
為了初期吸引觀眾目光，這幾乎是必然的結果
這樣是否表示AAA遊戲開發者不誠實? 見仁見智
不管是初期技術展示還是遊戲成品，硬體資源一定是幾乎被榨光的
製作初期demo的時候是否可以估計到之後會額外用到的資源? 非常難
不管是哪家工作室，應該都不想只用50%以下的硬體資源做技術展示demo吧
我個人是有了以上的認知之後
看到初期技術demo與最終成品的畫質落差
雖然會失望，但覺得比較可以接受這個事實了
接下來介紹TLOUR的一些壓榨硬體資源的技術
之前有提到，Naughty Dog為了從PS3跨到PS4
重新設計了一個平行運算的系統
負責人Christian Gyrling於今年GDC有個專題講座
強烈推薦給有興趣的資工領域朋友
影片連結
http://bit.ly/1eX5mb1
投影片連結
http://bit.ly/1HgtGQ9
TLOUR的硬體資源配置，可分為以下三種
1. 遊戲邏輯(CPU) 包含：遊戲機制、AI、物理、動畫、粒子
2. 繪圖邏輯(CPU) 生成繪圖指令，丟給GPU執行
3. 繪圖執行(GPU) 執行2生成的繪圖指令
一個單執行序的遊戲
1/2/3是串在一起，在同一個frame內線性依序執行的
如果要達到60fps，那1/2/3總共的運算時間就不可以超過16ms
<A方案>
CPU 遊戲邏輯 -> 繪圖邏輯
GPU -> 繪圖執行
|------------------------------|
16ms
PS4有八個CPU核心，有六個是給遊戲使用的
把1/2平行化，拆給不同CPU核心執行
如此一來，1/2如果需要總共48ms執行時間，理論上只會用到8ms
<B方案>
CPU1 遊戲邏輯1 -> 繪圖邏輯1
CPU2 遊戲邏輯2 -> 繪圖邏輯2
CPU3 遊戲邏輯3 -> 繪圖邏輯3
CPU4 遊戲邏輯4 -> 繪圖邏輯4
CPU5 遊戲邏輯5 -> 繪圖邏輯5
CPU6 遊戲邏輯6 -> 繪圖邏輯6
GPU -> 繪圖執行
|--------------------------------|
16ms
但這還是不夠理想，CPU忙的時候GPU閒著，GPU忙的時候CPU閒著
開發AAA遊戲的精隨就是要最大幅度使用硬體資源啊!
那如果把遊戲邏輯在frame0生成的資料，暫存在記憶體
繪圖邏輯在frame1的時候用這些資料生成繪圖指令，交給GPU繪圖執行呢?
把遊戲邏輯和繪圖邏輯切成小塊，交互執行
所以感覺上遊戲邏輯和繪圖邏輯"同時"在一個CPU核心上執行
<C方案>
CPUn 遊戲邏輯n (生成frame1資料)
繪圖邏輯n (使用frame0資料)
GPU -> 繪圖執行
|-------------------|
16ms
嗯，光是視覺看來，就已經能夠更有效率地使用硬體資源了
但是CPU和GPU還是各有自己的閒暇時間，不行!
那如果更進一步，繪圖執行使用的資料，是繪圖邏輯上一個frame產生的呢?
<D方案>
CPUn 遊戲邏輯n (生成frame2資料)
繪圖邏輯n (使用frame1資料，生成frame0資料)
GPU 繪圖執行 (使用frame0資料)
|-------|
16ms
好了，CPU和GPU已經最大幅度使用，閒不下來啦
這個D方案就是TLOUR使用的技術
缺點就是，畫面是GPU使用兩個frame以前的舊資料呈現出來的"老畫面"
所以TLOUR是有兩個frame的延遲時間的
當玩家看到畫面上，準心瞄準敵人的頭時
從遊戲邏輯的觀點來看，敵人的頭可能已經不在準心下了
TLOUR彈藥普遍稀少，為了補償玩家，在射擊的時候
只要在過去兩個frame中有瞄準到目標，就算是判定擊中
D方案不是唯一解或最佳解，一切端看開發者考量
The Order: 1886採取的方式類似B方案(有將作業切小塊和生產線處理)
因為Ready at Dawn工作室明確表態，說不想要讓遊戲有任何延遲
所以如果他們願意採用D方案，The Order: 1886可以衝到60fps也不一定?
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※ 編輯: cjcat2266 (45.50.175.11), 06/08/2015 09:02:13
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
※ 轉錄者: cjcat2266 (45.50.175.11), 06/08/2015 09:04:10
1F：→ kuninaka: 頭推 06/08 09:05
2F：推 zeroe: 有神快推！ 06/08 09:06
3F：推 su43123: 先推CJ大 06/08 09:07
4F：推 kuninaka: 補推 06/08 09:08
5F：推 LonelyLove: 推!! 06/08 09:08
6F：推 ross800127: 技術 06/08 09:08
7F：推 timothy368: 好文推cjcat 06/08 09:09
8F：推 beyonf: 大推 06/08 09:10
9F：推 tn: 射擊遊戲的話確實FPS是有感的 06/08 09:11
10F：推 aterui: 格鬥遊戲可能就不行,強手都是用frame來算招的 06/08 09:13
11F：推 lees85878405: cj大出現啦！ 06/08 09:13
12F：推 CoolPotato: 看不懂 06/08 09:15
※ 編輯: cjcat2266 (45.50.175.11), 06/08/2015 09:16:02
13F：推 Jetstream: 想額外問一下: 2 frame的誤差對什麼類型的影響較大? 06/08 09:17
14F：→ Jetstream: 若像樓上所說的格鬥遊戲 那要是像文內所說用舊資料判定 06/08 09:17
15F：→ Jetstream: 還會有甚麼問題嗎? 06/08 09:18
16F：→ cjcat2266: 應該會有另外一個問題：對手的輸入沒有馬上呈現 06/08 09:19
17F：→ cjcat2266: 會有反應上的延誤 06/08 09:20
18F：推 Jetstream: 了解 感謝解答 06/08 09:20
19F：→ ross800127: 格鬥遊戲場景都不大 角色就兩個 06/08 09:23
20F：→ llwopp: 翻譯蒟蒻:頑皮狗又要來操爆你的主機了 06/08 09:24
21F：推 chih5505: 推專業 06/08 09:26
22F：推 chiyosuke: 好專業。 06/08 09:28
23F：推 mimoo: 長知識~ 推 06/08 09:33
24F：推 Dasuke: 推 06/08 09:38
25F：推 warren0208: 易懂的解說，謝謝。 06/08 09:46
26F：推 jfmf: 好文 推～ 06/08 09:50
27F：→ llwopp: 借主題PO一張E3會場外秘境4的大型廣告 06/08 09:52
29F：推 bill6613: 專業給推 06/08 09:52
30F：推 littleco: 推 06/08 09:52
31F：→ llwopp: 看來就算延到明年 今年E3還是會強打秘境4 06/08 09:53
32F：推 PTTfaggot: 先推再看 06/08 10:00
33F：推 xc332211: 秘境4也是用這技術嗎 還是又有更非人類的技術了 06/08 10:03
34F：推 simongarden: 專業文出現了 06/08 10:03
35F：→ blackone979: 商業機密XD 06/08 10:03
36F：推 sunlockfire: Cj貓大 未看先推 06/08 10:04
37F：→ cjcat2266: 基本上我們只允許分享已發售作品的技術，Sorry啦 06/08 10:09
38F：→ cjcat2266: 未發售作品的技術給其他人知道了，這怎麼可以 XD 06/08 10:09
39F：推 STerry1986: 等秘境4出來後，要先把ps4的通風孔清一下 要被操爆惹 06/08 10:12
40F：推 PTTfaggot: 我目前玩到最操主機的是MGSV，期待秘境4更操XD 06/08 10:18
41F：→ cjcat2266: 其實如果都是操到100%左右，燒機程度都差不多啦... 06/08 10:18
42F：推 ggBird: 讚，請問這是實作在engine裡嗎？ 06/08 10:19
43F：推 sunlockfire: Mgsv出了喔？？ 06/08 10:19
44F：→ cjcat2266: 如同之前提到的，AAA遊戲基本上都是以操到100%為目標 06/08 10:19
45F：→ cjcat2266: 操到100%之後，接下來就要看優化能力了 06/08 10:20
46F：推 Jetstream: MGSV:GZ 會很操主機嗎? 06/08 10:20
47F：→ strike519: 1886畫面真的很噁心 有二手可以買來玩玩看 06/08 10:25
48F：推 abreakheart: MGS:GZ很偷吃步,你可以試著把小兵弄昏後堆在同一個 06/08 10:31
49F：→ abreakheart: 區域，大概5隻以上就會發現有幾隻小兵被隱形了 06/08 10:31
50F：推 PTTfaggot: 但是我覺得1886的話面一直霧霧的，有點像是柔焦，大概 06/08 10:40
51F：→ PTTfaggot: 是為了省效能所用的濾鏡吧？ 06/08 10:40
52F：→ Jetstream: MGS:GZ可以用樓上的方法在吉普車上載好幾隻小兵 06/08 10:41
53F：→ cjcat2266: 沒有喔，只要物體沒有完全被霧隱蔽，就不可能節省運算 06/08 10:42
54F：→ cjcat2266: PS上的沉默之丘，才是真的用霧在偷吃步 06/08 10:42
55F：→ cjcat2266: 結果後來變成系列作的特色了 06/08 10:42
56F：→ ross800127: ubi : 都不優化隨便就100%了啦 06/08 10:58
57F：推 abreakheart: 全景柔化應該是為了蓋過鋸齒吧？ 06/08 10:59
58F：推 serval623: 好專業 06/08 11:01
59F：→ igarasiyui: 1886那種不是仿照電影版的模糊化嗎 06/08 11:03
60F：→ cjcat2266: 柔焦的目的通常只是為了美感，消除鋸齒自有額外的運算 06/08 11:07
61F：→ blackone979: 柔焦應該反而是增加運算量吧？ 06/08 11:09
62F：→ cjcat2266: 沒錯 :) 06/08 11:10
63F：推 bill6613: 1886在畫面跟美術上真的是PS4效能大突破 06/08 11:19
64F：→ bill6613: 希望續作可以把上下黑邊刪掉 06/08 11:20
65F：推 windfeather: 推專業解說 06/08 11:22
66F：→ windfeather: 但1886就是有上下黑邊才榨出更多的資源啊 06/08 11:22
67F：→ windfeather: 如果刪掉後續作別說維持水準，可能還會退步 06/08 11:23
68F：推 sx4152: 黑邊雖然礙眼 但習慣後就無感 重要的是提升遊戲性和主線 06/08 11:31
69F：推 k2233604: 推 06/08 11:42
70F：推 Argos: CJ大推～ 06/08 11:47
71F：推 silomin: 專業的來了 大推 06/08 11:56
72F：→ HolyBugTw: pipeline, hazard, 終究還是這些課題 06/08 12:02
73F：推 sunlockfire: 1886能把故事説完整加上物品收集系統就會變很好了 06/08 12:04
74F：→ sunlockfire: 拿起來看一看又放下是怎樣？物件展示XDD？ 06/08 12:05
75F：推 peasuka: 專業推 06/08 12:11
76F：推 ggchioinder: 推推 06/08 12:27
77F：→ breast30: 似乎是在某個超寬螢幕的文章看到 用超寬螢幕玩1886 就可 06/08 12:27
78F：→ breast30: 以滿畫面了 06/08 12:28
79F：→ igarasiyui: 21:9的就可以了 不過選擇很少吧 06/08 12:35
80F：推 yushia6666: 外行人想問 為什麼我都感覺不出來TLOU有延遲XDDD 06/08 12:47
82F：推 miayao417: TLOU因為不是開放世界。所以優化到極致後是可以那樣 06/08 12:52
83F：→ miayao417: 巫師3比GTAV開放的更誇張。所以優化更難 06/08 12:53
84F：推 a83a83cjcj: 推推 06/08 12:53
85F：→ miayao417: 巫師三一堆怪房子都可以進去點蠟燭 搜刮 對話 06/08 12:53
86F：→ yushia6666: 啊 我懂了 06/08 12:54
87F：→ miayao417: 但是GTAV只有相關的建築可以進去 06/08 12:54
88F：→ miayao417: 昨天才誤闖幾棟4層樓的建築物，裏面有蠟燭有寶箱有人 06/08 12:54
89F：推 fe0727: 1886畫面很糊玩不太下去，看久眼睛很不舒服 06/08 12:55
90F：→ miayao417: 就是跟任務還有街道一點關係都沒有 06/08 12:55
91F：→ miayao417: 巫師3的世界是開放到這樣。 06/08 12:55
92F：→ miayao417: 甚至很多懸崖是可以跳岩石跳下去的 06/08 12:56
93F：→ igarasiyui: 傑哥沒吃維骨力 看到懸崖跳下去九成機率是找死 06/08 12:59
94F：→ yushia6666: 有點水就不會死 然後可以抓角度騎馬跳，但有失敗風險 06/08 13:00
95F：→ igarasiyui: 是說騎馬時能跳? 06/08 13:01
96F：→ igarasiyui: 我的蘿蔔看到懸崖只會停住... 06/08 13:01
97F：推 aster515: 2frame的延遲是指1/30秒嗎(60fps) 如果是的話其實影響 06/08 13:02
98F：→ aster515: 很小吧？ 06/08 13:02
99F：推 yushia6666: 我的理解是 玩家感覺不到延遲 因為我們對看到的畫面 06/08 13:08
100F：→ yushia6666: 輸入的指令是被認可的0.0 06/08 13:08
101F：→ yushia6666: 在過去兩個frame中(我們眼睛看到的)有瞄準到目標 06/08 13:09
102F：→ yushia6666: 就算是判定擊中 06/08 13:09
103F：推 kuku321: ACT FTG STG這三種很吃禎數 一個frame就能讓人吃土 06/08 13:58
104F：→ kuku321: 還有連線遊戲 雙方不能接近同步看見雙方指令 也是吃土 06/08 13:59
105F：→ kuku321: 其餘單機遊戲就還好了 06/08 13:59
106F：→ cjcat2266: 其實FPS和TPS的被攻擊方，錯誤容許範圍很大 06/08 14:03
107F：→ cjcat2266: 當系統判定攻擊有疑慮時，一律偏頗攻擊方 06/08 14:03
108F：→ cjcat2266: 因為攻擊方如果準星瞄到對方，卻沒有攻擊判定會很明顯 06/08 14:04
109F：→ cjcat2266: 而被攻擊方較沒有 "明明沒被瞄到卻有攻擊判定" 的問題 06/08 14:04
110F：→ cjcat2266: 因為被攻擊方無法得知攻擊方是不是真的有瞄準到他 06/08 14:05
111F：推 kuku321: 阿 忘了補充 我說的STG是捲軸射擊 不是FPS TPS 06/08 14:17
112F：→ kuku321: 不過想了一下單機STG 好像也是沒什麼問題的 就拿3frame的 06/08 14:18
113F：→ kuku321: 資料來寬鬆判斷閃避成功與否就好 好像也沒太大問題 06/08 14:18
114F：→ kuku321: 雖然STG好像也不會吃效能吃到那樣就是了XD 06/08 14:19
115F：→ cjcat2266: 我以為你說的STG是strategy game咧XD 06/08 14:28
116F：推 amazingreg: 不明覺厲 期待下款新作 06/08 14:30
117F：推 kuku321: 沒辦法 誰叫shooting game已經成為時代眼淚呢XD 06/08 14:43
118F：推 nanaseaoi: cj大安安 06/08 15:35
119F：→ nanaseaoi: 但是三廠都想用硬體輾壓，把PS4當泰坦操 06/08 15:36
120F：→ kuninaka: PS4的極限測試軟體 06/08 15:41
121F：推 johnnycgi: 讓我想起巫師3的縮水一堆人在罵...沒人想過開發的難處 06/08 18:36
122F：推 sunlockfire: 話說不是有版友要寫信去CDPR問BOSS的造型縮水?? 06/08 18:53
123F：→ sunlockfire: 結果呢?????@@ 06/08 18:54
124F：推 yushia6666: 上面有人發文了 06/08 19:42
125F：→ yushia6666: 更正，下面 06/08 19:43
126F：推 balaking: 推！UBI用的是他們最強的平行外包技術，本業是做影片的 06/08 20:00
127F：推 sunlockfire: 樓上發言我笑了XDDD 06/08 20:18
128F：推 goldman0204: 專業...這我沒話說了= = 06/08 22:44
129F：推 zardbz: 長知識 06/09 00:50
※ 編輯: cjcat2266 (160.33.43.15), 06/09/2015 01:02:08
130F：推 Chihuah: 感謝！ 清楚易懂的好文！ 06/09 13:18
131F：推 DOGGYBEAR: 感謝您的分享! 話說好期待秘境四啊.... 06/09 13:32
132F：推 Sk8erBoi: 有神有推 06/09 15:43
133F：推 david7112123: 專業推 06/10 05:00