Xbox One: Die vermeintliche 720p-Konsole
Spätestens mit der offiziellen Vorstellung der beiden Next-Gen-Konsolen war klar, welche etwas langsamer und schwieriger zu programmieren sein wird: die Xbox One. Daher laufen einige Spiele in hochskaliertem 900p oder 720p - darunter Battlefield 4, CoD Ghosts, Dead Rising 3 und Ryse.
Die derzeitigen 1080p-Ausnahmen mit bestätigter Bildrate sind beispielsweise Forza 5, Kinect Sports Rivals, NBA 2K14, Need for Speed Rivals und UFC. Gerade Renn- und Sportspiele sind oft grafisch nicht so anspruchsvoll wie etwa Shooter. Bei den Bildraten gilt zu beachten, dass diese meist - aber nicht immer - konstant bleiben.
| Playstation 4 | Xbox One | Wii U | |
| Assassin's Creed 4 | 1.920 x 1.080 @ 30 fps | 1.600 x 900 @ 30 fps | Nicht bekannt |
| Battlefield 4 | 1.600 x 900 @ 60 fps | 1.280 x 720 @ 60 fps | Nicht für Wii U erhältlich |
| CoD Ghosts | 1.920 x 1.080 @ 60 fps | 1.280 x 720 @ 60 fps | 880 x 720 @ 40 fps |
| Dead Rising 3 | Xbox-Exklusivtitel | 1.280 x 720 @ 30 fps | Xbox-Exklusivtitel |
| Forza 5 | Xbox-Exklusivtitel | 1.920 x 1.080 @ 60 fps | Xbox-Exklusivtitel |
| Killzone Shadow Fall | 1.920 x 1.080 @ 30 fps | PS4-Exklusivtitel | PS4-Exklusivtitel |
| Knack | 1.920 x 1.080 @ 30 bis 60 fps | PS4-Exklusivtitel | PS4-Exklusivtitel |
| NBA 2K14 | 1.920 x 1.080 @ 60 fps | 1.920 x 1.080 @ 60 fps | Nicht für Wii U erhältlich |
| Need for Speed Rivals | 1.920 x 1.080 @ 30 fps | 1.920 x 1.080 @ 30 fps | Nicht für Wii U erhältlich |
| Resogun | 1.920 x 1.080 @ 60 fps | PS4-Exklusivtitel | PS4-Exklusivtitel |
| Ryse | Xbox-Exklusivtitel | 1.600 x 900 @ 30 fps | Xbox-Exklusivtitel |
Weniger GFlops und ein kleiner, aber schneller ESRAM
Beide Next-Gen-Konsolen haben acht x86-Jaguar-Kerne , die Xbox One entlastet ihren angeblich etwas höher taktenden Prozessor allerdings durch einen Audiochip von Tensilica und mehrere Data Move Engines. Die für Grafik- und Compute-Berechnungen essenzielle GPU-Rechenleistung ist jedoch bei der Playstation 4 mit theoretisch 1.843(öffnet im neuen Fenster) statt 1.310 GFlops deutlich höher.
Zudem ist bei der Xbox One ein Zehntel der GPU-Power für das Betriebssystem und Kinect reserviert(öffnet im neuen Fenster) . Auch der GDDR5-Speicher der Playstation 4 ist um einiges flotter als der DDR3-RAM der Xbox, was wichtig ist, um die Grafikeinheit mit genügend Daten zu "füttern".
Daher hat sich Microsoft für Embedded-SRAM entschieden. Mehr als 32 MByte waren mit Rücksicht auf die kostbare Die-Fläche allerdings nicht möglich. Der ESRAM verfügt zwar über eine extrem hohe Datentransferrate, kann aber nur maximal zwei 1080p-64-Bit-Rendertargets speichern.
Während die Entwickler bei der Playstation 4 zudem mit einem gemeinsamen Speicher für CPU und GPU arbeiten können, müssen sie bei der Xbox One Rücksicht auf die Geschwindigkeitsunterschiede von DDR3 und ESRAM nehmen - das erschwert die Programmierung, auch wenn beide Speicher gemeinsam mittels Seitentabellen angesprochen werden können.
Eine Frage der Rendertargets
Bei einem derzeit in Spielen typischen Deferred Renderer werden meistens die drei Rendertargets Diffuse, Normal und Depth in je einem Buffer abgelegt. Dieser sogenannte G-Buffer belegt viel Speicher, wird jedoch am Ende zu einem gemeinsamen Framebuffer zusammengeführt.
Mit der auf Fernsehern üblichen Farbtiefe von 24 Bit kommt ein 1080p-Framebuffer auf 6 MByte. Wenn direkt in den ESRAM gerendert wird, liegt auch der Framebuffer in diesem - was jedoch selten ist.
Ein paar Rechenbeispiele
Da beim Deferred-Verfahren 32 Bit pro Pixel das Minimum sind, belegen drei Rendertargets in 1080p ohne Kompression rechnerisch 24 MByte - Battlefield 4 beispielsweise nutzt jedoch vier Rendertargets. Wie wenig 32 MByte ESRAM sein können, zeigen Guerrilla Games: Die Rendertargets der Killzone-Entwickler summieren sich im PS4-Exklusivspiel Killzone Shadow auf satte 800 MByte(öffnet im neuen Fenster) , möglicherweise mit 64 oder 128 statt 32 Bit - alle Rendertargets müssen dieselbe Bittiefe aufweisen.
Die einst übliche Multisampling-Glättung erfordert übrigens ein mehrmaliges Samplen der Rendertargets, die Option 2x verdoppelt bereits den notwendigen Speicherplatz. Daher nutzen die Entwickler verschiedene Techniken vom mittlerweile populären Shader-basierten Antialiasing.
Genügend Compute-Leistung haben beide Next-Gen-Konsolen. 4K-Spiele sind angesichts der fast 32 MByte für ein einzelnes 32-Bit-Rendertarget im Falle der Xbox One (wenngleich die Rendertargets auf zwischen ESRAM und DDR3-RAM aufgeteilt werden können) und der schieren Pixelmenge für beide Konsolen höchst unwahrscheinlich.
| Auflösung | Pixelmenge | Speicherbedarf eines 32-Bit-Rendertargets | G-Buffer mit drei 32-Bit-Rendertargets |
| 1.280 x 720 Pixel | 0,92 MPix | 3,52 MByte | 10,56 MByte |
| 1.600 x 900 Pixel | 1,44 MPix | 5,49 MByte | 16,47 MByte |
| 1.920 x 1.080 Pixel | 2,07 MPix | 7,91 MByte | 23,73 MByte |
| 2.560 x 1.440 Pixel | 3,69 MPix | 14,06 MByte | 42,18 MByte |
| UHD 4K (3.840 x 2.160 Pixel) | 8,29 MPix | 31,64 MByte | 94,92 MByte |
Besonders Shooter bei 60 fps erfordern eine hohe Rechenleistung
All diese technischen Besonderheiten der Xbox One machen es den Dritthersteller-Studios schwer, grafisch opulente Cross-Platform-Spiele in der Standard-1080p-Auflösung zu entwickeln. Gerade bei Shootern wie Battlefield 4 oder Call of Duty Ghosts wird dies sichtbar: Beide Shooter laufen auf der Xbox One nur in hochskaliertem 720p mit 60 fps, auf der Playstation hingegen in 1080p (CoD) respektive 900p (BF4) bei theoretisch gleicher Bildrate - angeblich ist diese bei der Playstation 4 aber nicht stabil.
Besonders interessant ist in diesem Kontext Need for Speed Rivals, denn das Spiel nutzt wie Battlefield 4 die Frostbite-3-Engine und rendert in 1080p(öffnet im neuen Fenster) statt in 900p, jedoch nur mit 30 statt 60 fps.
Die CoD- und BF4-Version für die Microsoft-Konsole weist ein sichtbar stärkeres Aliasing auf und das Bild ist grobkörniger. CoD-Entwickler Mark Rubin betont zwar(öffnet im neuen Fenster) , Ghosts laufe auf der Xbox One durchaus in 1080p, dann seien aber keine 60 fps mehr möglich. Wie wir im Gespräch mit mehreren Entwicklern erfahren haben, sind die Rendertarget-Größen sowie die Auflösung bei der gewünschten Bildrate die Hauptgründe, warum gerade grafisch sehr anspruchsvolle Spiele auf der Xbox One nicht in 1080p laufen.
1.920 x 1.080 statt 1.280 x 720 Pixel sind mehr als doppelt so viele Bildpunkte, weswegen eine drastisch höhere Rechenleistung notwendig ist, um die gleiche Anzahl an fps zu erzielen. Auf dem Papier ist die Grafikeinheit der Playstation 4 rund 41 Prozent flotter als die GPU der Xbox One, wodurch eine feinere Auflösung leichter zu bewältigen ist - wenngleich mehr Pixel nicht linear die fps verringern.
Eine hohe Auflösung ist wichtig für die Bildqualität, insbesondere für Texturen und filigrane Objekte. Der neue Hardware-Scaler der Xbox One ist zwar laut Microsoft deutlich besser als derjenige der Xbox 360, dennoch ist eine native Darstellung schicker als Upscaling.
Die Optik pro Pixel und die Bildrate sind entscheidend
Selbst bei Exklusivtiteln wie Dead Rising 3, bei denen die Entwickler bis auf das letzte Byte "Close To The Metal" programmieren, scheint die 720p-Auflösung bei 30 fps die bessere Wahl(öffnet im neuen Fenster) zu sein, um die gewünschte Grafikqualität darzustellen. Crytek quetscht für das Xbox-One-Spiel Ryse bei gleicher Bildrate 1.600 x 900 Pixel aus der Konsole, bei der Effektdichte ein wahres Kunststück.
Neben UFC(öffnet im neuen Fenster) , Kinect Sports Rivals(öffnet im neuen Fenster) und NBA 2K14(öffnet im neuen Fenster) ist Forza 5 einer der bestätigten 1080p-Titel(öffnet im neuen Fenster) und wird bei Microsofts Turn 10 Studios entwickelt. Bei Renn- und Sportspielen liegt der Fokus jedoch auf den Fahrzeugen beziehungsweise Figuren. Aufwendige offene Welten fehlen in der Regel, und die Grafik ist nicht derart fordernd wie bei Rollenspielen oder Shootern. Dadurch wird Rechenleistung frei, um die Auflösung oder Bildrate zu erhöhen. Forza 5 nutzt zudem eine vorberechnete Beleuchtung.
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Nicht auf 720p festgelegt
1080p ist somit unter speziellen Voraussetzungen auch auf der Xbox One möglich. Vor allem aber gibt es keine generelle technische Limitierung, die 1080p verhindern würde. Vielmehr ist die von mehreren Entwicklern gewählte 720p-Darstellung schlicht ein typischer Tradeoff, auf den viele Spielestudios ausweichen, wenn sie die Konsole noch nicht kennen, die Optik pro Pixel ausreizen möchten oder eine bestimmte Bildrate anpeilen.
Schon bei den Last-Gen-Konsolen war es oft so, dass zugunsten einer besseren Grafik die Auflösung (also die Bildqualität) reduziert oder auf Multisampling-Kantenglättung verzichtet wurde. Da bei den Next-Gen-Konsolen von Beginn an MSAA durch Shader-basiertes Antialiasing ersetzt wird, müssen die Entwickler insbesondere bei der Xbox One neue Wege finden.
Da im Vergleich zur Playstation 4 unter anderem mehr CPU-Leistung zur Verfügung steht, kann der Prozessor beispielsweise das Verdeckungssystem berechnen und so der GPU Arbeit abnehmen. Es ist somit denkbar, dass künftig mehr Xbox-One-Spiele in 1080p laufen werden und in ein paar Jahren die Auflösung auf 900p oder 720p reduziert wird, wenn die Grafik zugunsten von mehr Details und Effekten anspruchsvoller sein soll.