对PS4后的索尼下一代游戏机 PS5 (Playstation5),有什么看法或预测?

对PS4后的索尼下一代游戏机 PS5 (Playstation5),有什么看法或预测?

先公布答案,PS5 100%会是一台“12.5~18Tflops算力的GPU”的游戏机。

作为下一代主机,最大的看点并非玩家说的什么8K分辨率,而是是如下几点:

而且不仅如此,极大可能,ARM架构,将会统治未来的游戏主机(不见得是第九代主机,也许是第十代,总之switch只是一个开始)。

那么,为什么?

作为一个“主机行业的创业者”,我说说自己的看法。但首先,在主机行业,有几个不成文的潜规则,大家要先搞明白。因为我们只有明白了现行的行业规律和规则,才能预测未来的行业发展,下面用6个为什么来一一解读这些规则:

能回答这几个问题,我认为PS5的设计思路和大概规格就付出水面了。最后,自然就解答了,索尼的第九代游戏机会什么样?以及为什么ARM CPU的游戏机是大势所趋。

因为按照摩尔定律,计算性能(尤其是图形计算性能)的每年增速,应该在40%左右。而7年,意味着计算性能正好增加10倍。而10倍的性能,才可以明显在新平台上吧游戏的各种品质和旧平台拉开一个量级,才支撑市场上用户对新设备的购买率。

而如果我们把这个换代时间缩短到3年呢?根据摩尔定律,大概只能提供2.7倍左右的性能提升,这点性能提升,能为游戏画质、细节的丰富程度,带来多大的改进?能让玩家有动力买新设备?就这点性能差距,新旧平台的游戏又能有多大差距,那岂不是主机厂商的新机型都必须要做向下兼容了?

正是因为有了10倍性能的差距,所以主机厂商才敢大胆的不做向下兼容。因为新老游戏的差距往往是巨大的,尤其是PS1、PS2、PS3这几代主机游戏画质的差距,显得更加尤为明显。对大多数玩家来说,新平台的游戏,几乎秒杀旧平台的游戏。所以,从一款主机的整个生命周期来看(7年时间),向下兼容在一台主机销售的爆发期就是“小众需求”。

只有在主机刚刚登陆市场的第一年前后,向下兼容才对新主机的“销量增长”有意义。所以这也是为什么Playstation历代主机的早期型号,才有可能提供向下兼容。一旦销量上涨,新世代进入销量爆发期。索尼爸爸多半就会砍掉向下兼容功能,从而缩减主机制造成本。

记住,10倍的性能差距,带来的图形效果的变化,绝对是巨大的。不信?等着看PS5的“光线跟踪”间接光照特效吧。

由于新平台的游戏足够秒杀旧平台,导致向下兼容是小众需求。所以,对主机厂商,设计每一代主机的时候,重点考虑的就是如何获得更高的性价比,即 @孟德尔 多次提过的100美元理论。往往是谁的主机价格能低个100美元,就决定了谁能胜出(或谁掉队的更慢)。所以,这就进一步导致了,主机厂商再设计主机的时候,往往会则价格最低(或性价比最高)的芯片供应商提供的方案和芯片。

所以,兼容?像Intel这样的主流芯片厂商会把高毛利润的产品白菜价给你么?还不得靠那些在B2C市场上做的“比较惨”的芯片厂商,来给你白菜价的芯片。既然是非主流厂商,自然没有通用指令集给你选。并且,自然每过7年,都可以选出一批不同的“倒霉蛋”,来买白菜价芯片,从PS1用的SGI处理器、到PS2用的东芝处理器、到PS3用的IBM处理器、在到PS4用的AMD处理器,都是这个道理。

谁便宜,用谁的!

所以就导致了,每一代主机的处理器都不兼容,指令集完全不通用。(像NGC、WII、WIIU都用了IBM处理器,可以做到向下兼容,这也是因为IBM给任天堂白菜价的过时芯片,而不是因为任天堂为了向下兼容,才在三代中都使用了IBM的芯片。这里的因果关系不能本末倒置。)

所以,从上述几点看来,“世代”的最大作用,就是减少设备的碎片化!!游戏机的世代,此时就相当Iphone5、6、7。iPhone平台对手游厂商的好处就是,游戏开发者可以专心写游戏就好,不用像安卓平台那样操心硬件平台的碎片化,也不用管破解盗版的问题,苹果爸爸都帮你弄好。而主机平台也是类似的道理,而且做的更加极致,0碎片化,这是游戏机相比其他平台最大的优势之一。所以,索尼可能会搞个半代产品出来?增加用户碎片化?降低自己的平台优势?

所以,PS4 Pro绝对不是PS4.5,而是专门给人傻钱多的高端PS4用户准备的产品。毕竟,在任何市场,用户都是分层的,有烧包用户,也有小白用户。对于高端烧包级用户,当然在他们身上赚更多的钱,卖给他们更贵的产品,而对于低端用户,则给与他们更廉价的产品,增加铺货量。这也是为什么,像所有的手机厂商,都有走量机型和旗舰机型,如小米和红米的搭配,而PS4 Pro和PS4 slim正是这样的产物。

而所谓的支持“无世代理论”的人,完全不了解这个商业社会是怎么运行的。再次重申

首先,这里有个观点是错的,即“游戏机曾经比PC性能高”。这恐怕是各个主机厂商,以及《IGN》、《Fami通》或《Game风景线》等等游戏媒体编辑们,营造出来的游戏产业最大的谎言之一了。因为游戏机从来不比PC性能高,只是性价比比PC高。为什么呢?

只有那些完全搞不清数参数的游戏编辑,才会鼓吹,游戏机比PC配置高。所以,未来也不要指望游戏机能比PC性能高。再重申一遍,视屏游戏机的价格区间就是249美金到349美金之间。这是一个廉价产品,还没有很多手机价格贵,更不要说电脑了。所以,游戏机厂商从来都是最看重成本的,历代成功的主机从来就不是“堆料王”!所以,“成本、成本、成本”重要的事情说三遍!

任天堂的第九代游戏机是PlayAnywhere的产物。PlayAnywhere是游戏机未来的趋势,各家都有不同的应对方法,

如果任天堂要打造一个首发价299美金,3.5年后可以降价到199美金的主机产品(100美元理论),可以还能随身便携(任天堂理解这就是Play Anywhere,即“到处可玩”),市面上可供任天堂选择的硬件方案似乎只剩nvidia tegra了。所以,任天堂的第九代主机,只能在性能上做牺牲,只有2015年的安卓机性能。至于其他厂商,很难说是否会跟进任天堂这种Play Anywhere驱动的主机设计。

但是可以肯定是,各家下一代游戏机,如果在2020年之后在推出,ARM芯片足以满足作为游戏机的性能需求。因为届时公版ARM IP Core的单核整数性能足以达到Geekbench 4500分(2020年)~5500分(2021年)之间,完全满足6x~7x倍于PS4的美洲豹CPU。

而ARM CPU的芯片在面积和集成度上,又完全秒杀X86的芯片。而芯片面积和集成度,又决定了芯片Cost成本和BOM成本。所以,根据成本优先理论,主机厂商会选择ARM还是X86呢?

也许由于AMD GPU的整合度最好的缘故,PS5还会是一台X86 APU的游戏机,但再远的未来呢?

答案:有意义!而且特有意义!

为什么?

再重申!!从PSX到PS4,主机厂商不断换架构,最主要原因是,成本限制!!而不是因为PSX、PS2、PS3那些奇葩架构附带的技术突破!!更不是因为那些奇葩处理器和图形系统的架构比PC更NB!!

那些说PS5如果是X86高配版就不买的主儿,目光是短浅的!!就像他们在Switch上市前,说如果Switch是nVIDIA Tegra芯片,我就不买Switch,是同样的“幼稚可笑”。

因为玩家买游戏机,最主要还是因为里面的游戏,尤其是独占游戏,而不是因为硬件,这也是Switch大卖的根本原因之一。任天堂社长山内溥是很早看清这一点的人,所以他曾经的名言:“性能再优越的硬设备如果没有有趣的游戏软件配合,那就跟废铁没什么两样。对于游戏这个商品来说,由于不是生活必需品,一旦消费者觉得不好玩便会毫不犹豫地放弃。”

同样使用Tegra芯片,战斧F1游戏机第一年只能买几百台(并且没有第二年),而Switch第一年却卖了1400万台。试想,如果没有塞尔达和马里奥,Switch的首发还会如此大卖么?还会有人为Switch所谓的硬件创新摇旗呐喊么?

答案:有意义!而且特有意义!

为什么?

因为,在游戏机没有换装“实时全局光照硬件加速系统”之前。我们依靠需要靠更强的GPU计算能力,才好让我们的图形工程师,能在现有的“局部光照图形加速硬件”中模拟更多的“全局光照效果”。从而让你看到比《神秘海域4》“内森·德雷克”那张脸更多鱼尾纹效果、更油光满面的人脸。

要知道,如果D3D或OGL编程接口没有革命性升级,那底层硬件就不会有什么创新,而且,D3D或OGL这两套接口可都是80年代就定型了,虽然多次升级,但依旧是局部光照系统的编程接口。

答案:图形算法限制!

电影级的全局光照渲染,一帧图像要至少90分钟以上。就算是减配、减配再减配。没有5分钟,你也别想用一个桌面级GPU渲染出一帧你满意的基于全局光照算法的图像(这种估算方法比较“傻大黑粗”!但很直观)。

所以,就目前的算法限制,要想基于全局光照算法的游戏在GPU上达到60FPS,那算力至少还需要:5分钟 x 60秒 x 60FPS = 比现有GPU强大18000倍的算力。

按照摩尔定律,每年提高40%的算力来计算,要提高1.8万倍算力,你需要等29年(140% ^ 29年 = 17286倍)。而且即便未来半导体技术有突破,可以实现光电混合处理器,或全光处理器,或利用超导工艺实现光量子处理器,那也只是能为摩尔定律续命,而不是让模拟定律的增速从40%变成60%或更快。

所以,没有算法的突破,就别想这实时全局光照算法的游戏机了。而且,以能够预见的半导体技术和现有的图形算法研究成果,就算等你家娃都上大学了,就算等索尼Playstation8,nVIDIA估计都不见得能提供“基于全局光照流水线的GPU”。所以,所谓换代?现有技术限制决定了,换代就是等于升级硬件算力。没有新的图形算法上的突破,就没有什么颠覆性的硬件架构,更没有什么大新闻。这是基本的商业规律和技术演进规律!

那些梦想全局光照的人可以洗洗睡了,因为,在游戏机没有换装“实时全局光照硬件加速系统”之前。我们依靠需要靠更强的GPU计算能力,才好让我们的图形工程师,能在现有的“局部光照图形加速硬件”中模拟更多的“全局光照效果”。从而让你看到比“内森·德雷克”那张脸更多鱼尾纹效果、更油光满面的人脸。

要知道,如果D3D或OGL编程接口没有革命性升级,那底层硬件就不会有什么创新,而且,D3D或OGL这两套接口可都是80年代就定型了,虽然多次升级,但依旧是局部光照系统的编程接口。

好在,我们已经在不少学术论文中,可以看到全局光照算法的进展。比如,全局光照和深度学习的结合,通过如Deep Learning等这些新技术,是可以实现一个实时的全局光照系统的。不过,目前还是有一些技术问题,比如Deep Learning后的场景不能改变,所以无法用在动态场景中,比如Deep Learning的训练时间过长,等等。

但技术问题总会解决的,相信照这个趋势,等待算法改进,虽然两年后的Playstation5是可以实现“低端入门级的”全局光照辅助渲染,在八年后的Playstation6中,有望看到实时全局光照的游戏机出现。

如果做一个预测的话,我认为:

而一个全部基于光线跟踪的全局光照实时渲染系统,对GPU算力的需求,将不会低于25 Tflops。所以,大家拭目以待吧,第九代和第十代,未来这两代游戏主机给你的在画面上的冲击一定是非常巨大的!

我认为是五大引擎正在推动主机产业的产业变革(而且是巨变):

那么,上述三点意味着什么?关于次时代游戏机又该是什么样?尤其是第九代游戏机都有哪些趋势?以及关于任天堂第九代游戏主机Switch的看法,可以参考下面这两个帖子:

作为一个主机行业的从业者,在此立帖为证,五年以后我们再重新审视市场变化,拭目以待。

我倒认为,4K或8K不是关键性问题,我倒认为,如果索尼总部有前瞻性,就应该让主机可以自适应21:9甚至32:9带鱼屏。我可以做一个大胆预测:

在未来8年之内,21:9甚至32:9,带鱼屏,将是未来家庭电视机的标配。

为什么?很简单,你家墙的高度,就是你家电视最大的高度,100寸之后,必然只能横向发展。2018年的主流电视是65寸的,8年之后呢?

由于我们下面的测评对比,要大量使用到跨平台跑分作为衡量不同处理器芯片的性能,尤其是异构指令处理器之间的性能。所以,对于Benchmark的权威性,我们还要做一个简短的科普!

答案就是:Geekbench并不准确。但是不代表跨平台跑分没有意义。最准确的跨平台跑分软件应该是SPECint。

首先,对于那些说跨平台跑分没意义的人,完全是不了解Benchmark的历史,要知道,跑分软件(Benchmark)诞生在70年代的美国。Benchmark被发明出来,就是为了做跨平台性能测评。在1975年以前,甚至还没有诞生个人电脑,X86更是完全没人用,而市面上100%的计算机厂商的指令集都不一样,那对很多大学、政府、或商业机构究竟该采购哪一种电脑呢?究竟哪一种电脑性能最高呢?

测试当时种类繁多的不同的指令集的计算机性能,就是Benchmark诞生的理由。(注意,统统统统统都是异构指令集)

在一番市场角逐之后,最公允的跑分软件诞生了,就是SPECint。

而对于近年来在移动端流行的Geekbench,我们的测试过SPECint和Geekbench,在移动端,单核整数性能上,两者基本上还是成等比关系的。但是对于PC跑分性能,Geekbench跑分是低估的,而且平均低估的了40%!而移动端,骁龙835\845都是最准确的,像Apple A9X有4%的性能虚高,像三星猎户座Exynos系列芯片,这些发热量大的移动芯片,都性能虚高了15%左右。

可以看下表:

当然,低估X86性能这件事情,在ARM版的WIN10中,在微软自研的X86虚拟机中对两者跑分,也可以作证这一点。

所以,对于对于PS4 美洲豹CPU,其CPU核心在PC上的型号是Athlon 5150,其Geekbenc4跑分为1050《ASUS All Series - Geekbench Browser》,如果经过SPECint 2006修正后,那意味着:

这性能连骁龙820的单核整数跑分都没有,的确太低了。

答案是,100%公允!那是应为在95%游戏中或大部分日常APP中,根本用不上AVX这种面向科学计算和多媒体计算的向量指令集!!!

如果你问为什么?那我给你搬个神棍出来,全球计算机体系结构领域TOP1的泰斗,即,斯坦福校长John L. Henness,曾经在自己的著作中亲笔写过,在90%的应用程序中,根本用不到任何向量指令集,在剩下9%的应用程序中,所使用的向量指令,其性能不会发挥超过向量硬件峰值算力的10%。

实际上Henness这句话是在15年前说的。Henness亲眼目睹了Cray向量机的失败,和索尼PS2游戏机中向量处理器的失败。而在今天,更多地向量计算(比如卷积计算、矩阵变换、滤波计算,等等)都交给了GPU来运算,如果真的是向量计算密集的程序,没人会用CPU提供的AVX512那些垃圾性能的向量指令,而都会选择GPU。

实际上ARM和X86的唯一差距就是向量指令集有十倍以上的性能差距。但有用么?GPU几乎可以填补九成场景下向量计算的差距。让ARM与X86之间的向量鸿沟从此消失。

而且,上述大神的结论,引发了一个问题,究竟什么决定了日常软件的体验?

答案是,传统标量指令的吞吐率才能决定游戏帧率和日常APP的响应速度!!!而这个吞吐率,就是性能,就是跑分,这里给一个公式:

压根没有向量指令什么事儿。抛开向量指令的差异,ARM和X86完全可以用specint这样的跑分程序去测。

这要涉及到一个问题,即摩尔定律失效了么?

答案,并没有失效。(平均2~2.5年换代一次工艺)

对很多国内伪专家来说,以为Intel就等于全部半导体产业,以为Intel就等于摩尔定律。而现在的问题是,只是Intel跟不上摩尔定律而已,Intel现在需要5年才能换代一次工艺。但不代表苹果、tsmc、三星、nvidia也跟不上摩尔定律。对那些说摩尔定律失效的人。我可以很明确的说,目前这是不存在的!

摩尔定律目前没失效!至少TSMC、三星、苹果、nVIDIA这几家的摩尔定律统统没失效!但是Intel是跟不上半导体工艺的摩尔定律速度了。

看看下面图片,算一算,三星半导体代工厂每个时间节点都耗费了几年?

移动端的工艺正在加速,从5年换一代工艺,到2~2.5年换代一次工艺!的确比摩尔定律当初18个月翻一番慢了,但并不以意味着失效!所以结论如下:

而NV更可以证明这一点,5年时间性能增长了4.66倍,这意味着。依旧强劲的保持了摩尔定律

对于那些不相信ARM单核整数性能会超越X86的人、或不相信ARM将会取代X86在全球个人计算机统治地位的人,比如 @Lexington,我想说,5年后,你会知道自己错了。立帖为证。这五年一定会发生如下事情:

我并非ARM粉丝,也并非Intel黑,而是当你在人才市场招募高级人才的时候,发现Intel已连续数年高级人才流失,你的那些Intel美国本部和以色列分部的总监、主管、顶级工程师朋友们和更多的牛人,都被苹果、TSMC、三星等公司统统挖走的时候,你就该知道天变了!!没有顶级技术人才,是Intel这几年挤牙膏和X86即将陨落的根本原因。对任何公司来说,打赢战争的永远是人,尤其是那些顶尖的工程师团体。这也是Zen能够在AMD诞生的根本原因,就是因为人。

当然,向量革命和ARM革命正在侵蚀传统的PC产业。让全球PC产业以平均按萎缩率7%的速度在不断下滑。而深处服务器和PC行业的Intel、nVIDIA正在寻求出路,包括依赖于这些硬件公司生态的索尼、任天堂、微软也在寻求出路。关于这些公司未来的趋势,我们总结了一些看法可以作为参考。当然,也欢迎本楼中的那些批评家继续对我们的idea进行挑错,以便我能进一步修正打磨自己的思路。

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