Xbox Scorpio: facciamo chiarezza sulle Specifiche Tecniche e Potenza

Microsoft ha deciso di rinvigorire il tamtam mediatico che da mesi attraversa le pagine dei siti videoludici, curiosi di scoprire qualche dettaglio in più su Project Scorpio, tramite un "reveal tecnico" molto atipico. Nella giornata di ieri sono state insomma diffuse informazioni ufficiali relative alle specifiche tecniche della nuova console, ed alla filosofia che sta alla base del processo ideativo e costruttivo; ma nulla si sa ancora del nome ufficiale, del design, del prezzo e della finestra di lancio. Per tutto quello ci sarà da aspettare l'E3.
Le informazioni, le spiegazioni e le considerazioni che sono emerse in queste ore sono in ogni caso estremamente complesse e potrebbero essere, paradossalmente, fonte di ulteriore confusione per i giocatori. Cercheremo quindi di filtrarle e fare un po' di chiarezza. Prima di addentrarci nell'analisi, vi consigliamo di aprire anche la nostra guida ai termini tecnici che abbiamo scritto in occasione del lancio di PS4 PRO, come vedrete gli argomenti in comune non saranno pochi. Tutte le immagini utilizzate in questo articolo provengono da Digital Foundry.

I freddi numeri

Tutte le informazioni più concrete, partendo dalla potenza della GPU (6 Tflops) per arrivare alla quantità di RAM (12 Gigabyte GDDR5), passando per il valore della banda passante (raggiunge i 326 GB/s) erano già note e sono state confermate. Abbiamo però finalmente risolto il mistero della CPU che in questi mesi ha scatenato i dibattiti più feroci. Aveva ragione chi sosteneva si trattasse di una versione decisamente personalizzata della cara vecchia Jaguar, con una buona dose di overclock (2.3 Ghz), che stando a quanto dice Microsoft è il 31% più potente di quella montata su Xbox One. Insomma niente Ryzen (una CPU che sarebbe stata assai più performante eppure certamente più costosa), ma se su questo argomento torneremo più avanti.

La scelta di Scorpio si concretizza in un nuovo SOC (system on a chip) che Microsoft dice essere altamente customizzato, sempre basato su tecnologia AMD.
Le reali capacità della macchina erano dunque ampiamente prevedibili, ma finalmente abbiamo dati certi e nuove informazioni per rispondere ad alcune delle domande più frequenti che abbiamo visto nascere nelle community di tutto il mondo: quali giochi andranno in 4K nativi? Quali saranno le migliorie per i giochi a 1080p? Scorpio farà girare tutti i giochi Xbox One a 1080p e 60 fps?

Com'è stata creata?

Facciamo un passo indietro, cercando di concentrarci sull'ideazione della macchina. Per creare il suo "Scorpio Engine", Microsoft ha spiegato di essere partita "dall'analisi delle performance tecniche dei giochi attualmente disponibili sul mercato": lo scopo era ovviamente creare una console console capace di aumentare facilmente la risoluzione di qualsiasi titolo Xbox One (che girasse in origine ad almeno 900p) fino ai 4K nativi, con supporto per l'HDR ed asset in 4K (leggi: texture in alta definzione).

Il processo di analisi è stato effettuato tramite un software proprietario chiamato PIX (Performance Investigator per Xbox). Microsoft ha dichiarato che il team di analisi è partito dai titoli first party per poi espandere la propria azione sui best seller multipiattaforma. Il risultato è una conoscenza così approfondita dell'interazione tra gli engine 3D attuali e la tecnologia delle GPU AMD, tale da consentirgli di individuare i singoli colli di bottiglia da rimuovere per portare "facilmente" un gioco generato su Xbox One a 900p/1080p agli agognati 3840x2160px (4K), senza dover "spendere" per un chip grafico sovradimensionato e sfruttato solo in parte.
Si tratta di un processo decisamente innovativo, che ha permesso di lavorare ad un'architettura personalizzata, e che risulta unico nel panorama console. Del resto molto nuovo è anche il concetto di console di metà generazione, un hardware pensato appunto per ottimizzare le performance di una libreria di titoli già esistente, che Microsoft ha utilizzato appunto come base per i suoi rilevamenti.

La GPU

La GPU di Project Scorpio è un processore con 40 Unità Computazionali Radeon, operanti a ben 1172 MHz, che portano con sé un raddoppio degli shader engine, e 4 volte la cache L2 presente nella GPU di Xbox One. La frequenza operativa è molto alta, sopratutto se consideriamo gli spazi ridotti che un chip come questo avrà a disposizione nello chassis della console. Microsoft ha sviluppato a questo proposito un sistema di raffreddamento assai efficace, di cui sembra essere molto orgogliosa: un singolo dissipatore a camera di vapore per gestire il calore derivante dal processore, e una grande ventola dal design originale per la circolazione dell'aria.
Dal punto di vista progettuale dovremmo essere dalle parti di una AMD Radeon 470/480, ma le prestazioni reali saranno certamente superiori. I vantaggi di un sistema chiuso sono noti ma Microsoft ha voluto sottolineare che i punti cardine di questa rinnovata efficienza saranno dovuti alla più rapida esecuzione del codice nativo che gira sulla GPU, dall'accesso diretto alle risorse hardware e dallo sfruttamento dell'hardware "personalizzato" aggiunto alla GPU della console su richiesta del team Xbox Core.
Ad esempio, tra le modifiche più aggressive ed originali c'è quella per migliorare il Texture Filtering dei giochi Xbox One: Microsoft ha progettato una componente hardware esclusiva che sovrascrive i filtri sulle texture applicati dai giochi originali (di solito bi-tri lineari) con un anisotropico molto più avanzato e di qualità, portando i campioni, generalmente implementati a 4x, fino a 16x.
Anche PIX, il software di analisi già citato, giocherà un ruolo di rilievo nell'ottimizzazione del codice dei motori 3D che gireranno sulla console.

La CPU

Come dicevamo la CPU di Scorpio è stato uno degli argomenti più dibattuti in questi mesi, ma i rumor più entusiasti -che vedevano "Ryzen" battere nel cuore di Scorpio- sono risultati falsi. Chi metteva in dubbio queste voci veniva spesso additato come un "detrattore", ma considerando realisticamente i tempi di progettazione e sviluppo ed sopratutto i costi che una scelta simile avrebbe significato, Jaguar sembrava la scelta più probabile. Kevin Gammill dell' Xbox Core Team ha dichiarato: "dal punto di vista della CPU le modifiche che abbiamo apportato ci hanno consentito di ottenere le prestazioni di cui avevamo bisogno. Alla fine delle fiera restiamo un prodotto consumer, vogliamo proporre un prezzo che inviti i consumatori all'acquisto. Sta tutto nel trovare il giusto equilibrio tra prezzo e prestazioni".

La CPU di Scorpio gioca dunque stabilmente nel campo di AMD Jaguar, già presente in Xbox One, PS4 e PS4 PRO. I core operano a 2.3Ghz (31% più veloci di quelli Xbox One) per una CPU le cui caratteristiche più interessanti sono una ridotta latenza, che le permetterà di operare più spesso al massimo delle sue capacità (ci saranno in pratica meno tempi morti durante i calcoli), e lo spostamento del canale di comunicazione tra CPU e GPU direttamente nella GPU. Un vantaggio che sarà disponibile per tutti i giochi che sfruttano le Directx 12. Considerate infatti che di solito è la CPU che, interpretando le chiamate del motore grafico, dice alla GPU cosa disegnare a schermo: un'operazione che può costare anche centinaia di migliaia di istruzioni CPU, e che con questa modifica potrà risolversi con appena 11 istruzioni. Un risparmio di calcoli che Microsoft quantifica fino al 50% per gli sviluppatori che hanno scelto di sviluppare i giochi Directx 12. Andrew Goossen ha in seguito dichiarato che queste migliorie erano largamente già presenti nelle CPU in dotazione di Xbox One ed Xbox One S: "La CPU di Scorpio è costruita a partire dal Command Processor presente nella Xbox One originale. Ci sono già alcuni giochi pubblicati che sfruttano queste caratteristiche della CPU ed hanno riportato miglioramenti fino al 50% nelle prestazioni utilizzando le librerie D3D12. La percentuale di miglioria dipende dall'Engine 3d e dalla scena che il gioco sta creando su schermo, e non tutti i giochi vedranno quel livello di ottimizzazione nello sfruttamento della CPU.
Ovviamente il Command Processor di Scorpio contiene capacità aggiuntive e programmabilità estesa oltre quanto disponibile sulle CPU di Xbox One ed indentiamo avvantaggiarcene in futuro"

Memoria e Banda Passante

Quando si renderizza in 4K bisogna prevedere un aumento della risoluzione delle texture, che ovviamente occuperanno più spazio in memoria, e che necessitano di una maggiore ampiezza del canale di comunicazione tra le varie componenti del SOC e la ram stessa. Per questo Microsoft ha deciso di aumentare la banda passante fino a 326 GB/s e la quantità di RAM fino a 12 Gigabyte, di cui 4 destinati al sistema operativo (1 Gigabyte in più rispetto ad Xbox One, necessario per renderizzare la dashboard della console in 4K nativi). Restano ben 8 Giga di memoria per gli asset di gioco (texture, modelli, animazioni), che speriamo vengano utilizzati su Scoprio, magari con dei texture pack sotto forma di dlc. Per i giochi "nativi" Xbox One significa avere a disposizione almeno 3 GigaByte di memoria in più, che potranno essere utilizzati per velocizzare notevolmente le fasi di caricamento delle sessioni di gioco.

Per quali giochi è garantito il 4K nativo?

Numeri alla mano, lo abbiamo sempre detto, qualsiasi gioco che su Xbox One gira nativamente a 1080p, girerà in 4K nativi su Xbox Scorpio, mantenendo o rendendo più stabile il frame rate target del gioco. Se erano 30 FPS su Xbox One, saranno ugualmente 30 FPS (o più stabili) su Scorpio. Se erano 60FPS su Xbox One, saranno ugualmente 60 FPS (o più stabili) su Scorpio, tutto in 4K
Le cose cambiano per quei giochi che non giravano in 1080p nativi. Facciamo l'esempio di un titolo renderizzato a 900p, ovvero un titolo in cui l'engine 3D deve calcolare 1.440.000 pixel per ogni frame. Disponendo di una GPU 4,6 volte più potente dell'originale, Scorpio più calcolare facilmente 1.440.000 pixel x 4,6 = 6.624.000 pixel nello stesso lasso di tempo.

Poiché però il 4K è composto da ben 8.294.400 pixel, è evidente lo scarto di "potenza pura" che mancherebbe alla GPU. Microsoft ha affermato che grazie all'hardware custom della propria GPU e con un certo impegno da parte degli sviluppatori, anche i giochi originariamente a 900p dovrebbero raggiungere i 4K nativi. Ovviamente non ci resta che verificare questa affermazione quando la console sarà disponibile, e soprattutto bisogna capire quale sia lo sforzo richiesto in questi casi team di sviluppo.
Per i giochi Xbox One che venivano renderizzati a 720p, gli sviluppatori dovranno utilizzare tecniche di upscale come avviene su Ps4 PRO, sfruttando lo scaler hardware integrato nella GPU in grado di sfruttare tecniche avanzate come il checkerboarding rendering.
Per semplificare abbiamo così schematizzato:

Da 1080p a 4K
Gioco Xbox One che gira a 1080p / 60 FPS > 4K Nativi e 60 FPS su Scorpio
Gioco Xbox One che gira a 1080p / 30 FPS > 4K Nativi e 30 FPS su Scorpio

Da 900p a 4K
Gioco Xbox One che gira a 900p / 60 FPS > 4K Nativi e 60 FPS su Scorpio: necessita di un certo lavoro di ottimizzazione
Gioco Xbox One che gira a 900p / 30 FPS > 4K Nativi e 30 FPS su Scorpio: necessita di un certo lavoro di ottimizzazione

Da 720p a 4K
Gioco Xbox One che gira a meno a 720p / 60 FPS > possibile resa in 4K Upscalati tramite checkerboard rendering o similari, sempre a 60 FPS
Gioco Xbox One che gira a meno di 720p / 30 FPS > possibile resa in 4K Upscalati tramite checkerboard rendering o similari, sempre a 30 FPS

Giochi con risoluzione dinamica
I titoli che utilizzano tecniche di risoluzione dinamica (la risoluzione nativa cambia al variare del peso computazionale delle scena, per mantenere il massimo frame rate possibile) saranno renderizzati su Scorpio almeno alla massima risoluzione prevista dal gioco stesso. Questo significa che un gioco come Halo 5 la cui risoluzione cambia dinamicamente passando dai 1080p fino a quasi 720p, sarà renderizzato ad almeno 1080p fissi su Scorpio.
Si tratta di una dichiarazione purtroppo molto sibillina, che sembra però chiarire che raggiungere i 4K nativi non sarà possibile in questo genere di giochi, ma nessuno vieta agli sviluppatori di implementarli tramite tecniche di upscale.

Miglior Frame rate e Tearing azzerato
La maggiore potenza di Scorpio garantirà anche che tutti i giochi Xbox One girino più fluidamente, ed il più vicino possibile al proprio target frame rate. Inoltre, anche i fenomeni di tearing (quanto lo schermo sembra "spezzarsi" e metà) dovrebbero scomparire, sempre grazie a quello scarto di potenza extra garantita dalla GPU. Non dovete aspettarvi però un raddoppio del frame rate da 30 a 60 FPS. Quello che otterremo su Scorpio è una maggiore stabilità del flusso video. Come già succede (raramente) su PS4 PRO starà alla buona volontà degli sviluppatori sfruttare la maggiore potenza della console in modalità 1080p per tentare di raddoppiare il frame rate portandolo da 30 a 60 FPS. A causa del limitato aumento di potenza della CPU, questo non sarà un compito facile. È però vero che, come abbiamo spiegato precedentemente, Microsoft ha parlato di importanti migliorie nell'esecuzione del codice dei giochi Directx 12 a tutto vantaggio delle performance della CPU, quindi potrebbero esserci delle sorprese nei titoli che sfruttano queste librerie, ma ovviamente siamo nelle mani di sviluppatori volenterosi.
Se volete approfondire questo argomento, leggete la nostra notizia ed il nostro approfondimento sui giochi "CPU Bound".

Ricapitolando, frame rate più stabili, miglior texture filtering, la massima risoluzione possibile per i giochi che giravano a risoluzione dinamica e caricamenti più veloci garantiti dalla maggiore quantità di memoria, dovrebbero essere le migliorie che interesseranno l'intera libreria di giochi Xbox One giocata su Scorpio; ma Microsoft ha voluto precisare che, per motivi di compatibilità, alcune di queste ottimizzazioni potrebbero mancare o essere meno efficaci in alcuni giochi. Si tratterebbe al momento di una percentuale minima del catalogo software.

Come migliorerà i giochi Xbox One sugli schermi 1080p?

Al lancio di PS4 PRO, le curiosità più frequenti da parte di una buona parte del pubblico erano inerenti al miglioramento dei giochi sugli schermi a 1080p. Non sarà diverso per i potenziali acquirenti di Xbox Scorpio: gran parte dell'utenza gioca ancora su ottimi schermi a 1920x1080 e la diffusione delle TV 4K, per quanto sia in aumento, è ancora limitata. Sony è stata molto lenta nel fornire dettagli sulle migliorie possibili sugli schermi in alta definizione, ed in generale, prima dell'implementazione del Boost Mode, erano pochissimi i giochi a beneficiare della maggiore potenza della console sulle TV 1080p. Sebbene anche per Scorpio tutta la comunicazione sia sbilanciata sui 4K nativi, Microsoft sembra consapevole del maggior interesse dell'utenza per gli schermi 1080p, e per questo ha implementato, a livello di sistema, un filtro di antialising molto efficace chiamato supersampling. Il bello è che nessun impegno da parte degli sviluppatori è richiesto per attivarlo.
Ovviamente, poiché quando gira a 1080p Scorpio dispone di una quantità enorme di potenza in eccesso rispetto ad Xbox One, gli sviluppatori potrebbero proporre numerose altre migliorie, come ad esempio shader più raffinati, effetti di post produzione e particellari più complessi, modelli più complessi, vegetazione più fitta ed ovviamente un set di texture più definito. La tendenza degli sviluppatori su PS4 PRO è stata quella di giocare un po' al risparmio, con pochissimi titoli che davvero sfruttano la potenza in più della console. Ma si spera che questo atteggiamento possa cambiare con l'arrivo di Scorpio...