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Xbox Series X: risoluzione 4K nativa/dinamica e 60 fps spiegati bene

Gli obiettivi di Microsoft per la next-gen: 4K e 60 fps, cosa significano e quando sarà possibile raggiungerli?

speciale Xbox Series X: risoluzione 4K nativa/dinamica e 60 fps spiegati bene
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Il tempo della next gen è finalmente giunto. A partire dal 10 novembre Xbox Series X e la più piccola Xbox Series S hanno iniziato a popolare le corsie dei rivenditori specializzati, seguite da PlayStation 5, pronta a esordire sugli scaffali dal 19 del mese. Nel corso di questa lunga campagna di avvicinamento al lancio della nuova generazione, le due grandi aziende concorrenti hanno puntato su cavalli di battaglia differenti. Microsoft ha messo al centro della sua strategia di marketing la forza bruta della console (fiancheggiata dai servizi), declinata su due modelli che hanno target specifici: Xbox Series X, forte della CPU con 8 core basati su microarchitettura ZEN 2 e di una GPU con ben 52 CU che supportano pienamente le feature dell'architettura RDNA 2, punterà allo standard del 4K mentre Xbox Series S, dotata della stessa CPU (con frequenze leggermente ridotte) ed una GPU RDNA 2 da 20 CU, si accontenterà di una risoluzione inferiore, tra i 1080p ed i 1440p.

Ma sarà davvero possibile raggiungere questi standard? Cos'è la risoluzione e come incide sulle risorse della console? Cosa comporta il suo aumento e che vantaggi offre? Infine, quali tecnologie possono usare gli sviluppatori per arrivare a tali obbiettivi? Dopo aver analizzato il framerate e la modalità a 120 fps di Xbox Series X/S passiamo alla disamina della risoluzione, pixel dopo pixel.

Questione di colonne e righe

Negli ultimi sette anni il mondo del gaming da salotto è cambiato profondamente grazie all'introduzione di funzionalità e tecnologie mai viste prima. In particolare, la seconda parte della generazione corrente ha visto l'ingresso delle console intermedie, le cosiddette mid-gen, che hanno spostato l'attenzione degli utenti sulla potenza, facendo dell'aumento della risoluzione il motivo stesso della loro esistenza.

Se con Xbox One e PlayStation 4 la battaglia dei pixel si giocava sulla soglia dei 900/1080p, Xbox One X e PlayStation 4 Pro hanno portato il concetto di 4K o 2160p ("rubato" dal mondo del cinema, che però usa un rapporto prospettico diverso con numeri leggermente differenti) all'interno del mercato consumer, senza tuttavia riuscire ad imporlo come standard a causa dei limiti tecnici. L'impresa spetterà quindi a Xbox Series X (a proposito, vi rimandiamo alla recensione di Xbox Series X per saperne di più sulla console next-gen Microsoft) e PlayStation 5 che hanno addirittura alzato l'asticella, stampando a caratteri cubitali sulle proprie confezioni la dicitura 8K. Il supporto a questa risoluzione è davvero presente, ma realisticamente non sarà utilizzata per i videogiochi, se non per produzioni assai semplici.

Ma cos'è la risoluzione e come incide sulla qualità grafica di un gioco? In poche parole la risoluzione corrisponde al numero di pixel che forma una determinata immagine: un maggior numero di pixel determina una definizione più precisa e quindi, in linea di massima, una qualità più alta. Se pensassimo, per fare un esempio, al nostro televisore come una griglia composta da righe e colonne, potremmo scoprire che un'immagine Full HD è alta 1080 righe e larga 1920 colonne.

Allo stesso modo un'immagine 4K raddoppia in maniera approssimativa il numero di pixel in entrambe le direzioni, restituendo una risoluzione di 3840 X 2160 pixel (che, volendo essere precisi, dovrebbe essere chiamata UHD), ovvero 4 volte il numero di pixel rispetto al 1080p. Facendo un rapido calcolo, un'immagine 4K è composta quindi da 8.294.400 pixel. A questo punto i vantaggi portati da una risoluzione maggiore risultano piuttosto evidenti, soprattutto per display dotati di superfici importanti.

A parità di diagonale, un numero maggiore di pixel comporta una definizione nettamente superiore: più sono le informazioni e più alta sarà la densità di pixel per pollice quadrato, con un'immagine più ricca di dettagli, di sfumature e più conforme alla visione creativa di artisti e tecnici.

Per capire bene di cosa stiamo parlando, può essere utile il grafico che trovate qui sopra.

Xbox Series X e il 4K nativo a 60 FPS: un obiettivo, non uno standard

Se gestire un'immagine statica o un filmato pre-renderizzato in 4K nativi è ormai possibile su tutti i PC ed televisori moderni, lo stesso tipo di risoluzione portata nel mondo del gaming richiede una quantità di potenza enorme.

Nei videogiochi all'aumento della risoluzione corrisponde un incremento dei calcoli da effettuare (soprattutto a carico della GPU) per creare un flusso video composto da almeno 30, se non addirittura, 60 fotogrammi al secondo. Anche questo comporta una aggravio computazionale, che nel passaggio da 30 a 60 FPS si concretizza come minimo in un raddoppio della potenza necessaria. Con Xbox Series X uno degli obiettivi dichiarati della casa di Redmond è quello di raggiungere il 4K (nativo) ed i 60 fps sulla maggior parte dei giochi, soprattutto quelli dei team interni. Per ottenere questo risultato, però, la sola potenza hardware non è sufficiente. Non esiste infatti un sistema che possa garantire determinate prestazioni (4k nativi a 60 fps ad esempio) indipendentemente dal software in esame: vale per le console, così come per le più potenti schede grafiche per PC, che siano la NVIDIA GeForce RTX 3080 o la AMD Radeon 6800.

Questo obiettivo va pianificato e ricercato dalle software house. Per i giochi più semplici, tra cui inseriamo anche quelli della scorsa generazione (senza però l'aggiunta di alcuna migliora grafica!), i 12 TeraFLOPs della console e le ottimizzazioni inserite dagli ingegneri Microsoft dovrebbero essere sufficienti per i titoli tripla A. Raggiungere i 4k a 60 fps passerà per una pianificazione meticolosa degli asset (ovvero i modelli, le texture, il sistema di illuminazione, la fisica, l'interattività..), un'ottimizzazione smodata, e attraverso la rinuncia della risoluzione nativa, sfruttando invece la risoluzione dinamica magari coadiuvata da tecniche di upscaling più efficaci, come ad esempio il DLSS di NVIDIA.

I più attenti avranno notato che nell'ultima frase non abbiamo scritto 4k nativo, questo perché non crediamo che che il 4k nativo sarà facilmente raggiungibile per i giochi ad altissimo impatto grafico, che invece dovrebbero puntare al 4k dinamico migliore possibile. Su console è la strada a nostro avviso più percorribile, come compromesso tra qualità, fluidità ed impatto grafico. È il momento però di spiegare la differenza tra queste due facce della stessa medaglia,

4k Nativo e dinamico, cosa cambia?

I motori grafici in tempo reale possono modificarle la risoluzione di ogni frame, istante dopo istante, abbassandola e alzandola per ridurre il carico di lavoro sulla GPU, onde evitare che arranchi col rischio di perdere per strada qualche frame.

In un flusso video l'occhio umano tende a notare anche la più piccola delle imperfezioni della fluidità. Non solo gli scatti più evidenti ma anche la perdita di uno o due frame in una sequenza di pochi secondi sono difetti assai palesi per il giocatore.

Invece il calo della risoluzione "prima dell'upscale al 4k" è più difficile da individuare, e non ha nessuna ripercussione sulla giocabilità. La scelta di una risoluzione dinamica sembrerebbe la migliore possibile, ma è davvero così? Cosa cambia rispetto alla ben più costosa risoluzione nativa? Quali sono le differenze di cui tutti parlano in termini di qualità? Prima di arrivare sul nostro schermo 4k, tutti i frame calcolati ad una risoluzione inferiore devono essere "portati" al 4k, tramite un algoritmo che "inventa" i pixel mancanti, chiamato "upscaling". Ci sono molti algoritmi diversi, come differente è il loro costo computazionale e la loro efficacia.

Migliore sarà l'algoritmo di upscale, migliore sarà il risultato finale in termini di dettagli e definizione sul vostro TV.
Minore è la distanza tra la risoluzione di partenza e la risoluzione di arrivo, maggiore sarà la qualità del risultato finale e la differenza con il frame a risoluzione nativa.

L'upscale è conti fatti l'arma segreta della risoluzione dinamica ma anche il suo tallone d'Achille. Questa trasformazione dell'immagine, questo "inventare" i pixel mancanti, porta ad un deterioramento del quadro finale, che sarà mediamente più sfuocato, meno definito e dettagliato.
Il frame renderizzato a risoluzione nativa è imbattibile dal punto di vista della qualità definitiva, rispetto a quello derivante da un upscale, per quanto piccolo esso sia. I puristi hanno ragione: del resto però, nelle immagini in movimento, con tutti gli effetti di post produzione attivi (ad esempio il motion blur, i filtri grana pellicola, la sfocatura di campo...), se la risoluzione da cui si "parte" per effettuare l'upscale è abbastanza vicina a quella del pannello della TV, le differenze saranno più difficili da notare, e solo i più esperti sapranno leggere con certezza questo calo della risoluzione di partenza.

DLSS e similari, quali possibilità su Xbox Series X

Attualmente le tecnologie migliori di rendering ed upscale sono basate sull'intelligenza artificiale ed hanno fatto il debutto nel mondo del gaming con risultati straordinari. Stiamo parlando del DLSS di NVIDIA (Deep Learning Super Sampling).

Xbox Series X ha un hardware basato su tecnologia AMD, e sebbene per ora non ci siano implementazioni pratiche, il colosso californiano ha annunciato di essere al lavoro su una nuova tecnica di AI super-sampling che la GPU di Xbox Series X potrebbe accogliere nel prossimo futuro. Se volete capire gli effetti reali di tali tecnologie potete dare un'occhiata alle nostre prove con il DLSS di Control e il DLSS di Death Stranding.

Strategie hardware per l'ottimizzazione

In ogni caso Xbox Series X ha già implementato alcune tecnologie già sfruttabili per migliorare grafica e prestazioni. La prima importante innovazione in ambito console è il Variable Rate Shading (VRS) (vi rimandiamo al nostro speciale sul VRS per approfondire ), una tecnica che aumenta le prestazioni senza compromettere la qualità grafica dell'immagine.

Il VRS permette infatti di regolare la quantità di operazioni di shading in base alle differenti zone dell'immagine, incrementando in maniera dinamica la qualità nelle zone più significative e diminuendola in quelle marginali. Insomma, il VRS concentra la qualità in quelle parti dell'azione sul quale si focalizza l'occhio umano: un "trucco" che può far risparmiare un notevole quantitativo di risorse.

Tra i giochi che ne faranno uso sin dal lancio possiamo citare Gears 5 (nella versione next-gen), Gears Tactics e il racing Dirt 5. Un'altra importante funzionalità legata a RDNA 2 (anche se è stata originariamente introdotta da NVIDIA) è quella del Mesh Shading: anche in questo caso l'obbiettivo di tale tecnologia è quello di alleggerire il carico sulla CPU sfruttando al contempo le capacità di calcolo parallelo della GPU. Il Mesh Shading consiste in una pipeline grafica di shading geometrico programmabile, che usa gruppi di thread "cooperativi" per creare mesh compatti. Per semplificare, i mesh shader ignorano tutto quello che non si vede, agendo solo sui pixel visibili e distribuendo il livello di dettaglio per aumentare e diminuire il numero di poligoni in base alla distanza. In questo modo l'efficienza del rendering viene migliorata a favore delle prestazioni generali.

Va da sé che la combinazione di queste tecnologie porterà a risultati sempre migliori nel corso della prossima generazione, ma in molti casi continuerà a convivere con tecniche imprescindibili come la risoluzione dinamica.

Optimized for Xbox Series X

Per sottolineare in maniera chiara quali saranno i giochi che sfrutteranno i vantaggi di Xbox Series X, Microsoft ha ideato un badge che apparirà sulle cover fisiche e sulle controparti digitali dei vari titoli. Come sottolineato dai vertici di Redmond, la dicitura "Ottimizzato per Xbox Series X" garantirà quindi l'accesso ad alcune delle funzionalità della console next-gen come l'Xbox Velocity Architecture, il DX Ray tracing o la modalità a 120 fps.

Il "bollino" indicherà soprattutto la volontà, seppure declinata secondo le esigenze degli sviluppatori, di raggiungere il target del 4K e dei 60 fps. Come abbiamo già detto tale obbiettivo non sarà raggiungibile dalla totalità dei giochi e in alcuni casi bisognerà ricorrere a qualche compromesso. Per fare alcuni esempi, al momento del lancio Bright Memory Infinite e Gears Tactics offrono una risoluzione 4K a 60 fps mentre titoli come Watch Dogs Legion a parità di risoluzione optano per i 30 fps. Per quanto riguarda Gears 5 in versione next-gen, la risoluzione sarà invece dinamica, toccando la vetta dei 2160p per la maggior parte del tempo per scendere in alcuni momenti fino ai 1080p.

Il caso di Gears 5 ci da l'opportunità di fare una piccola digressione: come mai, pur essendo un gioco della precedente generazione, non gira in 4k nativi su Xbox Series X? Il motivo è presto detto: le due versioni del gioco non sono graficamente identiche, e non solo per risoluzione e frame rate.

Su Series X il gioco gira sempre al doppio del frame rate ( passando da 30 a 60 ), inoltre tutto il comparto tecnico è stato migliorato aggiungendo ombre migliori, texture più definite, lod più distante, luci volumetriche più avanzate, ambient occlusion di maggiore qualità e soprattutto la Screen Space Global illumination.

Di fatto sulle due console girano due prodotti diversi in termini di peso computazionale, e così Gears 5 pur essendo lo stesso gioco, non gira in 4k nativi a 60 fps. Ma se Microsoft avesse lasciato la produzione tecnicamente identica alla versione originale, Series X non avrebbe avuto problemi a raggiungere quell'obiettivo. Del resto però l'impatto grafico non passa solo per risoluzione e frame rate, che monopolizzano le discussioni sui videogiochi, ma sono solo due dei tanti aspetti che contribuiscono a definire la resa visiva di un titolo.

L'inizio della generazione non può essere utilizzato come campione significativo per il futuro: nel corso del tempo infatti gli sviluppatori acquisiranno maggiore familiarità con le nuove architetture, il software migliorerà e i risultati si vedranno con il passare nel tempo. L'ottimizzazione d'altro canto andrà di pari passo con l'aumento della complessità dei motori grafici e del loro peso. Saranno gli sviluppatori a decidere dove spendere la potenza delle nuove console, scendendo a compromessi da una parte o dall'altra, secondo la visione creativa che intendono realizzare. Potete trovare tutti i dettagli sulla risoluzione e sul framerate dei giochi di lancio di Xbox Series X/S.

FAQ

Che cos'è la risoluzione ?
La risoluzione corrisponde al numero di pixel che contiene una determinata immagine: un numero di pixel maggiore significa più informazioni e quindi una nitidezza dell'immagine più alta.
Che cosa significa 4K ?
Il 4K è uno standard della risoluzione per la televisione digitale, per il cinema e per la computer grafica. Nel mondo del gaming la risoluzione 4K o Ultra HD corrisponde a 3840 x 2160 pixel e quindi a 8.294.400 di pixel.
Cosa serve per giocare in 4K ?
Per giocare in 4K occorre un televisore dotato di un pannello con risoluzione UHD e una console, come Xbox Series X, in grado di renderizzare le immagini a tale risoluzione.
La risoluzione incide sulle prestazioni di una console ?
Sì, aumentando il numero di pixel su schermo aumentano anche le risorse richieste per renderizzare un'immagine in tempo reale: più pixel significa infatti texture più pesanti ed effetti vari che pesano sulla GPU.
Xbox Series X farà girare tutti i giochi in 4K e 60 fps ?
No. Come ha più volte dichiarato Phil Spencer il target di Xbox Series X è il 4K a 60 fps ma verrà lasciata libertà di scelta agli sviluppatori: in alcuni casi infatti sarà necessario scendere a compromessi con la risoluzione o con il framerate per raggiugere risultati ottimali.