PS5 Pro tiefgehende Analyse: GPU- und RT-Verbesserungen, PSSR und Sonys neue AMD Amethyst-Partnerschaft

Als Sony die PlayStation 5 Pro enthüllte, geschah dies auf eine ganz andere Art und Weise als bei der Enthüllung der PlayStation 4 Pro und der PlayStation 5. Während der leitende Systemarchitekt Mark Cerny als ‚Zeremonienmeister‘ für die Pro-Enthüllung fungierte, war das Debüt eine kurzlebige Angelegenheit von nur neun Minuten – und ein großer Teil dieser Zeit feierte die Errungenschaften der Standard-PlayStation 5. Es war ein weit hergeholter Unterschied zu der detaillierten Präsentation, die zur Enthüllung von Sonys erster ‚Pro‘-Konsole gegeben wurde, und im Vergleich zur mittlerweile legendären ‚Road to PS5‘-Präsentation von Cerny im März 2020 fehlte es an Details. Wir blieben hungrig nach weiteren Informationen – und nun sind sie endlich angekommen.

Gute drei Monate nach der Enthüllung hat Sony eine brandneue, tiefgehende Präsentation zum Hardware-Design und zur Vision hinter der PlayStation 5 Pro geliefert – und es sind wichtige Informationen. Die Philosophie hinter der Konsole markiert einen grundlegenden Wandel in der Art und Weise, wie Konsolen hergestellt werden. Während die Kern-Grafikrendering-Technologie der PlayStation 5 Pro im Vergleich zur Standardmaschine verbessert wurde, sieht Cerny eine Zukunft, in der maschinelles Lernen eine Schlüsselrolle im Konsolendesign spielt, und während die Rasterisierung an ihre Grenzen stößt, sieht er ein enormes Potenzial für die Skalierung der Raytracing-Fähigkeiten in der Zukunft.

Diese Vision weist Gemeinsamkeiten mit Nvidias Strategie der letzten sechs Jahre auf, jedoch haben wir den Eindruck, dass AMD weiterhin Sonys bevorzugter Partner sein wird, um diese neue Vision zu verwirklichen. In diesem Zusammenhang wurde eine neue ‚Amethyst‘-Zusammenarbeit zwischen Sony und AMD angekündigt.

Oliver Mackenzie von Digital Foundry hatte vor einigen Wochen die Gelegenheit, die neue Präsentation von Cerny zu sehen und Mark Cerny selbst sowie Mike Fitzgerald – den Direktor für Kerntechnologie bei Insomniac – zu interviewen. Die Präsentation selbst war jedoch ein Thema, über das alle Mitglieder des Digital Foundry-Teams gerne diskutieren wollten, also hier unsere Reaktion auf den Vortrag – und natürlich eine Übersicht über alles, was wir gelernt haben.

GPU-Übersicht: RDNA 2.x, 16.7TF

Die offensichtlichste Evolution von der Basis-PS5 zur PS5 Pro zeigt sich in der Grafikverarbeitungsleistung. Anstatt die CPU-Leistung zu steigern, die Speichergeschwindigkeiten zu verbessern oder höhere Auflösungen anzustreben, wie man es von einer brandneuen Konsole erwarten könnte, liegt der Hauptfokus der PS5 Pro darauf, die Leistung und Bildqualität mit einer leistungsfähigeren GPU zu verbessern. Interessanterweise basiert die PS5 Pro GPU weiterhin auf der RDNA 2 (RX 6000-Serie) Architektur von AMD, jedoch mit einigen Funktionen, die von RDNA 3 (RX 7000-Serie) und auch von RDNA 4 (RX 8000-Serie, erwartet 2025) zurückportiert wurden.

Bei einer typischen Taktrate von 2,17 GHz kann die PS5 Pro eine Leistung von 16,7 TF erreichen – die Hälfte der fälschlicherweise vor dem Launch angegebenen 33,5 TF. Dies ist direkter vergleichbar mit der etwa 10 TF, die der Basis-PS5 zugeordnet sind, im Gegensatz zu den überhöhten (oder „flop-flated“, wie Mark Cerny es ausdrückt) RDNA 3-Teraflop-Zahlen. Weitere Spezifikationen stimmen mit frühen PS5 Pro-Leaks überein, einschließlich 30 WGPs, 60 Recheneinheiten und einem maximalen Boost von 2,35 GHz – obwohl diese Frequenz unter normalen Betriebsbedingungen wahrscheinlich nicht erreicht wird, möglicherweise aufgrund von Leistungsbeschränkungen. Die maximale Taktrate der Standard-PS5 beträgt 2,23 GHz, aber die Präsentation deutet darauf hin, dass die typische Betriebsfrequenz die gleiche 2,17 GHz wie bei der PS5 Pro ist, sodass die typischen

Es gibt eine Grenze dafür, wie weit wir die Rasterisierung vorantreiben können. Ein Weg, diese Einschränkungen zu überwinden, ist durch RT, das viel Potenzial hat, mit mehr Forschung zu skalieren. Diese Verbesserungen von Sony deuten darauf hin, dass RDNA 4 in diese Richtung drängt, was aufregend ist.

Natürlich wissen wir immer noch nicht genau, wie sich die RT-Leistung von RDNA 4 entwickeln wird – es sieht nach einem bedeutenden Fortschritt aus, aber es gibt immer noch kein Äquivalent zum RT-Kern, der in Nvidias RTX 20-Serie und darüber hinaus zu finden ist, was mehr gleichzeitige Arbeitslasten ermöglicht. AMD hat in Präsentationen darüber gesprochen, wie es größere Mengen an Cache auf seinen PC-GPUs verwendet, um mehr in die BVH zu integrieren, daher wird es faszinierend sein zu sehen, wie die Desktop-RDNA 4-Chips mit dieser zusätzlichen Verbesserung abschneiden.

Maschinelles Lernen und PSSR

Zusätzlich zur Basis-RDNA 2.x der PS5 Pro, die mit dem, was Sony „zukünftiges RDNA“ für Raytracing nennt, aufgerüstet wird, kommt sie auch mit „benutzerdefiniertem RDNA“ für maschinelles Lernen, speziell PSSR-Upscaling. Anstatt einen bestehenden Upscaler zu verwenden, sagte uns Mark Cerny, dass Sony sich auf Geschwindigkeit konzentrierte und die Zeit pro Frame minimierte, die ihr Upscaler benötigte. Sie hatten die Wahl zwischen NPU- und GPU-Hardware dafür und entschieden sich schließlich für die GPU.

Die tatsächliche Implementierung ist ziemlich interessant, da Sony entdeckte, dass selbst die Verarbeitung einer einzelnen Schicht eines 4K 16-Kanal-Bildes bei 128 MB durch die Speicherbandbreite begrenzt war, während nur drei Prozent der circa 300 TOPS genutzt wurden. Die naive Lösung bestand darin, einen kleineren Teil des Bildes gleichzeitig durch den Chip zu führen, aber dann hat man Probleme, bei denen die Ränder die notwendigen Informationen über die umliegenden Kacheln fehlen, sodass diese Daten verworfen werden müssen.

Letztendlich entschied sich Sony, ihre Vektorregister in den WGPs zu kombinieren, was ihnen insgesamt 15 MB Speicher und 200 TB/s Speicherbandbreite gab. Es ist ein ähnlicher Ansatz, wie AMD RT handhabte, bei dem man immer noch generalisierte Hardware verwendet, um ein spezifisches Ziel zu erreichen. Die Umnutzung ist wahrscheinlich flächeneffizient in Bezug auf den gesamten Siliziumfußabdruck, erfordert keine massiven Änderungen an RDNA und scheint es Sony ermöglicht zu haben, seine Geschwindigkeitsziele für PSSR zu erreichen.

Allerdings ist PSSR noch kein „vollständig fusioniertes“ konvolutionales neuronales Netzwerk (CNN), etwas, das Intel bemerkenswerterweise mit ihrer ersten Version von XeSS erreicht hat. Vollständig fusioniert zu sein, bringt einen Geschwindigkeitsvorteil mit sich, da man während des Upscalings eines einzelnen Frames nicht auf den Systemspeicher zugreift. Basierend auf unseren groben Berechnungen, dass DLSS weniger als 1 ms und PSSR etwa 2 ms benötigt, bedeutet dies, dass es das Potenzial gibt, dass Spiele schneller laufen, wenn dies in Zukunft erreicht wird. Es könnte auch die Tür öffnen, um Upscaling bei höheren Bildraten (z. B. 120 fps) zu verwenden, wo eine Laufzeit von etwa 2 ms für das Upscaling einen signifikanten Prozentsatz der 8,3 ms ausmacht, die für das Rendern eines gesamten Frames zur Verfügung stehen. Es besteht die Möglichkeit, dass AMD einen ähnlichen Ansatz mit RDNA 4 verfolgen könnte, indem Änderungen an den Haupt-CUs vorgenommen werden, um es zu ermöglichen, konvergente neuronale Netzwerke lokal auf der GPU auszuführen.

Die Zukunft: Amethyst, ML-Exploration und nächste Generation

Sony hat auch eine Zusammenarbeit mit AMD namens Amethyst angekündigt – ein umbenannter Codename für eine AMD-GPU aus dem Jahr 2014, dessen lila Farbe aus der Kombination von Sony (dem blauen Team) und AMD (dem roten Team) stammt. Die Idee ist, Hardware-Architekturen zu entwickeln, die gut für leichte CNNs geeignet sind, die für Echtzeit-Spielgrafiken nützlich sind, sowie für hochwertige CNNs für Spielgrafiken. Es wird auch eine Zusammenarbeit an den Netzwerkarchitekturen dieser CNNs geben. Beide Parteien werden Zugang zu all diesen Architekturen für ihre Produkte haben.

Es klingt so, als würde AMD bei den Haupt-GPU-Designs die Führung übernehmen, aber Sony und AMD haben diese Zusammenarbeit im Bereich maschinelles Lernen, die hoffentlich beiden Unternehmen in Bezug auf maschinelles Lernen und Raytracing voranbringen wird. Sony profitiert davon, PSSR in größerem Maßstab weiterzuentwickeln, während AMD die Lücke in der Forschung und Entwicklung zwischen sich und Nvidia minimieren kann. Es ist unklar, ob es eine gegenseitige Beeinflussung zwischen PSSR und FSR auf RDNA 4 GPUs geben wird, und es wird interessant sein zu sehen, wo Microsofts Upscaling-Bemühungen ebenfalls stehen, da sie ebenfalls einen PC-Fokus haben, aber mit der Xbox gegen PlayStation konkurrieren.

Es geht hierbei nicht nur um Upscaling, sondern um Computergrafik im Allgemeinen. Es gibt viel Potenzial im Bereich maschinelles Lernen, das Mark Cerny in unserem Gespräch ziemlich spannend fand, einschließlich Rauschunterdrückung, Verbesserung der Texturqualität und Textur-Streaming, vielleicht sogar geometrische Qualität, alles innerhalb der begrenzten Bandbreite und des verfügbaren Speicherplatzes auf Konsolen. Das ist die Art von Dingen, die Sony für die PS6 evaluieren sollte, und ein Unterfangen wie

Amethyst stellt sicher, dass das Erreichen einiger dieser Ziele in diesem Zeitrahmen machbar ist. Ebenso deutet die Ankündigung einer Partnerschaft dieser Art darauf hin, dass Sony weiterhin auf AMD für ihre nächste Konsolengeneration setzt, da die wesentlichen Vorteile in den nächsten paar Jahren nicht verfügbar sein werden.

Neben der PlayStation 6 gibt es viele spannende Möglichkeiten für die PS5 Pro, während die Entwickler sich mit den neuen Fähigkeiten der Konsole vertraut machen. Es gibt sicherlich Potenzial für fortschrittlichere RT-Implementierungen sowie verbesserte Iterationen von PSSR, die gleichmäßigere gute Ergebnisse erzielen. Es besteht auch die Möglichkeit, weitere Verbesserungen beim Ausführen von Spielen unter Rückwärtskompatibilität vorzunehmen, wenn Sony ML nutzen möchte, um die bestehende Spielbibliothek zu verbessern.

Insgesamt war es faszinierend, mehr über die PS5 Pro zu erfahren, und wir empfehlen Ihnen, unser Interview mit Mark Cerny und Mike Fitzgerald zu lesen, um mehr Details zur PS5 Pro, ihrer Entwicklung und dem Potenzial für zukünftige Verbesserungen zu erhalten.