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[新闻] 【原创】Digital Foundry关于Xbox天蝎情报的要点翻译【更新第三篇】

Nemo_theCaptain

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1^# 大中小发表于 2017-4-6 21:59 只看该作者

【DF在4月7日更新：微软的Andrew Goossen澄清，Xbox One从一开始就内置了指令处理器功能，这种D3D12植入支持所有Xbox One，已经发售的游戏早就在用这个技术了。D3D12游戏出现后，微软重新编写了GPU指令处理器的前端。渲染overhad减半也是已经发售的游戏就存在的情况。改善幅度有多大取决于具体的引擎和内容，不是所有游戏都能达到这种幅度。天蝎的指令处理器增加了额外的功能和可编程性，功能强于原版Xbox One和Slim，微软计划在未来发挥这个优势】

《深入叉盒：天蝎硬件揭幕》

上周，DF受邀来到微软雷特蒙德总部，看到了还是早期原型机状态的天蝎，但这台原型机已经可以输出不错的画面了，不过因为这不是零售机，因此最终配置可能还会发生变化。

现场展示的Demo是废渣6，轻松实现了原生4K加60帧，甚至还有余力提升特效，对于1080p用户，天蝎也有一定的提升。

作为升级版主机，天蝎的目标自然很明确，4K输出，HDR色彩，和原版相当或更高的帧数，以及更好的空间音效。

AMD开发的新SOC被称为“天蝎引擎”，微软的团队使用名为PIX（Performance Inspector for Xbox，Xbox性能检查者）的工具对显卡进行扫描，针对原版Xbox One能实现900p或更高分辨率的游戏进行显卡分析，这些游戏在天蝎上可以轻松实现4K。以此为理论基础，微软与AMD在SOC领域展开了深入的合作。

通过PIX工具，微软对硬件需求进行反复测试，推理出一个最平衡的配置，第一方的开发者参与了PIX测试，推测出Xbox One最常见的游戏实现4K需要什么指标，指标包括CU（Compute Unit，即AMD的流处理器簇）数量、频率、内存带宽、显卡后端规模、硬件Shader引擎数量、缓存尺寸，以此为基础推导出一个平衡的配置。

▲天蝎的SOC，已经处于最终状态了，台积电16纳米工艺，70亿晶体管，40个CU，以及很多其他的东西

这些其实都是几年前的过去时了，那时候还不存在任何实体硬件，通过收集的数据，微软可以向AMD提出更确切的定制芯片要求。微软表示他们对AMD的架构以及自己的游戏非常熟悉，他们的分析深入到了内部请求序列、缓存、FIFO，对于整个流水线十分了解，如果处理器的某个功能区过小，造成了瓶颈，查明后，这一部分就会被放大。

最终诞生的就是这颗SOC，有效规模为40 个CU簇（总共44CU，屏蔽了4个），频率为1172Mhz，其中的很多细节与DF在1月末的推测相似，但DF之前对频率的预测略显保守了，同为6T解决方案，微软选了几个方案里规模最小、频率最高的一种。要实现高频率需要一个更好的散热系统。RX 480的最高Boost频率仅比天蝎显卡高94Mhz，CU少了4组，但依然需要一个强力散热器维持这一频率。

天蝎显卡的Shader引擎处理器数量翻倍，再加上频率的提升，多边形和矢量处理效率提升了2.7倍。再把渲染的后端翻倍，又能提升2.7倍的像素填充率，显卡的L2缓存翻了四倍，有利于4K表现。

除了6T浮点性能，天蝎在架构上还有一些提升效率的设计。在4K时代，贴图和分辨率变得更大，对带宽的要求更高，天蝎的6T显卡需要超过300GB/S的带宽。最终微软选择了384位GDDR5内存，共12块，容量为12GB，每一块为32位，频率为6.8GHz，提供326GB/S的带宽。

原版Xbox One没有的DCC（色彩压缩）系统也加入了天蝎，用于节省带宽。12GB内存中，游戏可用容量从5GB提升至8GB，系统可用容量从3GB提升至4GB，多出来的那1GB让界面（Dashboard）运行在原生4K分辨率下。硬盘容量为1TB，带宽增加50%，可加速读盘效果。

▲天蝎并没有使用GDDR5X内存或ESRAM提升带宽，而是直接通过GDDR5满足需求

就和1月末DF爆料的文档一样，天蝎放弃了ESRAM，因为内存的带宽已经超过了ESRAM，虽然GDDR5的延迟更高，但更强的带宽和更好的显卡弥补了这一点不足。

CPU方面，很多人猜测天蝎使用了最新的Ryzen，但DF始终对此表示质疑，考虑到天蝎计划的时间线，以及8核CPU的微软官方声明，天蝎用的应该是提频捷豹，8个核心，4个一组，L2缓存共4MB，频率2.3Ghz，这样可以实现游戏的100%兼容。

新的CPU频率提升了31%，还有大量定制功能用于降低延迟，提高效率。APU这一形式可以提升CPU和GPU的沟通效率，还有其他的硬件减负方式，一部分是原版Xbox One就有的，一部分是原创的，显卡得到了升级，提供新能力——空间音效（spatial surround），在目前已有的7.1声道中加入了更多“重量”成分。天蝎还新增杜比全景声（Dolby Atmos）技术，这一技术还可以通过耳机实现微软专利标准HRTF（Head Related Transfer Functions，头部相关传输函数，一种音效定位算法），该标准由Hololens团队研发。因为APB（audio processor block，音频处理模块）这部分硬件和原版Xbox One基本相同，也就是说，现存的所有Xbox One都可以通过固件升级得到这些新的声卡功能。

▲天蝎的主板部件通过特殊的方式与处理器焊接，提供了额外的效率和高频率，这一设计名为“Hovis方案”，取自设计这一方案的工程师之名

天蝎更大的改进在于显卡的“指令处理器”（command processor），这一部分从CPU接受指令，打包后送往显卡核心。Direct3D 12的指令被原生内置在指令处理器中，大幅降低高延迟的API请求，明显提高CPU到GPU的效率。

Draw Call指令是CPU最繁重的任务之一，在传统流水线中，CPU需要传输上千，甚至上百万的指令，有了这个硬件级的减负指令控制器，任何Draw Call都可以浓缩在11条指令内，改变状态则只需要9条。

对于那些在Xbox One上熟练掌握了Direct3D 12的开发者而言，CPU的渲染overhead因此减半，驱动层在流水线中变得非常薄，这是显著的进步。

【DF在4月7日更新：微软的Andrew Goossen澄清，Xbox One从一开始就内置了指令处理器功能，这种D3D12植入支持所有Xbox One，已经发售的游戏早就在用这个技术了。D3D12游戏出现后，微软重新编写了GPU指令处理器的前端。渲染overhad减半也是已经发售的游戏就存在的情况。改善幅度有多大取决于具体的引擎和内容，不是所有游戏都能达到这种幅度。天蝎的指令处理器增加了额外的功能和可编程性，功能强于原版Xbox One和Slim，微软计划在未来发挥这个优势】

再次澄清，天蝎的CPU不是Ryzen，但是微软的Xbox团队对此并不怎么在乎，他们认为，通过定制部件就足够达成设计目标，因为天蝎毕竟是一个面向消费者的量产机，需要保持性价比的平衡，定价不能太高。

天蝎的SOC面积为360平方毫米，晶体管数量70亿，在结构图中，左侧四个Shader引擎占了主要面积，每个Shader引擎包含11个CU簇（屏蔽1个，剩下10个有效）。右侧则是两个CPU组，剩下的边缘则是内存控制器。

天蝎还整合了AMD最新的硬件编码器，DVR功能提升至4K 60帧水平，而且使用了次世代的HEVC编码，还可以录制Full HDR视频。新增的回溯屏幕录制（ retroactive screen capture）功能允许你逐帧截取视频中的某一张图片。

输出标准采用HDMI 2.0，这样才能满足4K 60帧和HDR。为了满足各种需求，天蝎同时支持三种不同的内部分辨率——游戏的原生分辨率、界面分辨率和视频播放分辨率。1080p的电视可以使用4K超采样增强画质。微软还规定，天蝎的游戏帧数任何情况下不得低于原版Xbox One。

功耗和散热方面，Xbox One的每一块芯片都处在最佳能耗比状态，这样可以避免很多麻烦。借助名为“Hovis方案”的特殊焊接方法，每一块SOC从台积电出厂后都带上了各自的功耗档案，主板与芯片之间的整合度更高，即使如此，SOC的热量依然不小，微软采用了一个对于主机前所未有的散热方案。

▲蒸汽抽风式散热，对于主流级消费产品还是头一遭，之前只有GTX 1080和1080 Ti这种高端PC显卡用过

简单来说，在蒸汽抽风散热方案中，真空管里的电解水会吸收热量，然后气化，将热量从热点移走，这一方案的效率很高，但想要最终把热量排出机箱内，原来的风扇已经不够用了，为此他们定制了一个新的离心风扇，类似汽车的增压器。

微软向DF展示了当前的样机，采用简洁、合理、模块化的设计，填充了机箱的大部分空间，硬盘放在了吸收振动的减震器上，这样可以减少数据丢失概率，4K蓝光光驱和Xbox One Slim基本相同，做了少许修改。

天蝎同样采用了内置电源，245瓦即可满足需求，机箱背后与Slim相同，使用8针电源接口。因为接口与Slim相同，天蝎无法直连Kinect，需要额外的USB转接器，但HDMI输入接口依然得到了保留。最终的形态会在E3展出，DF认为，它会给人带来惊喜。

微软承诺，从性能的角度来讲，原版Xbox One上900p和1080p的游戏，天蝎可以原生4K运行。眼见为实，他们向DF展示了Demo。负责讲解的人是Turn 10的软件工程师Chris Tecton，展示的游戏以废渣6为基础，Demo属于压榨型演示，车手数量、AI和物理全开，在4K分辨率下锁定60帧运行，选择原版Xbox One的特效水平，显卡的占用率仅为66.19%，即使把特效调整成PC的全开档次，显卡占用率依然只有88%。

当然，废渣不能代表所有游戏，不过这个Demo从第一天就能正常运行，第二天就调整到了演示的水准，并没有花太大力气，给Turn 10更多的时间，他们还能做到更好。DF认为既然是展示，微软就一定要拿最好的例子来展示，但微软表示Turn 10的这个例子并非“特挑”，考虑到Demo只做了两天，显然这还不是天蝎最好的水准，剩下的就等待E3吧

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《天蝎提升Xbox One和Xbox 360游戏的五种方式》

升级版主机向下兼容有两种方式

PS4 Pro采用的是一种降级模拟方式，显卡规模正好是标准版的两倍，因此只要屏蔽掉一半就可以完美兼容，但这也意味着一半的显卡性能在没有Pro补丁的游戏里无法得到利用，即使是Boost模式也是如此

天蝎选择的则是更复杂的方式，标准版Xbox One可以运行的游戏，天蝎都能运行，包括向下兼容的Xbox 360游戏，理论上而言，运行任何作品，即使没有补丁，天蝎也可以充分发挥自己的全部性能，但看了下文你会知道这只是理论上，实际情况没有这么理想。

天蝎有五种方式提升效果，这五种方式适用于Xbox One游戏，以及提供兼容的Xbox 360游戏，当然这里主要说的是没有专用补丁的游戏

1：更稳定的帧数，消灭画面撕裂，但不能把锁30帧的游戏变成60帧，无法突破原版帧数上限（上面那张图左侧是Slim不是天蝎，天蝎的提升会更大）

2：在动态分辨率的游戏中，把分辨率始终维持在原版的最高分辨率，但无法提升至4K，因为原版不支持4K。

3：更好的贴图过滤，4X AF全部升级为16X AF（上图为PC版废渣6对比）

4：天蝎专用的系统级DVR功能，通过HEVC编码实现4K 60帧后台录像，并且不影响游戏流畅度，即使是1080p的录像，也会利用HEVC实现超高码率。天蝎还可以实现DVR视频的逐帧播放和截图，但这个功能不支持4K视频，不过没有4K分辨率的游戏也用不到4K的DVR。

5：更快的读取速度：CPU频率提升了31%，有助于读盘的IO工作；硬盘读取速度变快，读取4K贴图时的带宽提升了50%，对于不支持4K的游戏也能起到加快速度的作用；游戏可用内存从5GB提升到8GB，多出来的3GB可用于缓存，让重复的IO工作留在缓存区里，加快效率。

有极少数的游戏同时开启五个提升效果会导致Bug，这一点与PS4 Pro的Boost模式类似，为了保障这些游戏的正常运行，微软会关掉部分提升效果，因此有极少数游戏无法同时开启五种提升，有时甚至需要为此关闭部分显卡流处理器，就像Pro那样。

http://www.eurogamer.net/article ... ames-will-be-better

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《DF社论：天蝎将主机推向新级别》

通过与微软的交谈，DF认为，天蝎与原版Xbox（或Slim）的价格差距，会比PS4 Pro和原版PS4更大。考虑到PS4 Pro的首发价格为399刀，而天蝎比PS4 Pro的处理器更大、增加4GB内存、更快的硬盘、4K蓝光光驱、高端散热，天蝎售价更贵是可以预料的，DF的预测是499刀。

天蝎仅仅是个代号，正式名称还没有揭晓，但微软强调“天蝎是Xbox One家族中的一员”，那么正式名称八成是“Xbox One XXX”吧。

在前往雷特蒙德之前，DF自己对天蝎的了解也不多，6T显卡浮点是官方确认过的，12GB内存是他们通过去年E3照片猜的，但是猜对了，增加的内存可以提供更清晰的贴图。但是显卡方面，DF以为天蝎会选择一个大面积低频率方案，结果正好相反，微软逆流而动，选择类似PC的低面积高频方案，DF认为这是一个不错的成就。

让我们认真看待一下微软的官方声明，原版Xbox One的1080p游戏没理由无法在天蝎上原生4K，废渣Demo就是最好的证明。但是更值得注意的，是那些原版只有900p的第三方游戏（PS4版基本是1080p），微软表示他们对于这类游戏参与了更多移植工作，应该能做到原生4K。至于那些原版900p都不到的游戏，微软则试图利用棋盘渲染等方案实现插值4K。

最大的问题在于，在分辨率（这一点天蝎毫无疑问高于PS4 Pro）之外，二者的画面实际观感有多大区别？PS4 Pro利用棋盘渲染、高级抗锯齿、临时超采样、动态分辨率等等技术竭力拉近插值4K和原生4K的差距，但换个角度来看，PS4 Pro在这方面离完全成功还远得很，太多1440p游戏，真正值得称赞的，2160p加HDR游戏太少。至少在分辨率和帧数这两大指标的比较上，原版PS4是压着Xbox One的，天蝎在这方面有希望压制PS4 Pro。而且，不要低估多出来的内存，在古墓崛起等游戏中，即使你用4K超采样把画面缩到1080p输出，4K贴图的有无依然可以造成明显的差距。

▲最终版天蝎的主板照片

在PC领域，最接近PS4 Pro的显卡是RX 470或者降频的RX 480，都是主流PC显卡，RX 480还可以通过超频把浮点提升到6T。然而，理论浮点数不代表一切，比如PS4 Pro的很多新一代插值相关的奇技淫巧在PC上是不存在的，只有少部分PC游戏以软件形式提供了这些能力。DF希望这一情况得到迅速改变，但事实是，主机可以提供一些效果不错的插值4K渲染，保障了主机的性价比。

微软保证天蝎的6T表现要比PC上AMD的6T显卡强得多，他们给出了几大理由，首先，天蝎的Shader编译器效率远胜PC。其次，在这个定制的特殊配置上，API可以提供更底层的硬件访问。最后，就是他们的优化软件PIX，这是主机专用的优化工具。

DF表示，从他目前了解到的信息来看，有一些证据表明，天蝎的原生4K表现可以和GTX 1070或Fury X级别的显卡相匹敌。新主机目前运行的一个Demo基于废渣6，特效相当于PC全开，实现了原生4K的锁定60帧，而这个Demo只花了Turn 10两天时间。DF在PC上用类似的设置测试了废渣6，GTX 1060出现了掉帧情况（而且雨天掉的很多），GTX 1070大部分时间稳定，只有激烈的雨天会掉帧，只有GTX 1080在各类测试中全程不动如山。这只是一个测试，两个程序的代码也不会完全相同，但这足以证明天蝎的实力，毕竟废渣6的PC版优化是饱受赞誉的，并非渣优化。

PC游戏需要进一步提升优化，才能提升4K的能耗比。如果原版Xbox One第三方的900p和1080p游戏在天蝎上也能达到第一方这种原生4K的水准，如果天蝎能够保持原生4K分辨率，与GTX 1070媲美，甚至更好，那么这样的成绩，对于一台主机而言，是相当不错了。

▲天蝎的规格全面压制了PS4 Pro，但几乎可以确定的是，其价格也会比PS4 Pro更高

Mike Ybarra，Xbox与Windows游戏平台联合副总裁表示，天蝎的目标有四大支柱：一是重新取得开发者的倾力支持；二是提供原生4K所需的性能；三是兼容老游戏，并且让老游戏运行更出色；四是让天蝎满足1080p用户需求。

说明白点，微软依然觉得普通Xbox One销量会比天蝎更高，普通版更适合1080p设备，但现在PS4 Pro风头正劲，即使是1080p用户也会购买PS4 Pro，微软也需要改变策略。去年E3，菲尔•斯宾塞表示天蝎基本是个专注于4K的主机，后来他又表示坚持1080p对于玩家有利有弊，DF认为这是一个正确的方向，因为在短时间内，换主机的概率远大于换显示设备。

关于PS4 Pro，一个批评意见在于，部分模式成了一些分辨率的独占。比如说，如果游戏提供了高于1080p的分辨率，那么1080p用户理应得到超采样功能，但有些游戏没有这个功能，哪怕部分索尼第一方游戏都没有。微软对超采样的态度则是强制性的，只要天蝎的游戏提供高于1080p的分辨率，就必须提供超采样，在内部分辨率提升的同时，帧数也不能比原版Xbox One更低，必须同等或更高，希望可以看到更流畅的帧数。

硬件层面，天蝎的输出芯片是Xbox One Slim的强化版，足够满足4K输出需求，通过在横纵两个方向采样六个点的高质量Lanczos过滤保障效果。相较原版Xbox One原生的1080p输出，天蝎经过超采样缩放的1080p画面细节更佳，抗锯齿和贴图效果更好。

微软对1080p超采样的坚持，实际上有利于所有显示设备用户。PS4 Pro有一些游戏提供的1080p高帧数模式，必须把输出设定成1080p，才能使用，比如无人深空和吃人大舅，如果你的PS4 Pro输出设定是4K，那你很可能干脆就不知道游戏还有1080p高帧数模式。至于天蝎，所有模式——无论是分辨率优先还是帧数优先——都必须提供给所有用户，无论他们用什么分辨率的显示设备。DF认为这是个明智的举措，希望PS4 Pro也能跟进。

DF认为索尼和微软的观点可能是有分歧的，去年的E3， Mark Cerny表示，在PS5之前以Pro的形式给PS4大幅升级CPU和显卡是有必要的。但是Mike Ybarra今天则表示，主机用户也希望能够以更快的速度获得更新的技术，这种潮流正在颠覆传统观念。

DF的观点是，Mark Cerny的看法更理想主义，更符合核心玩家的期待，Mike Ybarra那番加快主机更新的观念，则与主机产业的现实更接近。摩尔定律早就被拖慢了，每隔五年等来一个性能提升6至8倍的新主机，已经越来越不可能了，所以DF更期待频率更高，迭代式的升级，但DF同样不希望主机产业变成第二个手机产业，三至四年内新主机提升2至3倍，才是更现实，更符合当前潮流的做法。

主机提升性能有两种做法，一是创新性的架构，二是等待制程改进，前者还算有个盼头，后者已经越来越艰难了。PS4和Xbox One在2013年末首发，用的是28纳米制程，一个2011年PC显卡就已经采用的制程（译注：DF指的是Radeon HD7970在2011年末的纸面发布，但仅仅是纸面发布而已，真货2012年才发售）。升级所需的16纳米工艺直到5年后才实用化，而且估计如果没有16纳米，主机都无法升级。10纳米已经崭露头角，但很可能不适合主机，7纳米还遥遥无期。记住这一点，迭代式的主机升级，才能满足对新技术饥渴的玩家，但即使如此，一年两次或一年一次升级也是几乎不可能的。

中期升级主机的命运尚未可知，但4K显示设备这波升级，对于PS4 Pro和天蝎是个不错的机会，随着1080p设备逐渐被淘汰，微软会加快推出新主机的频率。对于那些今年持币观望、对4K犹豫不决的用户，DF推荐你们去看看地平线：零之黎明开启HDR后在LG 4K OLED或索尼ZD9上的表现，这是第一方强力画面搭配目前最强屏幕的组合，效果拔群。

结束对微软的访问后，DF基本确认天蝎从硬件角度而言是一台成功的主机。之前的Xbox One Slim就已经超越了DF对于“第二代薄版主机”的简单要求，Xbox团队似乎已经找回了感觉，天蝎可以说是一流的硬件，DF唯一没有探明的潜在问题只有噪音。Xbox One在技术上输给了PS4，面对索尼的成功，天蝎给出了正确的回应。就很多层面而言，这台硬件都把主机设计推向了新的级别，充满了对核心玩家的专注。

DF真正担心的则是另一个问题：天蝎的游戏阵容能不能配得上这副硬件。

http://www.eurogamer.net/article ... shed-to-a-new-level

For instance, while PlayStation 4 Pro cannot use its enhanced hardware to add features like supersampling at 1080P unless game developers specifically work to support it, Microsoft made sure that this would be supported at a system level in Scorpio. As a result, users will be able to choose between a performance mode that will run all the games better or a resolution mode that will use supersampling to increase image quality; that’s in addition to improved loading times, more stable frame rate, no tearing and improved texture filtering via anisotropic. And this will not only apply to Xbox One games, but also to Xbox 360 titles.

https://wccftech.com/penello-scorpio-huge-leap-ahead-console/

[ 本帖最后由 Nemo_theCaptain 于 2017-4-8 23:09 编辑 ]

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