从硬体层回顾第八代游戏机的变革,并展望新世代游戏机架构与发展性

从硬体层回顾第八代游戏机的变革,并展望新世代游戏机架构与发展性,第1张

虽然微软从第六世代游戏才以初代Xbox加入家用游戏机战场,不过第七世代的Xbox360藉著Sony的PlayStation3架构过于复杂、导致初期游戏开发不易而抢得内容先机,而今属于第八世代游戏机的XboxOne与PlayStation4也渐渐走向产品周期末期,市场也开始谣传下一代主机将于今年末到明年发表。

而XboxOne与Playstation4两款同在2013年底推出的主机,也正处于硬体与市场变革的交叉口,在发展过程的趋势相信也会影响下一个世代主机的规划与发展,除了硬体的架构延续与升级外,诸如游戏内容发行产业的变化,网路服务强化后的可能性等,这篇文章将自硬体层为起点探讨从第八世代游戏机到下一世代的变化与可能性。

游戏机自过往封闭的特殊架构转为趋近PC的硬体架构、并产生不同性能层级差异

或许受到避免容易被盗版的影响,过往的游戏机多半采用非PC的客制化硬体架构,不过在第七世代的时候,随着主机性能提升、又过于希望能透过新世代的3D技术带来全新的震撼,在当时有着高性能的PlayStation3大胆采用划时代的Cell处理器架构,虽然为其奠定在当时超高的基础,不过封闭开发环境与复杂的架构却在初期不仅是逼退、更逼死一些自行设计游戏引擎的游戏开发商。

到了后期由于商用游戏引擎的兴盛,使许多中小型开发商逐渐放弃自己游戏引擎的打算,纷纷选择容易跨平台开发的商用游戏引擎,才解决原本困扰著这些游戏开发商的基础开发环境,得以专注更多心力在内容创作上,不过这也是后话了,在商用游戏引擎获得广泛接受前,已有不少因为开发不出引擎而死在前浪上的游戏开发商。

照片为XboxOneX的ProjectScorpio核心

而在进入第八世代游戏开发,两家游戏商不约而同的由AMD夺得CPU与GPU的设计,以x86CPU架构搭配AMD的RonGPU,最终的结果就是近似于PC的硬体架构...好吧,基本上基础硬体架构跟PC已经几乎是一样,不过毕竟规划的时间点是至少五年以上,在当时考虑到成本、工艺与特性,还有当时游戏机的CPU分散运算,终究选择以嵌入式为主的Jaguar核心架构,而非主流PC的高性能CPU架构。

不过第七代游戏机的设计理念还是多少与开放架构的PC不尽相同,虽在这几年的演进,当前PC四核心处理器已经成为主流,也陆续有六核心、八核心的消费级处理器问世,但也因为开放环境,导致多数PC游戏并未真正顾及到4核心以上的多工运算,然而第七代游戏机不约而同选用八核心架构,以单一核心虽不及主流PC、藉多核达到理想的高性能表现。

使用趋近PC的AMD客制化x86+GPU方案是两款第八代主机的特色

这也使得一些先开发家用游戏机版本、而后移植PC的游戏作品、尤其是较吃资源的AAA游戏类型移植时,会需要比起原本游戏机处理器单核更高的时脉运作,才能达到同级的顺畅度,不过这也牵涉到游戏机的系统与PC特质不同,PC的系统本质还是以多工为主,而游戏机则以单工为主,使得游戏机可透过较低阶的硬体达到事半功倍的效果。

但第七代游戏机平台相较过往的游戏机架构已经是大幅降低相互移植的复杂度,毕竟过去光是独特的非X86CPU架构就已经搞死游戏引擎开发者,举例来说,纵使以当前高效能处理器搭配模拟器执行第六代游戏机的内容,亦可能无法达到流畅体验或是有相容性状况,然而当今游戏主机与家用PC的相互移植已经相对容易。

除了硬体共通性之外,微软的XboxOne的系统底层也转以基于Windows10的特别版本,在通用API与系统底层特性下,也使游戏开发的通用性大幅提升,至于PlayStation4的系统也是基于Unix的修改版,亦以针对x86核心特性最佳化。两者有志一同的情形,亦降低跨平台游戏开发的困难度。

如果届时第九代游戏机上市真如市场预期持续使用AMD的客制化方案(至少Sony已经确认将采Zen2+与Navi架构),也能够使游戏的向下相容变得容易,因为虽然CPU与GPU不尽相同,但基本指令集的向下支援是有延续性的,以PC平台的观点来看,下一个世代的主机更像是跨了一个世代的电竞PC游戏机。

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当然因为硬体效能的变化与架构升级,届时市场上应该会呈现同一款游戏跨第八代与第九代主机、以视觉效果与流畅度(例如更丰富的特效、HDR与可能的光线追踪支援)进行差异化,但同时在发展一段时间后,当第九代主机步入市场成熟期,将会渐渐从双平台转向针对第九代主机开发。

出现两种不同层级性能的游戏主机是第八世代主机的特色

不过在第八世代游戏机比较独特的变化,应该就是游戏机开始分为高性能与一般版本,同时在内容体验做出差异化,不像之前的世代改版是将主机微缩、轻薄化,这也是拜第八代主机的硬体架构基于弹性较高的PC式设计,能够遵循PC硬体、半导体制程等弹性化的强化性能,同时又由于平台架构一致性,不因此造成内容开发者的困扰。

若以此推测,下一个世代的游戏机亦相当有可能采用针对不同层级性能的双版本发行,或许第一波的机型以FullHD到QHDHDR为重点,高阶机种则锁定4KHDR甚至到足以执行8K内容的性能,只是会否在第一波产品问世就推出双版本?亦或如当前第八世代是在第一版主机推出一段时间后再行推出强化版。

网路服务强化也加速储存媒介的变革

少了库存与物流、数位下载,线上商店常透过促销吸引消费者

在游戏机产业发展当中,确保游戏内容不会被轻易盗版几乎是有志一同的,初期的专属卡匣设计级是一例,而当游戏机产业在第四代末期与第五代开始转移到光碟媒介,当时游戏商仍为了避免被盗版,采用特殊的光碟工艺做为防盗版,直至当前的第七世代游戏机推出,光碟机也仍为主要的游戏内容载具。

在PlayStation3与Xbox360时代,为了因应庞大的游戏内容,主机内建有传输速度更快的硬碟用于预载内容,同时因应主机的连网功能,当时就已有数位版游戏的存在,只是碍于当时网路频宽、硬碟储存容量与发行商心态等情形,数位版本游戏还未能成为市场主流。

不过随着网路频宽升级,以及游戏开发商发现网路加值服务的商机,第七世代主机推出后,PlayStation4与XboxOne也有志一同的强化数位服务与数位下载平台,不过最关键的是许多发行商看到数位发行能够降低光碟库存成本以及免却与通路拆帐,也越来越积极投入数位发行领域。

主机随机游戏多半改为数位下载而非实体光碟

另外,透过数位发行对玩家也有许多优点,除了不需更换光碟即可马上启动游戏外,毕竟数位发行可借由网路管控的方式,让玩家在游戏上市前预先下载安装,在游戏正式发行时间即可马上游玩,不过就没办法像实体游戏片由于仓储与物流而享受提前偷跑的 *** 。

在少了实体光碟与库存压力下,游戏发行商也更能针对数位版游戏进行弹性的促销,有时也会产生数位版售价大幅低于实体版的情况;同时微软与Sony也为了鼓励消费者订阅数位加值服务,亦透过定期提供免费游戏的方式作为手段,消费者亦也渐渐能够接受数位发行版本。

各家厂商在下一代游戏机的布局势必更加重线上平台的经营,除了加重线上内容直接购买,更高度的社群整合、直播串流以外,也势必会将云端串流游戏整合。不过下一个世代对传统玩家而言,最头痛的恐怕是实体内容的存废。

XboxOneS1TBAllDigitalEdition挑战市场对无光碟机的纯数位下载主机的接受度

微软亦在稍早公布第一款完全采用数位下载的XboxOneS1TBAllDigitalEdition,取消光碟机设计,仅能透过网路下载方式取得与执行游戏,一方面可视为微软试图透过取消光碟机再度降低成本,但也可视为微软的一项试验。

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同时也有谣传指出微软下一代游戏机低规版本可能舍弃光碟机,以战略性质推测,高阶机种虽然仍保留光碟机,重点恐怕不是放在执行游戏片,而是着重在保有强化版家庭娱乐中心定位价值,但由于游戏市场的独特性,下一代游戏发行较有可能的是加重数位版本发行比重,然而不会即刻将实体游戏给放弃掉。

游戏数位发行与线上购买内容已经是趋势,但不至于短期全面舍弃实体光碟与通路

但也要注意的是游戏店较影音出租店机能性来的更多元,除了游戏外,销售周边硬体也是游戏店的价值,同时即便走向无实体游戏片化或是降低实体游戏发行,对部分不便使用信用卡、或是不想在网路上使用信用卡支付的消费族群,游戏店还是可提供如储值点数、数位游戏下载序号等,且游戏发行商也不可能激进的断然放弃经营已久的传统通路。

当然实体游戏片还保有收藏与可二手交易的价值,这也是许多玩家在乎的,但也有不少想在迅速玩到游戏的玩家不想等待收实体游戏的时间,也转入数位版的怀抱;但许多独立制作游戏考量到实体通路发行成本,以及游戏实体内容并不大,数位发行就成了最初期的重要手段,即便是大型发行商,亦发现数位销售预与俱增,也强化在数位平台上的行销与推广。

若考量到下一代数位发行的规模即将增加,为了维持消费者对二手市场的需求,虽然若开放数位内容所有权转移,也需要面对是否会更容易引发盗版内容产生,在第九世代游戏机即将诞生之际,也会更强化数位发行之余但以当前的趋势,绝对也有必要针对如何在数位内容的拥有权移转找出一套办法。

SSD降价后有望取代传统硬碟,NVMeSSD会是高阶机种标配吗?

在第八世代游戏机规划时,SSD的单位成本仍相当高,当时考虑到单位容量与空间应用,使用传统的SATA介面2.5吋硬碟,以2013年的时间点并思索游戏机的成本与售价,还有当时使用的CPU架构为原本用于低功耗产品的Jagrar核心,采用2.5吋硬碟也是合情合理的选择。

不过随着两款主机开放透过USB外接储存之后,实际上以当前USB3.0介面的传输速度已经与机内的SATA差异不算大,但由于SSD的价格与容量成本在开放USB外接储存时仍非多数消费者愿意负担,当时还较少看到讨论将2.5吋传统硬碟置换成SSD的案例。

然而近一年SSD的单位成本随着NAND价格回稳、新技术不断推陈出新,也逐渐变成消费者能够接受的价格,不少游戏机玩家尝试以SSD置换内建传统硬碟或是透过USB外接SSD,不难感受到在一些大型游戏的加载速度有明显的提升,只不过现行两款第八世代游戏机改版时间点也还是SSD价格偏高之时,现时应该不会推出预载SSD的新版本。

当前的游戏机仍采用传统2.5吋硬碟

但随着第九世代主机开始规划,应该也会从当前的2.5吋传统硬碟转向SSD固态硬碟产品,尤其M.2介面的SSD远较传统硬碟的空间应用更佳,现行2.5吋硬碟的空间至少足以容纳两条M.2SSD,且较为长条型的设计又可让主机的主板、机体机构设计更有变化性,例如将储存子板力起,或是预留第二条可扩充M.2SSD的空间等。

若能在硬体架构层直接使用基于PCIe的NVMeSSD,即便是当前较为平价的版本,也相对SATA介面SSD有更高的性能,同时价格差也逐渐缩减,也不排除如笔记型电脑一样采低阶机型使用SATAM.2介面、高阶机种使用NVMeSSD的可能。

Sony架构师在谈到下一代PlayStation硬体设计时,已经直接明示会采用超高速的SSD作为储存媒介,不过仍不确定Sony在下一代的游戏机会否在第一波就推出双版本,或是如PlayStaton4初期仅有单一版本,后续再分为两个层级的版本。至于传出可能推出双版本的微软,就有可能采用高阶搭配高速SSD、平价版使用SATASSD压低售价的作法。

当前世代由FullHD进化到准4K,而下一个世代游戏机会从4K迈向8K吗?

不知是否有人还记得,在推出当前的第八代游戏机时,AMD、Sony与微软皆将4K做为卖点,不过最终的状况是确实具备4K解析度输出与4K影片播放性能,但硬体性能仍不足以负荷AAA4K游戏所需,多以解析度升频方式达到4K输出,到后续硬体更新后的PlayStation4Pro与XboxOneX才勉强能够接近4K内容。

当然这也是这两款游戏机推出的时间点,纵使是当时最高阶的PC硬体也还未能达到AAA4K游戏的性能,更不用说硬体仅有当时中高阶GPU的游戏机,当然游戏机的好处是透过统一硬体架构与专为游戏执行最佳化的系统,还是能较类似性能的PC硬体有略为流畅的表现,不过难掩硬体先天体质不足的状况。

随着即将问世的下一代游戏机,各种传闻中的硬体架构也逐渐浮上台面,目前较为可信的是核心架构将转移成AMD高性能的Zen架构,搭配AMD新世代中高阶GPU架构Navi,另外传闻微软考虑市场玩家不同的需求,有可能直接推出两个不同等级的硬体,一者针对一般画质的FullHD到4K解析度,一者则是锁定追求高品质的4K玩家的高性能主机,一如当前的XboxOneS与XboxOneX一样。

无论如何,到了下一代游戏机,可推测的是硬体肯定较现行主机进步许多,不过随着微软制定的DX12加入许多新的元素,尤其包括光线追踪DXR的出现,对于下一代游戏机的硬体也会有新的要求出现,推测较为平价的版本虽仍可到原生4K游戏,但在特效方面会较为折衷,而高规版本则可获得包括4KHDR与一定程度的光线追踪效果。

然而现在内容市场也在强调将发展到8K,不过以当前硬体的性能暂时还无法达到原生的8K游戏,但应该有机会内建8K的视讯编解码器,届时除了可播放8K内容外,会否将其应用在游戏内容升频?而游戏机制造商会否把一部分支援8K当为卖点也是值得关注的。

对第八代游戏机而言,初期游戏内容未达4K、但仍可播放4K影片

只不过就如同当初进入第八世代游戏机谈论4K的情况类似,或许8K游戏有可能在第九世代游戏机的生命周期内出现,但在此之前还要面对一大段过渡期,尤其以目前除了传统SDR内容外,结合4K与HDR的内容应该会是进入8K前相当重要的一次变化,可想见下一代游戏机初期应该会以能够流畅执行4KHDR内容作为首要。

但在Wired的PlayStation5硬体架构访谈中,也暗示PlayStation5是一款8K游戏机,不过若考虑到8K所需的条件不光只是运算力,还包括充足的VRAM,若要考量到主机售价与成本,还很难确定8K到底是指真正原生8K游戏或是可进行8K影片解码。

不过若硬体规划确实想以执行8K游戏作为目标,恐怕游戏开发者也难以跟上,主要的问题还是在于当前光是开发4K游戏就不是那么容易,因为要考虑包括内容物件贴图的精细度,还有如何在主机环境进行性能的 *** ,但若下一代游戏机加入AI相关技术,也是有可能让游戏开发商维持4K内容开发、透过AI达到8K的境界。

展望未来但还有点远的串流技术

第八世代主机的特色之一是提供直播与区域网路内串流的能力

在近期,游戏业界也掀起一股透过云端与串流方式提供玩家跨装置游玩的风气,当然这并非新概念,在NVIDIA于2012年GTC大会推出GPU虚拟化技术后,2013年即有业者着手规划云端游戏服务,而NVIDIA的GeForceNow服务亦已行之有年,不过关键还是在云服务的网路不确定性与延迟,然而随着5G服务即将上线,云串流游戏也再度成为火热议题。

不过在提到透过云服务的串流游戏前,在当前第八代游戏机已经提供串流游戏的功能,只不过受限频宽与网路延迟等特性,是以处在同一个区域网路作为条件,让玩家可透过其它型态的载具将游戏内容串流病进行远端游玩,XboxOne也在近期的更新提供PC的反向串流功能,能让房间的PC游戏倒过来串流到客厅的XboxOne上并透过控制器操作。

拜当前第八代游戏机所使用的硬体设计,在PlayStation4与XboxOne等第八世代游戏机所使用的处理器,皆内建有硬体的编解码器,透过将游戏的影像讯号以即时编码的方式进行压缩,再透过进行接收的装置端的解码器解码,并且接收从远端装置的控制讯号,然而这样的模式也挑战网路的稳定与延迟,故第八代游戏机多只允许区网式的远端游玩。

订阅型串流游戏乍看美好、但伺服器与网路品质仍是最大门槛

至于未来的云串流服务则是进一步透过云端伺服器的方式作为游戏机主体,透过网路串流的方式为玩家提供串流服务,,然而届时也将挑战消费者网路服务的品质,不过也由于网路串流方式,消费者可像是当前订阅影音内容一样订阅串流游戏服务,

当前微软亦以发表名为ProjectXCloud的云游戏服务,不过微软并未因此宣布要放弃传统游戏机概念全面转向云端化,这不光是微软已有游戏机的包袱而已,实际上这也是为接下来推广云服务与持续耕耘游戏机领域保留空间。

微软谈ProjectxCloud:微软云端游戏部门负责人谈ProjectxCloud定位:并非取代游戏机而是提供更多选择

云端游戏所需的条件包括主机端与网路端,透过在云伺服器架设主机后,再透过网路把内容串流到玩家手上,乍看下与当前居家的串流好像类似,然而毕竟网际网路环境与自家的区域网路相当不同,牵涉到网路频宽的稳定、延迟等,尤其若要让消费者透过行动装置游玩,消费者亦可能借由行动网路方式,若以当前第四代行动网路的延迟难以达到流畅的双向互动。

从区域网路串流跨到网际网路串流游戏之路还相当漫长

云串流游戏硬体架构与概念早已有雏型,但网际网路与行动网路频宽与延迟的问题还未解决前,各家厂商持续到今年才开始高谈阔论并打算付诸实现,其中一个关键是行动网路将迈进有更低延迟的5G服务,但这也意味着若使用当前4G服务,恐怕延迟状况仍难提供玩家几乎无延迟的动作游戏体验,先前海外媒体试用Google的Stadia,也表示网路延迟使得体验还是难以像家用主机般的顺畅。

网路服务一向是有双面刃的性质,透过网路使得许多传统服务得以随时随地使用,不过实际游戏与影音串流服务或是观看直播最大的不同还是双向互动,毕竟在内容直播环境下仍与广播环境相同,是观众单方面收看直播者的内容,若中间产生延迟并不大幅影响过程与体验,但游戏则是扮演操作者的角色,除了接收服务端的画面,操作者也要根据内容进行讯号输出。

目前微软在战略上也是先将ProjectXCloud作为与游戏机互补的策略,若玩家喜欢流畅的体验,家用主机还是最稳定的选择,但若是想要随时随地游玩,或是游玩的内容不那么强调即时性(例如传统RPG、AVG或是战略游戏),就可考虑使用订阅云串流服务,只不过第九世代后是否还会继续发展实体的高性能游戏机则不得而知,毕竟那应该又是一个新的十年了。

家用游戏机的世代划分至今还有争议,不过一般还是按照发售时间作为标准。

第一世代:1972~1977

代表:Odyssey游戏机

感谢电子工程师拉尔夫·贝尔(Ralph·Baer)为游戏产业作出的杰出贡献。Odyssey游戏机于1966年开始研发,1972年正式发售。该型游戏机使用类似于磁盘的游戏卡带驱动。游戏画面还要靠在电视屏幕上贴一张膜,而且画面简单,没有音效。即使如此也迈出了家用视频游戏机的第一步。

第二世代:1977~1983

代表:Atari 2600、SG-1000

雅达利公司于1977发行的Atari 2600是史上第一部真正意义上的家用游戏主机系统。也称得上是现代游戏机的始祖。

SG-1000:1983年SEGA(世嘉)推出SEGA-1000(也有后续机型),在与FC红白机的竞争中败下阵来,为第二世代主机画上句号。

第三世代:1983~1988(8位机时代)

代表:Family Computer、Master System

Nintendo(任天堂)于1983年推出的 Family Computer(红白机、FC、NES指的都是这玩意儿 )使任地狱在美国游戏产业遭受Atari Shock(雅达利冲击)萧条后成为世界游戏产业新主导者和开创者。SEGA为对抗任天堂FC,于1985年发行Master System,败北。

第四世代:1988~1994(16位机时代)

代表:Mega Drive、Super Famicom

1988年世嘉开始发售16位元机 SEGA Mega Drive(世嘉至强驱动器),第四世代开启。为应对世嘉开启的16位元时代,Nintendo于1990年发售Super Famicom(超级任天堂)

第五世代:1994~2002

代表:SEGA Saturn、PS1、N64

在前两次主机战争中完败于任天堂的世嘉为一转颓势,于1994年11月发售32位元机SEGA Saturn(SS、世嘉土星)殊不知半路杀出个林妹妹,世嘉土星发售仅一个月。1994年12月Sony(索尼)Play Station one(PS1)闪亮登场。任天堂很偏执,于1996年发售64位元……卡带机 Nintendo 64。

第六世代:1998~2004

代表:Dreamcast、PS2、NGC、X-BOX

1998年,还是世嘉,推出Dreamcast(蚊香机) 家用游戏机第六世代来临。(PS:世嘉还是挺厉害的四五六世代的开创者啊)但很可惜Dreamcast 并没有挽回败局,2001年停产后SEGA退出了家用游戏机的历史舞台。

2000年,在上一次主机战争中完胜的Sony再次发力,强势推出PS2,并创下了至今一亿五千万台的销售记录。索尼大法开始席卷全球。

2001年推出NGC,且其富有创造性的外设无线手柄 WaveBird也一同问世。看到全球游戏产业生机勃发和索尼赚得盆满钵满,Microsoft(微软)也想分一杯羹。于是在2001推出X-BOX。

第七世代:2005~2013

代表:X-BOX 360、Play Station 3、X-BOX 360

2005年Microsoft推出 X-BOX 的后继机型 X-BOX 360。Sony为对抗Microsoft而推出的PlayStation 3。

Wii:2006年任天堂把体感系统引入家用游戏机(任地狱简直就是世界的主宰),Wii出世。家用游戏机市场进入Microsoft、Sony、Nintendo三足鼎立之势。

第八世代:2013~2017

代表:Wii U、X-BOX One、PS4

2012年底任天堂Wii U正式发售。作为Wii的后继机型,Wii U不仅兼容Wii的所有外设配件,又双叒创造性地搭载了触摸屏手柄。Sony于2013发售的Play Station 4及其后继机型。

Microsoft也于2013推出的X-BOX 360后继机型X-BOX One。

第九世代:2017~?

2017年任天堂家用机、掌机一体化企划产品Nintendo Switch 问世。


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