Xbox Series X将显著改善延迟问题,微软发文分享背后细节

游戏时光VGtime    03-17 06:25

Xbox 官方博客刚刚更新了一系列博文,详细介绍了次世代主机 Xbox Series X 的新特性。其中一篇博文标题为《Xbox Series X:延迟该如何处理?》,介绍了 Xbox Series X 的工程师们是如何努力减少游玩主机游戏时的输入延迟的。

Xbox Series X将显著改善延迟问题,微软发文分享背后细节

有线手柄得到史诗级改进

从手柄按下按键,到动作反馈在显示器或电视上,也就是所谓的「端到端」,期间有许多相关部件会影响到输入延迟。Xbox Series X 的团队对每一个部件都进行了精细的调整,以确保操作的响应速度和精确性都处于最佳状态。

手柄上摇杆和扳机键的运动采用的是模拟输入,本世代手柄通常每 8 毫秒进行一次输入信号采样并传输到主机上,不管游戏是否要求输入信号,这个输入循环都会自顾自地进行。所以,有时即便玩家迅速调整了操作,但到游戏接收到按键状态的变化信号时为时已晚,在玩家改变操作的瞬间反馈到画面上的仍是玩家改变操作之前的按键状态。

这个解决方案的问题在于手柄采样与传输信号的循环与游戏的输入循环不同步,而在次世代主机 Xbox Series X 上,研发团队设计了一个新的解决方案。

Xbox Series X将显著改善延迟问题,微软发文分享背后细节

新的手柄会在游戏发起信号要求之前就进行采样并传输最新的输入信号,结果就是信号及时传输到位。研发团队将这个方案称为「动态延迟输入」(Dynamic Latency Input,DLI)。

无论是模拟输入还是数字输入,该方案将精确地保持手柄与游戏之间同步。最新的输入信号会在游戏有需求之前就到达主机,这样就能显著降低来自手柄的延迟。更重要的是,这个方案并没有牺牲电池寿命。

说起数字输入,按键就是一种数字输入,因为它只有 0 和 1 两种状态。本世代的手柄数字输入的采样率与模拟输入相同,但这也意味着采样率成为了按键反应速度的瓶颈。研究团队发现,游戏通常会插入和预测模拟输入,但对于数字输入则没办法用同样的招数。

为了解决这个问题,Xbox Series X 的手柄会不断地监测和传输按键状态的变化,游戏能够访问所有按钮的状态变化。Xbox Series X 团队为有线连接时的手柄实现了终极解决方案:一旦数字输入状态发生改变,数据就会传输,而不会再等待采样周期。

而对于无线连接的手柄,研究小组认为现有的无线广播协议优势太多(如兼容 Xbox One 配件、高带宽、低延迟、最多支持 8 个手柄同时连接以及音频 / 语音数据传输等),暂未找到更优的协议。不过,团队还是通过微调广播设计、最佳连接位置和减少重试,在一定程度上提高了传输性能。

在主机和电视上让延迟进一步下降

在手柄之外,博文也介绍了研发团队为降低延迟而对 Xbox Series X 主机本身甚至与游戏开发商合作进行的优化。

Xbox Series X 主机上的输入栈经过重新设计,以确保游戏输入速度、访问速度都更快,并消除了以往在游戏跑满主机性能时可能产生的延迟。

研发团队还授权游戏开发人员改进和优化游戏引擎产生的延迟。Xbox Series X 上加入了一种新机制,能让系统掌握每一个通过 HDMI 发送的帧的输入状态。

Xbox Series X将显著改善延迟问题,微软发文分享背后细节

得益于此,开发者在游戏开发过程中就能轻松测量和调整端到端的延迟,而不需要使用高速摄像机,这可是有史以来头一遭。通过解耦渲染和输入管线,Xbox Series X 还支持 120 FPS,因此游戏可以选择将帧率从 60 FPS 翻一番,从而缩短内部的延迟。

其中最重要的元素之一就是通过 HDMI 线缆传输的数据。微软是 HDMI 联盟的活跃成员,努力构建 HDMI 2.1 标准,以支持 Xbox Series X 在许多领域的重要功能,具体包括以下几项:

到电视的传输时间:HDMI 2.1 最高支持 4K 120Hz,能令帧传输时间从 16.6 毫秒降低到 8.3 毫秒,而且还不需要牺牲分辨率。这减少的 8.3 毫秒延迟,将令所有支持 HDMI 2.1 的电视和任意帧率下的游戏受益。

可变刷新率(VRR):当游戏错过帧,VRR 能以尽可能低的延迟显示结果。支持 VRR 的 120 Hz 电视通常有非常大的可变刷新率区间,这将能使画面在超过 40 FPS 时绝对不会发生屏幕撕裂。

电视内延迟:Xbox Series X 会在支持的电视上调用「自动低延迟模式」(ALLM),以自动启用游戏模式,再也不用玩家手动操作。

超高速 HDMI 线缆:每部 Xbox Series X 都会包含超高速 HDMI 线缆,以确保玩家能得到优质的游戏体验。当然,前提是玩家得有一个兼容 HDMI 2.1 的显示设备。

不过,推动 HDMI 标准只是一方面,微软也在于行业领先的显示设备制造商密切合作,才能让次世代主机在首发时就有显示设备支持这一系列新特性。

事实上,微软在 Xbox One X 和 Xbox One 的早期版本中就加入了这些新特性,得以让 2019 年上市的电视中采用了如 VRR 和 ALLM 这些关键的特性,而不用等到 2020 年或 2021 年才出现相关的显示设备。

微软在博文最后表示,上述一系列延迟方面的改进,单独的任何一个可能都很难被玩家注意到,但当所有改进都结合在一起,玩家将会感受到明显体验变化。

想了解更多关于 Xbox Series X 次世代特性的内容,不妨看看我们对微软另外几篇博文的报道:

微软公布 Xbox Series X 详细硬件配置参数&核心技术理念

微软公布次世代 Xbox 手柄细节:延迟更低 可记忆多个设备

来源:微软

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