Xbox Velocity Architecture : plus de précisions sur la technologie derrière la Xbox Series X

Je vous invite à lire l’article de Jason Ronald, du site officiel de Xbox, détaillant les spécifications de la Xbox Series X.

Les idées derrière la Xbox Series X

Lorsque nous avons commencé à imaginer ce que serait la Xbox Series X, nous souhaitions créer la plus puissante des Xbox et apporter grâce aux innovations de cette nouvelle génération une performance constante jamais vue dans l’écosystème console, sans aucun compromis. Pour arriver à ces fins, il nous fallait analyser chaque composant, afin de repousser les limites de la conception et de la performance traditionnelles des consoles. Il était crucial que nous arrivions à créer un équilibre parfait entre la puissance, la vitesse et la performance pour la Xbox Series X, tout en nous assurant qu’aucune de ces composantes ne vienne entraver la créativité des meilleurs développeurs du monde, leur permettant ainsi de proposer de véritables expériences dignes de la nouvelle génération, que l’on n’aurait pu voir sur les générations précédentes de consoles.

Notre processeur sur mesure est au cœur de la Xbox Series X. En combinant les architectures AMD RDNA 2 et Zen 2, ce processeur de nouvelle génération offre un GPU capable d’aller au-delà de 12 Téraflops et un CPU plus de 4 fois plus puissant que celui de la Xbox One X. En termes de bande passante de la mémoire, avec sa mémoire vive GDDR6 16 GB qui inclut 10 GB dédiés au processeur graphique transférés à 560 GB par seconde, la Xbox Series X est au-dessus de n’importe quelle console de nouvelle génération. Lorsque nous avons analysé les capacités actuelles de stockage, il est vite apparu que nous avions atteint les limites des technologies proposées par les disques durs traditionnels. Il nous fallait donc repenser radicalement notre approche pour la Xbox Series X.

Mettre en avant la conception des jeux de nouvelle génération et la vision artistique de leurs créateurs

Aujourd’hui, les jeux vidéo nécessitent énormément de données pour créer les mondes réalistes et les univers que les joueuses et les joueurs visitent. Pour que le processeur puisse opérer de manière optimale, toutes ces données doivent être transférées du système de stockage à la mémoire de la machine. L’avènement de mondes ouverts dynamiques immenses et remplis de vie de plus en plus denses et variés n’a fait qu’augmenter la quantité de données nécessaires. Les environnements comme les personnages constitués de toujours plus de polygones, les textures en haute résolution, l’animation, les fichiers sources audio et vidéo constituent autant de données indispensables à l’immersion des joueuses et des joueurs.

Malgré la possibilité actuelle pour les moteurs les plus récents de charger des éléments du système de stockage vers la mémoire de la machine, les développeurs sont encore trop souvent contraints de créer des couloirs étroits ou des ascenseurs pour contourner les limites d’un disque dur traditionnel et de ses entrées et sorties de données restreintes. Ces ruses observables dans les jeux permettent de décharger les éléments de la zone que vous venez de visiter tout en chargeant ceux de la prochaine. Lors de nos nombreux échanges avec les développeurs, cette thématique est souvent revenue. Ils souhaitaient pouvoir envisager une nouvelle génération sans ces contraintes, afin de vraiment transformer le jeu vidéo. Ces échanges ont influencé la conception et le développement de la Xbox Velocity Architecture.

La Xbox Velocity Architecture

On peut considérer la Xbox Velocity Architecture comme la solution ultime de nouvelle génération pour charger les éléments de jeu. Cette réinvention radicale des sous-système traditionnels d’entrées et de sorties a influencé tous les aspects de la conception de la Xbox Series X. Si notre processeur sur mesure représente le cœur de la Xbox Series X, la Xbox Velocity Architecture est son âme. Celle-ci permettra de voir naître des expériences de nouvelle génération qui ne ressembleront pas à tout ce que vous avez pu voir jusqu’ici.

La Xbox Velocity Architecture comprend quatre éléments majeurs : notre SSD NVME sur mesure, la décompression des blocs accélérée par la machine, notre toute nouvelle interface de programmation DirectStorage et le Sampler Feedback Streaming (SFS).

Voici quelques précisions sur chacun d’entre eux :

• Disque dur SSD NVME sur mesure : La Xbox Velocity Architecture repose avant tout sur notre disque dur sur mesure, un SSD NVME d’1TB, offrant des entrées et sorties de données brutes à 2,4 GB par seconde, ce qui représente plus de 40 fois la vitesse de transmission des données de la Xbox One. Les SSD classiques que l’on retrouve sur PC réduisent souvent leurs performances lorsque la température augmente ou qu’une maintenance du disque est nécessaire. Le SSD NVME sur mesure de la Xbox Series X a été conçu pour offrir une performance constante plutôt qu’une performance pouvant atteindre des sommets mais incapable de régularité. Ainsi, les développeurs disposent d’une performance garantie en termes d’entrées et de sorties de données et peuvent donc proposer des jeux optimisés afin d’oublier les barrières et les contraintes qui les entravent encore aujourd’hui. Ce même niveau d’attention a été consacré à la carte d’extension du stockage Seagate, pour vous assurer que votre expérience de jeu reste inchangée, où que votre jeu soit installé.

• La décompression accélérée par la machine : Les éléments d’un jeu sont compressés, afin de minimiser les temps de téléchargement et la place nécessaire pour installer chaque titre. La Xbox Series X utilise le standard de l’industrie : le décompresseur LZ, mais aussi un algorithme propre inédit, pensé pour les données relatives aux textures : BCPack. Ainsi, la console offre le meilleur des deux mondes aux développeurs et permet d’économiser une place impressionnante sans aucune perte en termes de qualité ou de performance. Comme les données relatives aux textures représentent une portion significative de la taille totale d’un jeu, il était important que nous disposions d’un algorithme dédié en plus du décompresseur LZ. Les deux peuvent être utilisés en parallèle pour réduire la taille d’un jeu. Avec un ratio de compression de 2:1, la Xbox Series X permet au titre de maintenir des entrées et sorties de données à 4,8 GB par seconde, ce qui représente approximativement 100 fois plus que sur les consoles actuelles. Obtenir les mêmes résultats en termes de décompression logicielle nécessiterait plus de 4 cœurs Zen 2.

• Nouvelle interface de programmation DirectStorage : Les interfaces de programmation traditionnelles ont été développées il y a plus de 30 ans et sont restées virtuellement inchangées, alors que la technologie derrière les systèmes de stockage a fait des progrès significatifs dans le même temps. Pour faire avancer les choses et ainsi donner plus de contrôle aux développeurs, nous avons analysé la manière dont les jeux accèdent aux données mais aussi les dernières possibilités offertes par la technologie du SSD. Nous avons créé une nouvelle interface de programmation DirectStorage pour DirectX qui offre plus de possibilités aux développeurs pour gérer les entrées et les sorties de données dans leurs jeux. Il est ainsi possible de créer des files d’attente pour celles-ci, ou de minimiser la latence lors de ces opérations. Ainsi, il est plus facile de profiter des performances offertes par la machine en termes d’entrées et de sorties de données, ce qui permet d’éliminer virtuellement les temps de chargement ou de créer des systèmes de voyages rapides… qui seront réellement rapides désormais !

• Le Sampler Feedback Streaming (SFS) : Le Sampler Feedback Streaming est une vraie innovation qui vient s’ajouter à toutes les avancées de la Xbox Velocity Architecture. Les textures d’un jeu sont optimisées à différents niveaux de détails et de résolution, que l’on appelle des mipmaps. Selon la distance d’un objet par rapport à la joueuse ou au joueur, la résolution de ces mipmaps change. Elle doit bien sûr augmenter si l’on se rapproche de cet objet pour offrir un rendu fidèle, riche en détails. Dans ce cas de figure, la mémoire demandée augmente elle aussi. Aujourd’hui, les développeurs sont contraints de charger l’intégralité de ces mipmaps dans la mémoire, même si ces derniers ne représentent qu’une portion infime de l’ensemble des textures. Nous avons pu analyser l’utilisation de la mémoire et nous avons découvert que le processeur graphique n’avait souvent besoin d’accéder qu’à un tiers des données de textures chargées dans la mémoire. Une seule scène peut inclure des milliers de textures différentes, ce qui réduit la mémoire disponible mais aussi la bande passante des entrées et sorties de données. Nous avons donc réussi à créer de nouvelles fonctionnalités pour le processeur graphique de la Xbox Series X qui permettent de ne charger que certaines portions des mipmaps dans la mémoire, à la demande, et d’y accéder uniquement quand le processeur les demande. Cette manipulation permet d’optimiser l’utilisation de la mémoire et les entrées et sorties de données, et de rendre l’ensemble environ 2,5 fois plus efficace. Le SFS multiplie la mémoire disponible et la bande passante des entrées et sorties de données, permettant ainsi d’enrichir nos jeux et de les rendre plus immersifs.

Grâce à l’augmentation de la bande passante des entrées et sorties de données, à la décompression des blocs accélérée par la machine, au DirectStorage et au Sampler Feedback Streaming, la Xbox Velocity Architecture permet à la Xbox Series X d’offrir des performances allant bien au-delà des simples spécifications techniques. Elle permet d’accéder instantanément à plus de 100 GB de données stockées sur le SSD pour les utiliser au moment même où le jeu en a besoin. Ces avancées technologiques permettront de créer de nouvelles expériences, de nouveaux gameplays et un niveau de profondeur et d’immersion jamais vus.

Des expériences de nouvelle génération

Qu’est-ce que ces avancées signifient pour les joueuses et les joueurs ? Les développeurs les plus talentueux de l’industrie ont commencé à découvrir ces nouvelles possibilités, mais l’innovation continuera au fil de cette nouvelle génération. Cette architecture révolutionnaire permettra des scénarios que nous n’avons pas encore envisagé pour le jeu vidéo de demain. La Xbox Velocity Architecture offre des performances et des possibilités allant au-delà des spécifications techniques. Elle redéfinit la manière dont les développeurs peuvent tirer avantage de la puissance de la Xbox Series X. Ils pourront profiter de nouvelles techniques de rendu, de la possibilité d’éliminer virtuellement les temps de chargement, nous proposer des mondes dynamiques, vivants, que vous pourrez choisir d’explorer comme vous le souhaitez. Les premiers résultats sont plus que prometteurs. La Xbox Velocity Architecture permet également des innovations telles que le Quick Resume, qui vous laisse reprendre instantanément vos parties là où vous les aviez laissées, sur plusieurs jeux simultanément.