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Unreal Engine 5 ha raggiunto un nuovo traguardo con il rilascio della versione 5.4. Oltre alla tecnologia che prepara il terreno per future iterazioni del motore, lo sviluppatore Epic Games promette notevoli miglioramenti delle prestazioni con una migliore utilizzazione della CPU, risolvendo potenzialmente un problema comune che abbiamo riscontrato su PC e console in questa generazione. Naturalmente, il nuovo rilascio include anche miglioramenti visivi, tra cui il sistema di geometria Nanite e l’upscaling Temporal Super Resolution (TSR). Abbiamo testato questa ultima revisione del motore per capire come funziona tutto e avere un’idea del tipo di miglioramenti delle prestazioni che potrebbero essere possibili nella nuova versione.
Anche se era sorprendente, la prima demo di Matrix Awakens Unreal Engine 5.0 risalente al 2021 ha già mostrato i problemi di prestazioni principali che Epic intende affrontare con il 5.4. Attraversare la città di demo di Matrix a tutta velocità su PlayStation 5 è stato sufficiente a causare bruschi cali di prestazioni, poiché il motore fatica a caricare nuove aree. Questa è solo una demo, ovviamente, non un gioco completato, ma gli output sotto i 30 fps e gli stuttering dei frame-time accoppiati con lo scaling dinamico della risoluzione suggerivano una limitazione seria della CPU sull’hardware console. Questo è stato confermato con la demo del campione della città su PC nel 2022, dove semplici metriche di utilizzo della CPU e GPU mostrano un grave collo di bottiglia della CPU anche su potenti CPU moderne come la Ryzen 7 7800X3D.
È logico, ha senso. Molte delle caratteristiche più importanti di UE5 hanno componenti significative della CPU, come MetaHuman, lo streaming open world, il ray tracing hardware e Nanite, e quindi pongono una forte richiesta sulle prestazioni della CPU. Inoltre, si tende ad essere limitati dalle prestazioni single-thread, quindi le CPU con un numero maggiore di core non sono in grado di migliorare significativamente distribuendo il carico su più core e thread. Dato che sia i PC di budget che le console tendono ad avere un numero di core compreso tra sei e otto e un numero crescente di giochi Unreal Engine 5 arrivano sul mercato, c’è molto potenziale di prestazioni inutilizzate.
Entra in gioco Unreal Engine 5.4. Ci sono parecchi cambiamenti qui, ma il più grande e importante cambiamento è la parallelizzazione del renderer: essenzialmente la suddivisione del thread di rendering per utilizzare meglio le CPU multi-core. Questo cambiamento ha un impatto significativo sulle prestazioni confrontando il benchmark della città di Unreal Engine tra le versioni 5.0 e 5.4. In uno scenario limitato dalla CPU su un Ryzen 7 7800X3D, il frame-rate è del 42 percento più alto nel 5.4.
Può essere visto come un passaggio da avere praticamente nessuna possibilità di vedere 60fps su una delle migliori CPU per il gaming – una che non era nemmeno disponibile al lancio della prima demo di UE5! – a spingere facilmente i frame-rate nell’80. È un enorme miglioramento delle prestazioni complessive, nonostante il contenuto e le impostazioni rimangano uguali, ed è principalmente merito di quella migliore utilizzazione della CPU.
È una grande notizia per i PC, ma è anche un vantaggio per le console. Anche se non possiamo eseguire direttamente la demo di UE 5.4 sulle console come possiamo su PC, possiamo usare il nostro PC Frankenstein per capire come si comportano le configurazioni hardware equivalenti alle console di ultima generazione. Questo PC è dotato di un AMD RX 6700, una scheda grafica vicina a quella del PS5, e un kit desktop 4800S, che è l’APU effettiva dell’Xbox Series X. Questo assortimento teoricamente dovrebbe offrire prestazioni approssimativamente equivalenti a quelle di una console di ultima generazione, ma in realtà i frame-rate sono molto al di sotto di quanto immaginiamo con impostazioni ‘epiche’
Indipendentemente da ciò, otteniamo un aumento del frame-rate medio del 60 percento quando attraversiamo le strade andando tra le versioni 5.0 e 5.4, con frame-time molto meno irregolari nel momento in cui iniziamo a essere limitati dalla GPU. Quando voliamo attraverso la città, stressando di più la CPU, quella differenza sale all’80 percento. Anche se questo test non è indicativo delle effettive prestazioni delle console, mostra che i miglioramenti delle versioni di UE aiutano più le configurazioni di fascia bassa rispetto a quelle di fascia alta, relativamente parlando.
Anche se Unreal Engine 5.4 mostra convincenti guadagni medi di prestazioni, il motore ha ancora molta strada da fare in termini di altri scenari di prestazioni. Come ho sottolineato molte volte negli articoli di Digital Foundry, UE ha un grosso problema di stuttering nella compilazione degli shader. Ci sono molte ragioni per questo, ma si può notare il problema in modo evidente quando si esegue per la prima volta il campione della città di Matrix nella versione 5.0 – grossi picchi nei frame-times fino a centinaia di millisecondi. Per risolvere questo problema, gli sviluppatori tendono ad utilizzare una fase di precompilazione manuale degli shader, ma questo è un lavoro laborioso per il programmatore preparare e richiede un approccio accurato per individuare tutti gli shader.
Per questo motivo, Epic è passata alla pre-caching automatica degli shader dalla versione 5.1 di Unreal Engine, che compila gli shader su richiesta su thread CPU in background. Questo sistema automatico elimina gli stuttering più fastidiosi con una cache ‘fredda’ degli shader, ma è comunque necessaria una precompilazione degli shader appropriata per massimizzare le prestazioni e minimizzare gli stuttering.
Nonostante questo progresso, anche i giochi come il Fortnite di Epic che girano su UE 5.4 e utilizzano la combinazione del sistema automatico di caching asincrono e una fase di compilazione degli shader possono presentare problemi. Giocando per la prima volta su un PC potente con un RTX 4090 e un Ryzen 7 7800X3D a 1080p per alleggerire intenzionalmente la GPU, il gioco non si blocca a un perfetto 60fps – e infatti gli stuttering sono evidenti già nel nostro primo match di Fortnite prima ancora di scendere dall’autobus. Infatti, mi ci è voluto circa l’ottava partita o circa un’ora di gioco per smettere di vedere grandi picchi nei frame-time quando andavo in nuove aree del mondo di gioco. Considerando che un gioco sviluppato con il supporto degli ingegneri UE5 di Epic e su un PC di fascia alta ha comunque questi problemi, è evidente che rimangono alcune sfide intrinseche.
Anche la salute dei frame potrebbe essere migliorata. Se torniamo alla demo della città di Matrix nella versione 5.4, è evidente che ci sono ancora picchi nei 33.3ms ogni pochi secondi – che sono visibili anche sui migliori monitor VRR là fuori. In effetti, i frame-time spiky sono argomentativamente soggettivamente peggiori rispetto alla stessa città nella 5.0, a causa della maggiore disparità nei frame-times. Questo problema di attraversamento del mondo di gioco e di grandi picchi nei frame-time è ciò che chiamo stuttering di attraversamento ed è qualcosa di endemico in molti giochi Unreal Engine. Unreal Engine 5.4, anche se aiuta ad aumentare le medie dei frame-rate, non sembra aiutare molto il stuttering di attraversamento basato sulla mia esperienza.
Oltre alle prestazioni, gli aggiornamenti a Unreal Engine dalla versione 5.0 includono interessanti miglioramenti visivi. Un buon esempio è il rendering del vetro, che non include riflessi ray-traced nella versione 5.0 ma sì quando si utilizzano impostazioni più elevate su PC nella 5.4 per un risultato visivamente più consistente.
Le impostazioni di qualità dei riflessi più elevate che utilizzano il ray tracing sbloccano miglioramenti significativi della fedeltà, ben oltre le trasparenze di bassa qualità e i riflessi nello spazio schermo disponibili in UE 5.0.
Un’altra funzionalità rivolta ai PC che Epic ha continuamente aggiornato dalla 5.0 è l’illuminazione a impatto, che rende l’illuminazione nei riflessi molto più realistica. Senza l’illuminazione a impatto, gli oggetti dinamici come i modelli dei personaggi non hanno colore nei riflessi, quindi può essere un miglioramento significativo. I riflessi della versione 5.4 mostrano anche texture e materiali più dettagliati e realistici nei riflessi, oltre a ombre ray-traced. Questa funzionalità ora funziona bene e ha solo un costo delle prestazioni del 13 percento su un RTX 4090 a 4K nativo – quindi ci si può aspettare un impatto minore quando si utilizzano upscaler come DLSS o risoluzioni più basse.
Un altro interessante aggiornamento a UE5 riguarda l’illuminazione emissiva, che gestisce le luci artificiali notturne del paesaggio urbano nella demo di Matrix con Lumen ray tracing. Questo è stato notevolmente migliorato tra le versioni 5.0 e 5.4, con una maggiore copertura evidente nella nuova versione – a discapito di un maggior flicker dalle luci emissive molto piccole a distanza (e in effetti delle sorgenti luminose in generale, che sembrano un po’ meno stabili in questa versione).
L’illuminazione di impatto fornisce riflessi di migliore qualità con colore e ombre ray-traced – e non è nemmeno troppo costosa da abilitare, con un calo delle prestazioni del 13 percento a 4K nativo.
Guardando verso il futuro oltre la versione 5.4 ci sono alcune cose interessanti da tenere d’occhio, ma per quanto mi riguarda, direi che la parte più interessante è l’estensione di Nanite per lavorare con modelli di personaggi. Questa funzionalità è attualmente sperimentale, ma le riprese fornite dallo specialista di UE Dylan Browne di Model Farm sono impressionanti. Consente un dettaglio geometrico quasi infinito indipendentemente dalla distanza a cui la telecamera si avvicina al personaggio, e in questo caso, Dylan sta utilizzando un rumore 3D collegato alle UV che scorre. Questo dà l’apparenza di una superficie mobile bollente e disomogenea su tutto il modello – molto interessante.
Questa immagine, tratta dalle riprese fornite da Dylan Browne di Model Farm, mostra Nanite utilizzato su un modello di personaggio. Questo consente l’effetto dettagliato e impressionante mostrato. |
