编者按：

PS4 Pro即将在11月10日开卖，相信有不少玩家已经将其添加入购物车，而相信也有不少玩家在持币观望。PS4 Pro并非下一世代的主机，因此只是PS4的增强版，但这种增强究竟能提升到怎样的程度，目前却是少有人知的。不过有日本记者采访到了PS4的首席架构师，来为我们解答有关PS4 Pro性能提升的诸多要点。看完这篇文章，你或许就能对PS4 Pro有更深刻的了解了。

以下是采访原文：（原标题「PS4 Pro首席架构师Mark Cerny向我们解说高像素的秘密」，刊登于AV Watch；作者，西田宗千佳）

PlayStation4 Pro（PS4 Pro）是PS4面向4K设备而开发的升级版主机。自9月份发布以来，有玩家表示硬件是升级了，但究竟能表现出什么样的差别却很让人疑惑。有人对游戏画面到底有多少进化都抱着将信将疑的态度。

这次我们请教了PS4首席架构师Mark Cerny先生，替我们说明一下有关PS4 Pro的设计构思和秘密的技巧。

虽然这次演示用的是PS4 Pro标配的4K HDR电视BRAVIA Z9D。但是电视机本身的拍摄并没有得到许可，所以这次并不能直接放出电视的样子，请大家谅解。

效果强大的4K HDR，轻松分辨高画质

首先我们说明一下PS4 Pro的画面有什么改变吧。因为不能拍摄游戏画面，所以只能用一些截图和文字来说明，到底能不能向大家传达到这里面有什么不同，我们也非常的不安。

4K＋HDR＋PS4 Pro所表现出来的画面区别是一眼就能直接看出来的，那种差距让人感觉到“那不是一款主机”。如果仅以那些被缩小过的游戏截图，真的很难将区别传达给大家。总之细节部分变得分明，色彩变得丰富，阴影也变得更加的自然。有时候把4K和2K电视播放出来的画面做比较会感到「眼睛感觉舒服多了」。这应该是SDTV到HDTV也能感到的，同样PS4到PS4 Pro上面也能感觉到。请大家看看我们从SIE拿到的针对PS4 Pro开发的游戏截图。这不是为了宣传游戏高像素的渲染图，而是从PS4 Pro上直接截取的，点击可以查看原图。

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前三张是对应PS4 Pro的其中一款游戏《人生尽头（Days Gone）》。不只是精细度，连光亮度、色彩都达到了HDR应有的水平。后三张是2014年9月发售的《恶名昭彰:破晓(inFamous:First Light)》。虽然是PS4上的游戏，但是经过对应PS4 Pro的优化后画质达到了飞跃性的提升。

针对PS4开发的游戏是对应1920×1080分辨率（2K）屏幕的。虽然画质上相比PS3有更大的进步，但是出现远景会出现闪烁，电线会有锯齿，以及树叶的边缘崩溃的现象。不过到了PS4 Pro将会得到巨大的改善，效果就是上面的截图。

色域从HDTV标准的ITU-R BT.709扩大到BT.2020。不过按照Cerny先生的说法，现在的游戏虽然可以达到BT.2020，但还是更接近BT.709而已。要完全达到BT.2020，还是要看今后的游戏。虽然是这么说，但PS4 Pro的HDR效果真的非常好，原本的PS4感觉就像是“褪色”一般。

而这种效果不是只有4K HDR电视才能表现出来的，2K电视机也能表现出非常分明的效果。远方的闪烁、锯齿、纹理的效果得到了很好的改善，细节部分也变得丰富起来。当然了，比起4K HDR还是不够看的。

也就是说PS4 Pro在视觉上的进步并不只是把画面变成4K渲染像素的提升，而是把“导致游戏像素压低的要素”进行改善，于是整个质量都提升上去了。而且当我们看到4K HDR上的画面时更是感觉到这带来非常大的不同。

在众多针对PS4 Pro优化的游戏里面，Cerny先生强烈推荐《地平线:黎明时分(Horizon:Zero Dawn)》（2017年3月2日发售）。笔者也看了一下测试版的画面，像素还有色彩的丰富度都非常高，对于有买PS4 Pro的人请务必入手一个体验一下。

PS4 Pro是100%兼容PS4的

游戏机的世代更替给人印象比较强的就是游戏带给人们在视觉上的变化。Cerny先生表示这世代的变化并不只有画面上的改变，也就是说PS4 Pro并不是次世代主机。

Cerny：

每一次游戏主机向着下一个世代进化的时候总是带着一些新的元素。CPU、GPU的强化再加上游戏的控制器，光驱这些硬件也随着变化，世代与世代之前的差距非常的明显。由于这些变化，使新的游戏类型的开发成为了可能。包含PS4在内，现在的游戏机已经到了“第八世代”了。虽然这里面还包含了各种各样的主机，而这些变化也有一定的代价。

第一代的PlayStation是非常有挑战性的东西。制作3D的游戏，有着几百MB的CD-ROM……等这些东西现在看起来都是小意思，但是那时候要做好这些东西都是费煞苦心的事。从制作横版过关游戏到FPS、TPS这种游戏都有了很大的变化，最后有四分之一的游戏制作人在PS1的时代就放弃游戏制作这工作了。PS2的表现变得华丽起来，但是因为采用了特殊的架构，所以就算要表现一个三角形都要重新学习各种各样的东西，而到了PS3为了发挥CELL的性能更是辛苦。

而比起PS3，PS4采用了更加简洁的架构。但是由于GPU大幅度的强化，所以为了向游戏开发商说明有关GPU的资料就达到了434页那么多。我们没有想过游戏机不会再向着下一个世代进化，然而对业界来说那是很正常的想法。

但是，PS4 Pro开发的目的并不是从次世代的方向考虑的。首先，其中一个原因是因为有了4K HDR这种新的设备出现了，所以必须要有能够充分发挥其性能的游戏机。还有一个就是消费者已经习惯了像手机、PC这类的产品应该“运行得更加快”。然后根据这些再考虑怎么样才能够提高开发的积极性，结果就决定是PS4 Pro了。

PS4 Pro的SoC能力比PS4的更强。负责GPU运行的核心数从18倍增到36，CPU因为提升了14%，所以显卡的浮点运算从1.84TFLOPS提升到4.20TFLOPS，提升了2.28倍。主内存的GDDR5也提升了24%，宽带达到218GB/Sec。而这些硬件就是让PS4 Pro画面提升的幕后功臣。

Cerny：

PS4 Pro上的作品达到2160p（3840×2160），而PS4的全部作品则是在1080p的环境下运行。不过开发商究竟是优先做好像素，还是其他的部分这些问题都是开发商的自由。我们只是提供了一个让他们能够自由发挥的环境，不过我们相信肯定会对游戏开发的群体带来一个好的影响。

还有一个重点。PS4 Pro只是“PS4的变种”，具备完全的兼容性。

Cerny：

还有到现在为止开发的700个游戏里面，我们不要求开发商将游戏开发时的代码重新修正。否则PS4上的那些游戏不就运行不了了吗？

游戏主机和电脑不一样的地方在于，前者为了运行游戏而进行了针对性的优化，并不是单纯的CPU性能上去了，那么画面就会变好。因为各种的变化，所以可能会有旧版上不会出现的错误出现在新主机上。

所以，如果在PS4 Pro上直接运行（代码等没有优化）PS4游戏的话，就会变成“和PS4的游戏没有区别了“。就算和CPU对接上了，GPU也只会达到普通版（PS4）的使用率而已。虽然只是达到了一半的水平，但是PS4 Pro的GPU构成是跟PS4的配置一样的。而CPU的主核心架构也是采用了同世代的「Jaguar」，这都是为了维持兼容性。

所以一句话就是，在游戏层面上要达到真正的提高，就必须要进行针对PS4 Pro进行优化。如果是那些不具备「PS4 Pro模式」的游戏，那其实和普通的PS4游戏就没有画面质量上的差别了。

“只要花费1%的工作量”就能支持PS4 Pro！

大家都理解了安德鲁·豪斯在发布会上强调PS4 Pro不是次世代，而是一个性能的升级版的话了吧。

Cerny：

因为是同一世代的平台，所以我们必须要把开发商的工作量减到最低。

在9月8日的纽约发布会上，我们公开了一个对应PS4 Pro的游戏测试，而那个测试的开发只动用了1个程序员而已。我们的目标是，把针对PS4 Pro的开发工作量压缩到只有其游戏的1%一下。我想这个目标基本是达成了吧。

这个目标非常的坚定。而从结果来看，令人难以想象真的只用了那点工作量。《人生尽头》的PS4 Pro化也只2个人在一个月内完成，基本的部分“1个人用3个星期就完成了”。而且这还包含了后面说到的技术部分。所以在同一个游戏引擎开发的情况下，根据人员的能力将有可能缩短工期。真的是比我想象中的难度还要低。

如上面所说的，为了充分发挥PS4 Pro的性能，必须要进行相应的优化工作。所以估计有的游戏开发商会没有信心吧，但是如果是很简单的工作的话那就是另外一回事了。根据Cerny先生说的，无论是全4K HDR的对应还是帧数问题，都是很轻松的工作。当然了，这里面有几个秘密。

而更大的一个问题是“虽然是4K的时代，但是根本没有考虑到要达到4K画质的水平”。就如开头说的，PS4 Pro带来的4K画质非常的耳目一新。这个和2K渲染后，扩大到4K是不一样的东西。考虑到成本效益等技术问题，要达到看起来“明显是4K时代”的效果还是需要花费功夫的。

Cerny：

我们瞄准的目标是比较有技巧地使用GPU。为了提升整体的性能我们增加了几个功能。虽然没有像PS4刚刚出来的时候要434页的PowerPoint的量（笑）。

我们的GPU是定制版GPU，从AMD的Roadmap到几个定制的功能构成。所以画质能够非常接近“纯4K”。

从SDTV到HDTV（PS2到PS3）的时候，游戏里面的建模还有贴图都向着高清变化。而到了PS4的时代，达到1080p成了理所当然的事。为了对应画质上的提升，开发资源（建模和贴图等）也随之变化了。很容易令人联想到4K环境下开发资源也随之改变，而针对PS4 Pro的开发资源也会另外追加。

然而PS4 Pro并没有特别追加4K的开发资源。至少没有为了开发而提前做准备，以Cerny先生的话“据我所知，现有的开发商还在担心要追加开发资源”。

Cerny：

基本就像你们看到的，这基本没有问题啊。细小部分达到了4K应有的画质，如果重新制作开发资源的话，别说1%以下的工作量，有可能还要花费更多的资金。

绝不能另外再制作开发资源的原因在于，PS4 Pro的内存依然是8G。如果增加内存，资源读取还有处理的时间就会变长。而且超出光盘容量的话，那么需要的光盘数就会增加，那种事根本就不允许出现（PSV高达G世纪笑着看你们）。但是如果再开发新的光盘规格那也太……。就算在硬盘里直接安装游戏，速度也是一个问题。

每当游戏机到了“新的世代”，容量也会伴随着增加，I/O也会改变所以带宽也会改变。而这些各种的变化会导致需要的储存量也增加，这就有违我们的目的了。

如果从2K到4K的话，像素量会增加4倍，因此容量会变大的确是真的。依Cerny的话不管怎样，起码要增加1成的容量，也就是数百MB。

于是，PS4 Pro耍了一个小聪明。

Cerny：

虽然PS4 Pro是PS4世代的主机，但是增加了1G的内存。这个不是GDDR5主内存上的，而是在南桥芯片的一侧，为速度较慢的DDR3内存而准备的。原来只有256MB的，现在变成了1GB。

PS4上面像Netflix这类应用就算在游戏中途也是常驻于主内存里面，所以游戏和Netflix之间可以实现快速的转换。

而在PS4 Pro里，按下手柄的上的PS键后，Netflix这些应用就会移向“增设内存”里面去。这样主内存就会空出1GB的空间出来了，而这里面有512MB是分配到游戏里面。所以不像PS4的5GB，PS4 Pro能用5.5GB的量来处理游戏数据。剩下的几乎用于4K化，还有PS4的系统菜单。

于是这样就能用原来的开发资源而同时实现高像素高画质的映像了。

PS4有一个叫“第二处理器”的南桥，那是为了实现省电化而设置的。在那里增加内存，然后作为“与游戏无关的应用避风港”来使用的确是很明智的做法，而且还比较省成本。从Cerny先生举的例子来看，要实现游戏与视频直接的高速切换，高速的内存必须要时刻待命的，非常有道理。

独特的技术与「两个渲染」实现合理的4K Gaming

那么PS4 Pro的GPU是如何的智能地实现“4K应有的渲染成果呢”？以下说明会变得比较专业，所以只能尽全力概括了。

Cerny：

PS4 Pro采用了AMD的Polaris架构，而且还采用了之后的一些技术。加上Polaris的Tessellation（细分曲面技术），也搭载了让很多小的目标物的成像加速的技术。

PS4 Pro让画质更好的里面因为让边缘的看起来平滑的「抗锯齿技术」和「渲染技术」的起到了效果。这抗锯齿的手法是SIE（原SCE）的原创技术「ID Buffer」。如果画三角形的时候，为了让边缘看起来更光滑，包含边缘部分的黑点会判断「到哪里是内侧，到哪里是外侧」。

在这之前边缘的检测对比度以及「向内的情报（Z轴线）」如果“差距小”的时候就不能正确的检测出来。每一帧都要正确的检测出来，对GPU来说都是巨大的负担。但是使用了ID Buffer以后，硬件会自动等把各三角形分派一个ID上，在减少GPU的负担之余，正确的检出边缘，把抗锯齿的灵敏度提高。

为了4K的渲染，主要使用了比较单纯的「几何（geometry）渲染」和「棋盘（checker board）渲染」。这主要目的是为减轻4K全像素的色颜色和深度情报计算所带来的负担。几何渲染是4个像素里包含了1个颜色和4个深度的情报。以渲染的目标像素为1080p为例，数据量和原来的1080p一样，但是深度情报却和4K一样有着800万份的像素量。而和刚刚说明过的「ID Buffer」组合起来后，因为能够正确把握「哪一个目标物在哪里」，因此利用了深度情报，正确实现了抗锯齿。后期的处理也是利用ID Buffer传送色的情报达到“有效利用1080p的演算资源，以实现接近4K的效果”。这就是Cerny先生说的“不影响性能，但是能得到2160p的画质”。

文章开头说的“眼睛感觉舒服多了的解像感”是因为多边形的边缘还有对比锐度，光泽的解像感都有了非常好的表现，特别是几何渲染。所以PS4 Pro的性能“还有充分的余地”（Cerny先生的话）划分到其他的工作上面去。原来不够1080p的“900p”画面也能提高到2160p。虽然不能把原来只有1080p的完全原生4K化，但是这已经是很节省工作且合理的手法了。

棋盘渲染就是把像“格子”一样，逐格提升解像度的方法。具体方法就是横排解像度变成一半，以「1920×2160」量来渲染接近4K。今年GDC上令人瞩目的作品，育碧的《彩虹六号:围攻(Tom Clancy’s Rainbow Six Siege)》用的就是棋盘渲染。下图就是梳状（左）格子（右）渲染所产生的不同效果：

到现在为止我们都以4K为中心进行说明，但是PS4 Pro对VR来说也是有意义的。虽然PS VR的解像度固定在960×1080单眼，但是由于减轻画面负担所以能够达到更好的表现，更好的高解像度渲染进行SuperSampling，获得密度更高的画面。

Cerny先生说“因为有了这些，才能让4.2TFLOS的GPU实现4K的画面”。PS4 Pro的SoC采用了16nm FinFET技术。而且比起普通版的PS4，GPU的规格倍增，SoC的大小也增大。虽然用了FinFET抑制了发热，但是为了让PS4 Pro充分散热一定要有比原来更大的体积。

虽然是这样，PS4 Pro还是把价格控制在44980日币。作为一台游戏机，而且只是面对有一部分有追求的人群，价格确实不能再贵了。Cerny先生说“要想实现原生的4K画面，我个人算了一下，至少也要8TFLOUS”。然而在合理的价格内只能用这个程度的技术了，为了实现“一看就是性能升级版PS4”，PS4 Pro真的是花费了很大的功夫才完成的作品。

（完）