PS5 & Xbox Series X/S: Native (4K-)Auflösung ist nicht alles

4K-Auflösung ist ein wichtiges Thema für Xbox Series X und PS5.

Aufwändig inszenierte Spielwelten präsentieren sich in immer schöner werdender Grafikpracht. Entwickler stehen dabei stets vor der Herausforderung, die Ressourcen der Konsolen möglichst effizient einzusetzen, um ihre Titel in höchster Bildqualität auf modernsten Empfangsgeräten darstellen zu können.

Besonders hohe Auflösungen wie 4K fordern jedoch sehr viel Rechenleistung, sodass selbst die neue Technik der PS5 und Xbox Series X an ihre Grenzen kommen kann. Während sich hohe Auflösungen gut vermarkten lassen, ist es zum Glück aber nicht immer nur die bloße Anzahl an Pixeln, die ein Spiel ansehnlich macht.

Kraftprobe 4K

Bei einer nativen Auflösung wird jeder dargestellte Bildpunkt individuell berechnet. Spielt ihr in 4K, muss die Konsole über acht Millionen Pixel pro Frame auf den Bildschirm bringen, die am Ende eine komplexe Szene darstellen sollen. Features, wie die Berechnung von Licht in Echtzeit mittels Raytracing, machen grafisch eindrucksvolle Momente somit zur echten Kraftprobe für die Hardware.

Idealerweise sollten die PS5 und Xbox Series X|S mindestens 30 Bilder in der Sekunde darstellen können, um ein flüssiges Spielerlebnis zu ermöglichen. In nativem 4K wären das etwa 240 Millionen Pixel, die dafür berechnet werden müssten. Sollen 60 oder 120 FPS erreicht werden, sprechen wir schon von der doppelten bzw. vierfachen Menge.

Kann eine Konsole nicht die gewünschte Leistung erreichen, müssen Entwickler also kreativ werden. Sowohl Sony als auch Microsoft wollen ihre Konsolen schließlich noch jahrelang unterstützen. Doch wie sind grafische Innovationen damit vereinbar, dass sich an der Hardware der PS5 und Xbox Series X|S erst einmal nicht viel ändern wird?

Skalierung: Kompromisse zwischen Bildqualität und Leistung

Die Lösung, um die Grafikeinheiten der neuen Konsolen zu entlasten, ist es der Hardware weniger komplexe Aufgaben zu geben. In der Praxis bedeute das entweder den Detailgrad der darzustellenden Szene oder die Auflösung zu verringern.

Eine niedrigere Auflösung spart zwar Ressourcen, muss jedoch an den Bildschirm angepasst werden, auf dem sie dargestellt wird. Jeder, der schon einmal mit einer schlechten Internetleitung zu kämpfen hatte, sollte mit dem Prozess vertraut sein. Seht ihr euch beispielsweise ein Video in 480p auf einem 4K-Display in Vollbild an, dann werden die fehlenden Bildpunkte mithilfe eines Algorithmus gefüllt.

Nachteil: Die Qualität der hochskalierten Variante hängt stark davon ab, wie genau das Bild rekonstruiert werden kann. Ist die angewandte Technik nicht sehr effizient, ist das Resultat eine unscharfe Darstellung.

Auf Systemseite können sich PS5-Besitzer schon vorab für Leistungs- oder Performance-Modi entscheiden.

Weniger Pixel können Mehrwert haben

Grafische Sprünge sollen bei der PS5 und Xbox Series X|S nicht nur durch pure Rechenleistung erreicht werden. Wie neue Spiele mit den Ressourcen der Next-Gen-Konsolen haushalten nimmt eine ebenso große Rolle ein. Dafür kommen sowohl bereits etablierte als auch neue, ausgetüftelte Rendertechniken zum Einsatz.

Das nutzen schon Current-Gen-Maschinen:

• Eine dynamische Auflösung passt sich variabel an das Spielgeschehen an und ist in den meisten Fällen an die Bildwiederholrate gebunden. Droht letztere einzubrechen, werden weniger Pixel berechnet, umdem entgegenzuwirken. Je nach Implementierung wird die Auflösung in solchen Fällen unterschiedlich stark gesenkt. Es ist sogar möglich, nur die horizontale oder vertikale Anzahl an Pixeln zu verringern, was für den Spieler weniger auffällig sein kann.
• Checkerboard Rendering ist eine Technik zur Bildrekonstruktion, die insbesondere auf der PS4 Pro zum Einsatz kam. Ziel dabei ist es, eine niedrigere Auflösung wie ein Bild mit mehr Pixeln aussehen zu lassen. Hierfür wurde von Sony eine Blaupause für die Methode zu Verfügung gestellt. Entwickler haben sich diese häufig nach den eigenen Bedürfnissen angepasst.
• Temporal Supersampling wird ebenfalls für die Bildrekonstruktion genutzt. Dabei dienendie Informationen mehrerer, aufeinander folgender Frames als Grundlage, um eine gesteigerte Bildqualität zu schaffen.

Die Neuzugänge:

• Kommt Variable Rate Shading (VRS) zum Einsatz,wird nicht jeder einzelne Pixel individuell berechnet. Entwickler können stattdessen verschiedene Parameter dafür aufstellen, welche Ausschnitte des Bildes keine hohe Detailgenauigkeit benötigen. Ein Beispiel dafür sind sich schnell bewegende Pixel am Bildschirmrand von Rennspielen, die ohnehin nicht in voller Pracht vom menschlichen Auge wahrgenommen werden können.
• AI-Upscaling macht sich die Vorzüge von maschinellem Lernen zugute und funktioniert auf Basis einer speziell trainierten KI. Was hier wie Skynet klingt,ermöglicht in der Praxis, dass Spiele hochaufgelöst dargestellt werden können, obwohl internein Bild mit weniger Pixeln berechnet wird. Im besten Fall kanndiese Darstellungsweise sogar eine native Auflösung in puncto Bildqualität übertrumpfen.

Doch Obacht: Aktuell ist AI-Upscaling von Spielen nur auf dem PC via Nvidias DLSS-Funktion verfügbar und wurde noch nicht offiziell für die kommenden Konsolen angekündigt. Ein Sony-Patent lässt jedoch darauf schließen, dass der Hersteller an einer hauseigenen Lösung arbeiten könnte.

Variable Rate Shading: Details gibt es nur da, wo sie gebraucht werden.

Darüber hinaus kommuniziert Microsoft zwar schon länger, dass eine Variante von VRS auf der Xbox Series X|S zum Einsatz kommt, Sony hält sich dazu jedoch eher bedeckt. Auf unsere Nachfrage, ob die PS5 auch von VRS Gebrauch macht, antwortete der Konzern, dass aktuell nicht darüber gesprochen werden kann. Aus rein technischer Sicht ist eine VRS-Implementierung auf der PS5 aber durchaus denkbar.

Ein abschließender Vergleich

Die Anforderungen an moderne Konsolenhardware sind durch höhere Auflösungen und grafische Innovationen stark gestiegen. Immer mehr Titel sollen außerdem mit 60 Bildern pro Sekunde spielbar sein. Sony und Microsoft möchten deshalb für ihre Spiele einen Spagat zwischen Leistung und Bildqualität schaffen. Letztere wird aber immer davon beeinflusst, wie effektiv Spiele verschiedene Rendertechniken einsetzen.

Microsoft gibt Entwicklern mit der VRS-Unterstützung ein mächtiges Werkzeug in die Hand, das Rechenleistung dort einspart, wo der Spieler im Idealfall keinen Qualitätsunterschied bemerken wird. Laut den Kollegen von Digital Foundry zeigt bereits das Series X-Update für Gears 5, was VRS gepaart mit dynamischer Auflösung zu leisten vermag. Wir sind überzeugt, dass auch die Konkurrenz von VRS profitieren könnte.

Sony hat mit Exklusivtiteln wie Horizon Zero Dawn bereits in der Vergangenheit bewiesen, wie effektiv beispielsweise Checkerboarding genutzt werden kann. Kommende Spiele, wie Spider-Man: Miles Morales und das Demon's Souls Remake, lassen den Spieler darüber hinaus zwischen einem dynamischen Performance-Modus in 60 FPS, sowie einer nativen 4K-Darstellung in 30 FPS wählen.

Wir sind uns sicher, dass die Bildqualität von Next-Gen-Spielen nicht nur an die bloße Anzahl von Pixeln gebunden ist. Durchdachte Rendertechniken lassen Spiele nicht nur auf den heimischen 4k-Fernsehern schön aussehen, sondern schaffen auch Raum für grafische Innovation.

Auf welcher Auflösung seid ihr unterwegs? Spielt (natives) 4K eine Rolle für euch?