Xbox Series X：深入了解由技术驱动的下一代Xbox主机

作者：Will Tuttle

几个月前，我们公布了Xbox Series X，这是 Xbox 有史以来速度最快、功能最强大的主机，专为以玩家为中心的您而打造。当 Xbox 于今年冬季上市之时，Xbox Series X 将为性能、速度和兼容性设立新的标杆，同时让您的游戏进度和内容得以在四个世代传承。

最近，我们与技术专家Austin Evans 以及 Digital Foundry 一起，深入解读为 Xbox Series X 提供强劲动力的诸多技术，并与团队讨论他们在定义下一世代游戏体验时所做的选择。我们花了一整天的时间讨论从游戏主机的定制处理器和延迟解决方案到向下兼容性和视觉增强功能的所有内容。

（编者注：我们将在本文中使用一些首字母缩写词来讨论技术，而不是每一次都对其进行释义。为此，我们创建了一个Xbox Series X 技术术语表，29项新技术完整说明：点击进入。）

下一代Xbox主机由三个主要特征定义：性能、速度和兼容性。让我们看一下Xbox Series X提供这三个标志的功能和技术。

迄今为止最强大的Xbox主机

Xbox下一代主机Xbox Series X的完整配置：

CPU：定制的8核心 3.8 GHz (3.66 GHz w/ SMT) AMD Zen 2 CPU

GPU：12 TFLOPS浮点运算能力，52 CUs @ 1.825 GHz 定制RDNA 2架构GPU

芯片尺寸：360.45 mm2

芯片工艺：7nm 增强版

内存： 16 GB GDDR6 w/ 320mb bus

内存带宽：10GB @ 560 GB/s, 6GB @ 336 GB/s

内置硬盘：1 TB 定制 NVME SSD固态硬盘

I/O吞吐量：2.4 GB/s (原始), 4.8 GB/s (压缩，带有自定义硬件解压缩模块)

可扩展的存储：1 TB专用扩展卡（与内部存储体验一致）

外部存储：支持USB 3.2 外置硬盘

光驱： 4K UHD蓝光光驱

目标效果：4K 60fps最高至 120 fps

在 Xbox Series X 设计初期，团队决心为广大玩家提供性能最为强劲的 Xbox主机，这引发了有关如何在下一代主机中定义"性能 Power"的一系列讨论。在过去的几代主机中，性能主要通过图形创新来定义：从8位到16位图形，从2D到3D，从SD到HD再到4K。

如今，游戏玩家要求越来越多的游戏以每秒60 帧（fps） 的速度运行，具有高视觉保真度和精确的输入响应。开发人员已经提出了创造性的解决方案，如动态分辨率，以保持高图像质量的同时不影响帧速率，但这样做通常是为了解决当前主机硬件的局限性。Xbox Series X将会改变这一切都即将，这不仅是让游戏看起来更好，也让游戏体验变得更好。

Xbox Series X产品负责人Jason Ronald表示：“Xbox Series X将大幅提高GPU性能，并凭借硬件加速光线跟踪等新功能重新定义和提升画面表现。但新主机的提升不仅由图形或分辨率来定义。”

硬件团队深知他们需要构建不受任何制约的4K 60 fps游戏运行环境。同时他们还在挑战自我，以提供曾经在游戏主机上无法实现的性能水平，包括为最为苛刻和最具竞争力的游戏提供高达120 fps支持。团队相信分辨率和帧速率是留给游戏开发者最好的工具，同时团队希望新主机能够得到最广泛的开发者的喜爱，这其中包括电竞游戏以及创新的独立创作者的需求。

为了满足这些需求，Xbox团队加强了与芯片制造商AMD的长期合作关系，AMD 在15年前开始与Xbox团队合作开发Xbox 360。AMD相关负责人Sebastien Nussbaum 谈到了他们的团队为Xbox Series X提供高性能而做出的努力。

Nussbaum由于专注于变革性设计和性能提升，对于开发人员来说，"游戏主机最终成为技术创新的游乐场。”这在很大程度上得益于定制处理器的原始性能，它由8核AMD Zen 2 CPU和RDNA 2架构GPU组成。

这些下一代架构将性能提升到了新的高度，使开发人员能够创建前所未有的逼真游戏体验，同时能够让AMD团队开发下一代DirectX生态系统，这将继续推动行业发展。

Nussbaum表示：“Xbox Series X 是我们与微软合作完成的SOC和API设计中跨越最大的一代，AMD 很荣幸能够成为微软信赖的合作伙伴。Xbox Series X将成为这一代主机技术创新领导者的灯塔，并将在今年和明年在整个DirectX生态系统中传播创新。”

Xbox Series X 最为突出的，也是最吸引玩家注意的功能之一是支持基于硬件加速 的DirectX光线追踪，它比之前的任何技术都更精确地实时模拟光线和声音的属性。为了让我们更好地了解这项技术如何直接影响游戏，《我的世界》技术总监 Clayton Vaught 通过一个技术演示，介绍光线跟踪是如何改变这款世界上最受欢迎之一的游戏。

Vaught在演示过程中从当前视觉效果切换到硬件加速DirectX Raytraced的视觉效果，在预先构建的《我的世界》演示环境中漫步，以展示由逼真的光照改变游戏的方式。物体投射的阴影会根据离物体的距离变得更清晰或模糊，而熔岩会发出温暖的橙色光芒，该光芒随着距离越来越远而逐渐消开，并被轨道上的矿车反射回来。甚至月亮也投射出自己的光线，透过墙壁的裂缝并反射出空气中的颗粒。光线追踪视觉效果从根本上改变《我的世界》的游戏体验，让玩家沉浸于一个更加真实的世界中。

最令人印象深刻的功能是光通过透明物体（比如玻璃）的方式及从而产生的色彩变化。当走过一排排由彩色玻璃立方体组成的真实彩虹的走廊时，这一点得到了很好的演示，每个立方体都在地板上投射出不同的彩色阴影。最令人惊叹的时刻来自最不起眼的物质：水。启用光线追踪后，水现在已完全透明，并允许月亮发出的光穿过它直达玩家的视线，而且真实地反射出当前摇曳的海藻。这是一个令人印象深刻的演示，硬件加速的DirectX光线追踪为《我的世界》带来了从未想过的真实效果。

The Coalition 工作室技术总监 Mike Rayner 展示了他的团队如何针对 Xbox Series X进行《战争机器 5》的强化。 《战争机器 5》的技术演示由Unreal Engine提供支持，适用于Xbox Series X，使用完整的PC Ultra Spec设置，其中包括分辨率更高的纹理和分辨率更高的体积雾，以及比PC Ultra Specs允许的粒子计数高50％的粒子效果。他们还展示了过场动画，现在过场动画在4K下的运行速度为60 FPS（在Xbox One X上为30 FPS），这意味着从实时过场动画到游戏玩法的过渡非常顺畅。

在其他几个方面也有一些明显的改进。加载时间非常快，并且该团队能够启用某些功能，而这些功能先前已实现，但不得不在Xbox One X版本关闭。其中包括接触阴影（为对象提供了更大的深度）以及植物和草皮上的自阴影照明，使每个场景都更加逼真。Rayner 还分享说，游戏运行帧率已超过100 FPS，团队正在研究为多人模式实现120 FPS效果，为玩家提供前所未有的主机体验。最让人印象深刻的是这些内容在短短几周内就得到了实现。

The Coalition团队还宣布，Xbox Series X 强化版本的《战争机器 5》将随着新主机发售同步上线，已拥有《战争机器 5》的玩家将免费通过智能分发功能获得Xbox Series X版。

提高沉浸感 拥抱速度感

Xbox Series X 的下一个重要特征就是速度，而速度又可以通过大量不同的方式来定义。全新设备改变了我们对您在体验游戏或应用程序之间切换速度的期许。我们大多数人都希望能够立即进入游戏或回到我们上次停止的地方。这影响了系统设计团队，因为他们希望确保使游戏玩家能够将更多的时间花费在游戏上，而等待的时间更少。

这其中很大一部分与增加固态驱动器（SSD）有关。我们已经达到了传统机械硬盘性能的上限，因此团队知道他们需要在SSD级别的I / O速度上进行投资，以提供他们渴望获得的Xbox Series X体验的质量。这是团队真正想要的创新，他们知道这可能会改变新一代游戏体验。但是他们不希望I / O系统仅使您的游戏加载速度更快。

Xbox Velocity Architecture，它具有硬件和软件之间的紧密集成，并且是一种革命性的新体系结构，已针对游戏资源交换进行了优化。这将释放在主机开发中从未见过的新功能，从而使开发人员可以立即访问100 GB的游戏素材。Xbox Velocity体系结构的所有组件都结合在一起，在物理内存的释放上创建了一个有效的倍增效果，实际上，这将是一个改变游戏规则的结构。

微软Xbox Series X技术研究员Andrew Goossen表示：“ CPU是我们新主机的大脑，而GPU是心脏，但Xbox Velocity Architecture是灵魂。“ Xbox Velocity架构远比上一代快得多。这是我们新主机中最具创新性的部分之一。这是一场革命，让游戏可以创造更大，更引人注目的世界。”

这种技术升级的一大受益者是大型开放世界游戏，玩家可以自由地按照自己的方式和步调进行游戏和探索。《最终幻想XV》，《刺客信条：奥德赛》和《荒野大镖客救赎2》等游戏将重新定义玩家对一个充满生机，充满活力的游戏世界的期望。

为了使这些游戏更具动态感并感觉像是一个大型的真实世界，需要大大提高游戏的处理能力，并具有极快的资源交互能力来避免破坏沉浸感（比如经典的电梯或长长的走廊设计都是开发人员创造性隐藏资源加载的案例）。开发人员也将能够有效地消除关卡之间的加载时间，或者创建快速的旅行系统。

当然不能不谈延迟而只谈论速度。

Goossen说：“竞技性玩家和最佳的游戏体验都需要精确的响应式控制。Xbox团队分析了从手柄到主机以及从主机到显示器的整个端到端输入通道，我们向自己提出挑战，要抓住一切机会进一步减少延迟，从而为Xbox上的游戏玩家提供最佳体验。”

这包括开发诸如动态延迟输入（DLI）之类的全新技术，并通过添加以游戏为中心的新功能（例如支持120hz，可变刷新率（VRR）和自动低延迟模式（ ALLM）。在过去的两年中，该团队还一直与业界领先的电视制造商合作，以确保显示生态系统已为Xbox Series X随附的功能做好了准备。

尽管仅凭这些改进中的任何一项都很难注意到延迟的改善，但是当它们全部加起来时，它会带来更快速响应的体验。

Xbox Series X所提供的游戏体验速度提升，其中最明显的是加载时间，由于加载时间将大大减少，玩家的体验将得到极大改善。

全新的游戏快速恢复技术可以让玩家继续上一次玩的游戏。因为大多数玩家每月平均玩三到四款游戏，因此该团队希望为他们提供方便快捷地在常用游戏之间切换的选项。借助“快速恢复”，您可以通过按一下按钮来恢复多个游戏，并立即从上次中断的位置继续游戏。

由于游戏状态将直接存储在系统的SSD中，因此在您关闭主机，完全拔下电源甚至进行系统更新后，它们还会持续存在。团队中的一名测试人员拔下主机的电源一周，然后进行了更新，并且仍然能够继续进行游戏，而无需重新加载。

下一代游戏兼容性仍在继续

Xbox Series X的第三个也是最后一个特征是兼容性。在Xbox One上，团队展现出了他们对兼容性的热情和承诺，使玩家及其喜爱的游戏成为他们所做工作的核心。因为自己也是游戏玩家，他们理解玩家们都拥有美好的游戏记忆，即使技术和游戏设计不断发展，我们也希望继续发挥它们的余热。

Ronald表示：“社区对Phil在2015年E3大会上宣布360向后兼容的回应是我在Xbox团队最大的职业亮点之一。”

对于下一代主机而言，团队从一开始就知道他们希望加强兼容性。该愿景影响了新主机的系统设计，并且通过硬件和软件的组合，他们致力于确保Xbox One上的数千种游戏（包括Xbox 360和初代Xbox游戏）在Xbox Series X上的表现更加出色。

“新主机团队向我们介绍了Xbox Series X。他们说，'如果能使用更强大的性能，你们能做些什么？' 因此，挑战就定了。他们给了我们Xbox One X，就像我们有一个大操场一样，”兼容性团队负责人Peggy Lo说 ：“现在我们得到了Xbox Series X，就好像我们有了一整个游乐园一样。”

玩家将看到改进的Xbox Series X硬件对向后兼容游戏的好处，包括更短的启动和加载时间，更稳定的帧速率，更高的分辨率和改进的图像质量。兼容性团队还将继续创造全新的技术和创新，当在Xbox Series X上运行时，我们可以使用它们来进一步增强现有的游戏目录。

Xbox团队致力于兼容性和跨代游戏的概念，不仅使您的游戏与时俱进，而且Xbox One配件，您的游戏存档和进度也同样得到继承。实际上，您的整个游戏资产都将与您一起迈向下一代。

此外，该团队还设计了支持跨代多人游戏的系统，并引入了新功能（例如智能分发 Smart Delivery），可确保您只需要购买一次游戏，就可以在对应的Xbox主机上获得最佳对应版本。这将允许玩家在自己认为合适的情况下在多个游戏主机和游戏机世代之间无缝切换。

Xbox Series X是有史以来最快，功能最强大的Xbox主机，是以玩家为中心而设计的新一代主机。我们希望上述有关Xbox Series X的技术说明可以解答您的疑惑，并让您很好地了解在今年年末新主机所能实现的期望效果。

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