Xbox Series X: Die Technologie hinter der nächsten Konsolengeneration

Xbox Series X ist die bisher schnellste und leistungsstärkste Xbox-Konsole, entwickelt für eine Konsolengeneration, die Dich, den Spieler, in den Mittelpunkt rückt. Mit dem Launch der Konsole zum Weihnachtsgeschäft 2020 setzt Xbox Series X neue Standards für Leistung, Geschwindigkeit und Kompatibilität. Gleichzeitig erlaubt Dir die neue Konsole, tausende Titel aus bisher vier Vorgänger-Generationen mitzunehmen.

In diesem Artikel erhältst Du Einblicke in die Technologien
der neuen Konsolengeneration und Statements von Experten wie Austin Evans und Digital
Foundry. Außerdem gibt das Xbox Team Einblicke in die Design-Entscheidungen, die
die nächste Generation des Gaming definieren.

Die nächste Xbox-Generation wird durch drei primäre Charakteristika definiert: Leistung, Geschwindigkeit und Kompatibilität.

Die
leistungsstärkste Xbox aller Zeiten

Bereits zu Anfang des Konzeptionsprozesses folgte das Team
der Maxime, die bis dato leistungsstärkste Xbox aller Zeiten zu entwickeln. Dabei
stellten sie sich zunächst die Frage, wie Leistung in der neuen
Konsolengeneration definiert werden soll. Bei vergangenen Generationen standen
hier meist grafische Innovationen in Fokus: der Übergang von 8 Bit-Grafik zu 16
Bit-Grafik, 2D zu 3D, SD zu HD und schließlich 4K.

Heutzutage fordern Spieler und Spielerinnen 60 Bilder pro
Sekunde ein, kombiniert mit hohen visuellen Standards und präziser sowie
responsiver Eingabe. Entwickler arbeiten an kreativen Lösungen wie der
dynamischen Skalierung von Auflösung, um eine hohe Bildqualität bei
gleichbleibender Bildwiederholrate zu gewährleisten – oftmals aber nur, um die
Einschränkungen und Limitierungen der aktuellen Hardware-Generation zu umgehen.
Das alles ändert sich mit Xbox Series X. In der neuen Generation geht es nicht
mehr nur darum, dass Spiele besser aussehen, Spiele sollen sich noch besser
spielen lassen.

„Xbox Series X wird einen immensen Schub machen, was die GPU-Performance
angeht, und weiterhin durch neue Features wie hardwarebeschleunigtes Raytracing
den Standard für Grafik definierten und vorantreiben. Jedoch glauben wir nicht,
dass diese Generation von Grafik und Auflösung allein definiert wird,“ so Jason
Ronald, Director of Product Management on Xbox Series X.

Das Team um Xbox Series X legt großen Wert darauf, dass die neue
Konsolengeneration Titel in 4K und 60 Bildern in der Sekunde darstellen kann,
ohne dabei Kompromisse seitens der Entwickler eingehen zu müssen. Während
Auflösung und Bildwiederholrate kreative Entscheidungen sind, die die
Entwickler der einzelnen Spiele selbst treffen, soll das neue System den
Anforderungen der größten Blockbuster, kompetitiven Esports-Titeln und
innovativen Indie-Entwicklern gerecht werden.

Die langjährige Partnerschaft mit AMD

Um dafür die richtigen Rahmenbedingungen zu schaffen, stärkt
das Xbox-Team seine langfristige Partnerschaft mit dem Chip-Hersteller AMD, die
15 Jahre zur Entwicklung der Xbox 360 zurückreicht. Sebastian Nussbaum,
Corporate Vice President & Senior Fellow, Semi-Custom Products and
Technologies​ bei AMD, gibt dazu einige interessante Einblicke, wie das Team
bei der Entwicklung von Xbox Series X unterstützt.

Dank des neuartigen Designs und der verbesserten Leistung,
„ist die Konsole ein Spielplatz technischer Innovationen“ für jeden Entwickler.
Das ist zu großen Teilen der schieren Kraft des eigens angefertigten Prozessors
zu verdanken, der von einem 8-Kern AMD Zen 2 CPU und einer RDNA 2-Class GPU angetrieben
wird.

Diese Architektur der nächsten Generation liefert ein neues
Level an Performance, mit Hilfe derer Entwickler realistische und immersive
Spielerfahrungen erschaffen können, die so bisher nicht möglich waren. Gleichzeitig
erlaubt die Zusammenarbeit dem AMD-Team in die nächste Generation des
DirectX-Ökosystems zu investieren, das weiterhin den Industriestandard nach
vorne treiben wird.

“Xbox Series X ist der größte Generationen-Sprung eines SOC
[System of a Chip] und API-Designs, den wir bisher zusammen mit Microsoft
realisiert haben. Für AMD ist es eine große Ehre, als bewährter Partner an der
Seite von Microsoft Teil dieses Unterfangens zu sein,“ so Nussbaum. „Xbox Serie
X wird ein Leuchtturm der technischen Innovationsführerschaft für diese
Konsolengeneration sein und wird die Innovation im gesamten DirectX-Ökosystem
in diesem und im nächsten Jahr vorantreiben.“

Im Anschluss an die Präsentation von AMD taucht Technical
Fellow Andres Goossen in die detaillierten Spezifikationen ein, die im Inneren
der Xbox Series X stecken.

Weitere Informationen dazu findest Du bei Digital Foundry. Dort erfährst Du weitere Details darüber, was all die genannten Features für Spieler und Entwickler gleichermaßen mit sich bringen. Einen detaillierten Glossar zu den technischen Hintergründen findest du überdies in einem separaten Artikel auf Xbox Wire DACH.

Hardware beschleunigtes DirectX Raytracing in Minecraft

Das größte – und für Spieler visuell auffälligste – Feature
von Xbox Series X ist die Unterstützung von Hardware beschleunigtem DirectX
Raytracing, das die Eigenschaften von Licht und Sound in Echtzeit simuliert –
realistischer als jemals zuvor. Für ein besseres Verständnis dieser Technologie
spricht Clayton Vaught, Technical Director bei Minecraft, anhand einer
technischen Demo darüber, wie Raytracing die Welt von einem der populärsten
Spiele überhaupt beeinflusst.

Im Feature wechselt Vaught zwischen aktuellen grafischen
Standards und Hardware beschleunigtem DirectX Raytracing in einer
Minecraft-Welt und stellt so eindrucksvoll dar, wie realistische Lichteffekte
das Spiel verändern. Schattenwürfe von Objekten wechseln je nach Distanz zum
Objekt von hart zu weich, während Lava in einem warmen, orangen Farbton erscheint,
der sich in der Ferne verflüchtigt und von Loren abstrahlt. Auch der Mond wirft
seine Lichtstrahlen über Risse in der Wand, Luftpartikel reflektieren sie.
Raytracing verändert das Gefühl von Minecraft grundlegend und saugt den Spieler
förmlich ein – in eine immersive und weitaus realistischere Welt.

Das eindrucksvollste Feature mag das Zusammenspiel von Licht
mit transparenten Objekten wie Glas sein, das die Farbe des Lichtes annimmt,
bevor es den Weg ins Auge des Spielers findet. Dieses Beispiel wird
eindrucksvoll anhand eines langen Korridors demonstriert, in dem ein
realistisch anmutender Regenbogen aus farbigen Glas-Würfeln individuell kolorierte
Farbschatten auf den Boden wirft. Auch Wasser wird mit Hilfe der neuen
Technologie zum Augenschmaus, während Mondlicht durch die Wasseroberfläche
hindurch Spieler oder Seetang beleuchtet, der in der Strömung wiegt.

Gears 5 auf Xbox Series X

Einen weiteren Showcase der Leistung von Xbox Series X präsentiert
Mike Rayner, Technical Director bei The Coalition. Mike demonstriert anhand von
Gears 5, wie das Entwickler-Team den Titel für Xbox Series X optimiert. Die
technische Demo für Xbox Series X zu Gears 5, basierend auf der Unreal Engine, nutzt
die Ultra-Settings der PC-Version: Die Demo zeigt höher aufgelöste Texturen
sowie höher aufgelöster volumetrischer Nebel und eine – im Vergleich zu den
Ultra-Einstellungen auf PC – um 50 Prozent erhöhte Anzahl an Partikeln. Die
Eröffnungs-Cutscene wird überdies mit 60 FPS in 4K (auf Xbox One X in 30 FPS)
dargestellt.

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Aber auch andere Bereiche erfahren erhebliche Optimierungen,
insbesondere die Ladezeiten wurden minimiert. Überdies sorgt die zusätzliche
Leistung dafür, dass neue Features – die ursprünglich für Xbox One X-Version
abgeschaltet waren – ihren Weg ins Spiel finden, darunter beispielsweise
Kontakt-Schatten, die Objekten zusätzliche Tiefe verleihen. Auch Pflanzen oder
Gras werfen nun eigene Schatten auf sich selbst, was zu noch realistischeren
Szenen führt. Gears 5 wird aktuell mit mehr als 100 FPS dargestellt, das Team arbeitet
daran, 120 FPS Gameplay für Multiplayer-Modi zu implementieren und Dir eine
ganz neue Erfahrung zu bieten, die in dieser Form auf noch keiner anderen
Konsole möglich ist. Beeindruckend: Das Team hat diese Systemoptimierungen
innerhalb weniger Wochen umgesetzt. Zum Launch von Xbox Series X erscheint eine
optimierte Version von Gears 5, die Besitzer der Xbox One-Version kostenfrei
erhalten.

Noch schneller, noch tiefer eintauchen

Geschwindigkeit ist ein weiterer wichtiger Faktor der neuen Konsolengeneration und wird aufunterschiedliche Arten definiert. Moderne Endgeräte verändern die Erwartungen darüber, wie schnell zwischen Spielerfahrungen und Programmen gewechselt werden kann: sofort loslegen oder genau dort weitermachen, wo man vorher aufgehört hat – und das im Bruchteil von Sekunden. Mit der neuen Konsolengeneration hast Du mehr Zeit zum Spielen und gleichzeitig weniger Wartezeiten.  

Dreh- und Angelpunkt für diese neue Art zu spielen sind
Solid-State-Laufwerke (SSD). Traditionelle Festplatten haben bereits das
Maximum an Rotationsgeschwindigkeiten erreicht – eine Investition in SSD
I/O-Geschwindigkeiten ist der nächste Schritt, die angestrebte Leistung und
Qualität von Xbox Series X zu erreichen. Neben schnelleren Ladezeiten sorgt das
I/O-System für weitere Verbesserungen.   

Die Xbox Velocity Architecture

Die Xbox Velocity Architecture erlaubt das enge
Zusammenspiel zwischen Hard- und Software – es handelt sich dabei um eine
revolutionäre neue Architektur, die für das Streaming von In-Game-Assets
optimiert ist. Mit Hilfe dieser Architektur werden neue Ressourcen freigesetzt,
die es in dieser Form in der Konsolen-Entwicklung noch nicht gegeben hat. Das
erlaubt beispielsweise den sofortigen Zugriff auf 100 GB an Spieledaten durch
Entwickler. Die Komponenten der Xbox Velocity Architecture fungieren als
effektiver Multiplikator für den physischen Speicher – ein absoluter Game
Changer.

“Die CPU ist das Gehirn unserer neuen Konsole und die
GPU das Herz – die Xbox Velocity Architecture ist die Seele”, sagte Andrew
Goossen, Technical Fellow for Xbox Series X bei Microsoft. “Die Xbox
Velocity Architecture ist so viel mehr als nur schnell. Sie ist einer der
innovativsten Bestandteile unserer neuen Konsole. Mit dieser Technologie
revolutionieren wir, wie Spiele wesentlich größere und überzeugendere Welten
schaffen können.“

Von diesem technologischen Upgrade profitieren insbesondere
die großen Open World-Titel, bei denen Du die Freiheit genießt, die Welt in
Deinem eigenen Tempo zu erforschen. Titel wie Final Fantasy XV, Assassin’s
Creed Odyssey und Red Dead Redemption 2 haben die Erwartungen an eine
lebendige, dynamische Welt dieser Generation neu definiert.

Um diese Universen für Dich noch dynamischer und erlebbarer
zu machen, ist eine essenzielle Steigerung der Rechenleistung erforderlich.
Dafür müssen Ressourcen extrem schnell verteilt werden, um das Erlebnis nicht
zu unterbrechen – epische Aufzugsfahrten oder lange Flure sind gute Beispiele
dafür, wie Entwickler das Laden von Assets kreativ verbergen. Entwickler sind
zukünftig in der Lage, Ladezeiten zwischen Levels zu eliminieren oder schnelle
Transportsysteme zu schaffen, die genau das sind: schnell.

Verringerte Latenzzeiten

Allerdings kann man nicht über Geschwindigkeit sprechen,
ohne auch Latenzen einzubeziehen.

“Professionelle Spieler und aufwendige Titel erfordern
eine präzise, reaktionsschnelle Steuerung”, so Andrew Goossen, Technical
Fellow für die Xbox Series X bei Microsoft. “Das Xbox-Team analysierte die
gesamte Signalkette, vom Controller bis zur Konsole und von der Konsole bis zum
Display; wir haben uns selbst herausgefordert, Latenzen weiter zu reduzieren
und Spielern auf Xbox das beste Erlebnis zu bieten.“

Dabei hilft die Entwicklung brandneuer Technologien wie
Dynamic Latency Input (DLI) sowie die Anpassungen der HDMI 2.1-Spezifikation, um
neue Funktionen wie den Support für 120hz, Variable Refresh Rate (VRR) sowie
Auto Low Latency Mode (ALLM) zu ermöglichen. Das Team arbeitet seit zwei Jahren
mit den führenden TV-Herstellern der Branche zusammen, und stellt sicher, dass
Fernseher für die Anforderungen von Xbox Series X bereit sind.