Dlaczego Xbox One był dużo słabszy od PlayStation 4? Omawiamy kulisy produkcji i projektu

Microsoft kończył generację Xboxa 360 z Halo, Gears of War, Forzą, świetnie rozwiniętym Xbox Live i milionami graczy przyzwyczajonych, że właśnie tutaj gry multiplatformowe często działały lepiej. Następca powinien dostać mocniejsze podzespoły, zachować wygodę poprzednika i pozwolić studiom robić swoje. Tymczasem w listopadzie 2013 roku do sklepów trafił Xbox One za 499 dolarów, regularnie przegrywający jakością obrazu z tańszym o stówkę PS4. Żeby zrozumieć ten zwrot, trzeba cofnąć się do sukcesów Microsoftu. Właśnie z nich wyciągnięto wnioski, które tak drogo kosztowały całą markę.

Xbox 360 wystartował w 2005 roku, wyprzedzając PS3 o rok, a w Europie nawet o kilkanaście miesięcy. Sony walczyło z ceną, skomplikowaną architekturą Cella i kiepskimi konwersjami, podczas gdy Microsoft budował skojarzenie z wygodną konsolą dla zapalonych graczy. Ale szefowie firmy widzieli w salonie więcej możliwości. Konsola mogła sprzedawać filmy, muzykę i abonamenty, docierając również do domowników, którzy pada brali do ręki od święta.

Była też kosztowna lekcja. W 2007 roku Microsoft zapowiedział obciążenie wyniku kwotą 1,05–1,15 mld dolarów w związku z naprawami i rozszerzeniem gwarancji X360. Sukces marki miał cenę, której przy następnej konsoli trudno było nie brać pod uwagę. Przełomem został Kinect z listopada 2010 roku. W lutym 2013 Microsoft informował o 76 mln sprzedanych Xboxów 360 i 24 mln sensorów. Trudno zignorować taki wynik, nawet jeśli dla pasjonata siedzącego przy Gearsach kamera była głównie sposobem na uruchomienie Dance Central podczas imprezy. W maju 2012 roku, Yusuf Mehdi, wiceprezes Microsoftu odpowiedzialny wówczas za marketing, strategię i rozwój działu Interactive Entertainment Business, chwalił się ponad 60 aplikacjami rozrywkowymi sterowanymi głosem oraz wzrostem sprzedaży konsoli w piątym, szóstym i siódmym roku jej obecności na rynku. Rozszerzanie Xboxa poza gry przynosiło efekty.

Zwrot po tak udanym X360 łatwiej zrozumieć z perspektywy nowych odbiorców i usług. Gracze widzieli konsolę, która dobrze radziła sobie z grami, a firma dostrzegała urządzenie, na którym całe rodziny oglądały filmy i korzystały z Kinecta. Ilan Spillinger, ówczesny wiceprezes Microsoftu ds. sprzętu i technologii Xboxa, wspominał, że w 2008 roku przyszedł do Microsoftu z myślą o następnej konsoli, ale zespół skoncentrował się na Kinekcie. Xbox One miał rozwinąć tę drogę: rozpoznawać użytkownika, reagować na głos, przełączać obraz z dekodera i pozwalać rozmawiać przez Skype podczas oglądania telewizji. To była konsekwencja wcześniejszych decyzji, choć dla wielu graczy wyglądała jak nagłe porzucenie ich potrzeb.

Drugi powód takich działań odpowiada na tamtejszą sytuację całego Microsoftu. W roku fiskalnym 2013 firma osiągnęła 77,85 mld dolarów przychodu i 26,76 mld zysku operacyjnego. Pieniędzy jej nie brakowało, ale szukała kolejnych obszarów wzrostu, a Steve Ballmer (prezes MS z tamtych lat) prowadził transformację z producenta oprogramowania w światowego giganta projektującego urządzenia i konkretne usługi. Dział Entertainment and Devices przyniósł 10,17 mld przychodu i 848 mln zysku operacyjnego, przy czym obejmował również Skype oraz Windows Phone, więc nie był to wynik samego Xboxa. Przychody platformy X360 spadły o 12%, a dostawy konsol z 13 do 9,8 mln sztuk. Jednocześnie firma zaksięgowała około 900 mln dolarów kosztów związanych z zapasami Surface RT. To obraz bogatego koncernu szukającego miejsca poza tradycyjnym pecetem. W mojej ocenie Xbox dostał z tego powodu zbyt szerokie zadanie, bo miał jednocześnie utrzymać graczy i otworzyć ich salony na inne, bardziej multimedialne doświadczenia. 

Konsola musiała obsłużyć cały salon

Takie założenia trafiają w końcu na biurka inżynierów. Boyd Multerer, dyrektor ds. rozwoju Xboxa i szef prac nad oprogramowaniem Xboxa One, tłumaczył, że 8 GB RAM-u wybrano między innymi z myślą o szybkim przełączaniu aplikacji i wykonywaniu kilku zadań równocześnie. Marc Whitten reklamował trzy systemy operacyjne w jednym urządzeniu: osobne środowiska dla gier i aplikacji, połączone warstwą wirtualizacji. Gra miała otrzymywać przewidywalne zasoby, gdy obok swobodnie działały przeróżne multimedia. Tyle, że one również potrzebowały miejsca i mocy.

Najbardziej charakterystycznym przykładem był Snap, czyli przypinanie aplikacji z boku ekranu podczas gry. Xbox otrzymał też wejście HDMI przepuszczające sygnał z dekodera. Konsola nie zastępowała abonamentu kablówki, miała przejąć obsługę urządzenia, które klient już posiadał. Amerykański widz dostawał obietnicę wygodniejszego centrum rozrywki. Jednak ktoś kupujący następcę X360 przykładowo do Battlefielda miał pełne prawo zapytać, dlaczego dopłaca mnóstwo kasy za coś, czego nigdy nie użyje. Rachunek powiększał obowiązkowy Kinect w zestawie. Deweloper mógł zakładać, że posiada go każdy użytkownik, co usuwało klasyczny problem dodatków: niewielką bazę klientów zniechęcającą studia do inwestowania. Według szacunków IHS, sensor dokładał około 75 dolarów do kosztu produkcji zestawu. Całość z montażem wyceniano na 471 dolarów, wobec 381 dolarów dla PS4, jeszcze bez pełnych kosztów marketingu czy dystrybucji. Microsoft budował droższą konsolę ze słabszą grafiką.

Przy One dostaliśmy ogromną obudowę, zewnętrzny zasilacz i chłodzenie z wentylatorem o średnicy 112 mm. Ostrożność po RROD była zrozumiała. Spokój podczas pracy stanowił zaletę, ale wielkość pudełka nie zmieniała konfiguracji grafiki. Sony odrabiało tymczasem lekcję z PS3. Mark Cerny mówił Gamasutrze, że kolejny sprzęt nie może być zagadką, którą programiści muszą rozwiązywać przed zrobieniem dobrej gry. Rozważano szybką pamięć wewnątrz procesora, ale odrzucono ten kierunek ze względu na komplikacje dla twórców. Obie firmy współpracowały z AMD i korzystały z podobnych fundamentów, ale inaczej ustawiły priorytety.

Xbox One i PS4 otrzymały po osiem energooszczędnych rdzeni Jaguar, ale Microsoft przewidział 12 aktywnych jednostek obliczeniowych GPU, a Sony 18. To odpowiednio 768 i 1152 jednostki cieniujące. Nawet po podniesieniu zegara w karcie graficznej Xboxa do 853 MHz, jego grafika oferowała około 1,31 TFLOPS wobec 1,84 TFLOPS konkurenta. PS4 miało więc mniej więcej 41% przewagi w szczytowej wydajności obliczeń FP32. Ta liczba nie oznaczała automatycznie o 41% wyższego framerate’u, ale pokazywała różnicę w zasobach, z którymi deweloperzy zaczynali pracę.

Pamięć dodatkowo utrudniała wykorzystanie mniejszego GPU. Microsoft wybrał 8 GB DDR3 i dołożył 32 MB szybkiego eSRAM-u wewnątrz głównego układu. Sony postawiło na 8 GB GDDR5. Twórcy gier na Xboxa musieli pilnować, które dane umieszczają w małym, szybkim obszarze, a PS4 zapewniało wysoką przepustowość całej pamięci głównej. Xbox potrafił wyświetlić rozdzielczość 1080p, ale sprawne wykorzystanie jego zasobów wymagało dodatkowej pracy, szczególnie w silnikach graficznych powstających na kilka platform równolegle.

Co ciekawe, główny układ Xboxa był większy: 363 mm² wobec około 348 mm² w PS4, przy tym samym procesie 28 nm. Szybka pamięć zajmowała cenny krzem, ale nie dodawała jednostek cieniujących. IHS szacowało cenę APU Microsoftu na 110 dolarów, a w przypadku Sony na 100 dolarów. Nie da się po prostu przeliczyć eSRAM-u na dodatkowe CU, bo większy GPU nadal potrzebowałby odpowiedniej przepustowości. Widać jednak, że Microsoft wydawał więcej na realizację innych priorytetów.

Rok 2013 i koniec komfortowej przewagi

Pamiętny 21 maja 2013 roku. To właśnie wtedy Microsoft pokazał nową generację, której nikt nie chciał. Yusuf Mehdi przełączał telewizję, uruchamiał funkcje głosem i prezentował Skype’a. Na scenie pojawiły się Forza Motorsport 5 oraz nowe Call of Duty, ale ogromną część uwagi poświęcono domowej rozrywce. Widzowie czekający na mocnego następcę X360 dostali uzasadnienie rozwiązań, których wcześniej wcale się nie domagali. Towarzyszyła temu obietnica chmury. W maju 2013 Matt Booty mówił o zasobach odpowiadających trzem dodatkowym Xboxom na konsolę użytkownika. Wybrane obliczenia miały trafiać na serwery, przy zachowaniu lokalnego renderowania gry. Niestety nie wiadomo, czy właśnie tą obietnicą uzasadniono wybór mniejszego i słabszego GPU. W kuluarach mówiło się, że docelowo Xbox One miał tylko odtwarzać chmurowe przetwarzanie grafiki, będąc niejako odbiornikiem treści. TV pełną gębą. 

Serwery mogły liczyć część symulacji czy zachowania postaci, ale konsola nadal musiała narysować klatkę. Przy 60 FPS miała na to około 16,7 ms. Wysyłanie zadań przez internet i czekanie na odpowiedź nie mogło zastąpić wszystkich operacji wymagających natychmiastowej reakcji. Chmura otwierała inne możliwości projektowania gry. Nie dopisywała jednostek cieniujących do procesora pod telewizorem. W czerwcu zaorano cały projekt absurdalną ceną oraz beznadziejnymi zasadami dotyczącymi weryfikacji połączenia i obrotu używanymi grami. Pisałem o tym wielokrotnie, ale tutaj tylko przypominam. Niespełna miesiąc po fatalnej prezentacji, 19 czerwca, Microsoft wycofał wymóg sprawdzania połączenia co 24 godziny i ograniczenia dotyczące pożyczania oraz odsprzedaży gier na płytach. Cały misterny plan poszedł w odstawkę, bo konieczność nieustannego podłączenia do sieci właśnie wyparowała. Nie można więc było oprzeć konstrukcji całej platformy na usłudze, która nie była już wymagana. Gdyby ktoś nie chciał podpinać Xbox One do internetu, nie mógłby skorzystać z chmurowych rozwiązań renderowania gier, a to oznaczałoby kolejne wpadki wizerunkowe i problemy wśród wielu klientów. Świat nie był wówczas gotowy na taką przyszłość. 

Inżynierowie próbowali jeszcze wycisnąć więcej z istniejącego sprzętu. Zegar CPU podniesiono z 1,6 do 1,75 GHz, a GPU z 800 do 853 MHz. Andrew Goossen, jeden z architektów, ujawnił też interesujący eksperyment: fizycznie procesor zawierał 14 CU, z których dwa stanowiły rezerwę produkcyjną, pozwalającą sprzedawać układy mimo częściowych defektów. Sprawdzono, co da uruchomienie wszystkich czternastu. W analizowanych grach startowych zysk był mniejszy niż po podniesieniu zegara o 6,6%. Przyspieszenie obejmowało bowiem więcej elementów grafiki niż same jednostki obliczeniowe. To mówiło sporo o ograniczeniach konkretnej konstrukcji.

Najbardziej dotkliwy sprawdzian przyszedł jeszcze przed listopadową premierą. Mark Rubin z Infinity Ward potwierdził, że Call of Duty: Ghosts na Xboxie One renderuje obraz w 720p, skalowany następnie do 1080p, podczas gdy PS4 oferuje natywne 1080p. Obie wersje przygotowywano pod 60 FPS. Różnica między tymi rozdzielczościami oznacza ponad dwukrotnie więcej pikseli po stronie Sony. Dla marki Xbox, która przez lata kojarzyła się z Call of Duty i pierwszeństwem dodatków (wiecie, że na X360 sprzedano dziesiątki milionów sztuk Call of Duty więcej, niż na PS3?), było to wyjątkowo niewygodne porównanie. Gra promowana przy pokazie konsoli lepiej prezentowała się u konkurencji. Startowa Forza Motorsport 5 działała przecież w 1080p i 60 FPS, a Ryse: Son of Rome, mimo 900p, robiło ogromne wrażenie. Produkcja przygotowana pod konkretny sprzęt mogła dobrze wykorzystać jego możliwości i rozsądnie dobrać kompromisy. Dla klienta wybierającego konsolę na kilka lat liczyło się jednak to, na czym lepiej zadziała następna gra Ubisoftu, EA czy Activision.

Battlefield 4 powtórzył znany już wtedy problem: 1280 x 720 na Xboxie One i 1600 x 900 na PS4. Nawet tam, gdzie Sony również nie osiągało Full HD, rysowało o 56% więcej pikseli. W styczniu 2014 doszedł Tomb Raider: Definitive Edition, którego wersję na Xboxa ograniczono do 30 FPS, a na PS4 pozostawiono możliwość działania do 60 FPS. Wydanie Sony nie trzymało tej wartości stale, ale różnicę dało się ją odczuć również w ruchu. Wiele takich przykładów było kolejnym gwoździem do trumny tego sprzętu, a Microsoft przegrywał właśnie najważniejszą generację w historii naszej branży. Generację, od której zaczęto budować wirtualne biblioteki gier, znajomych i dodatków, które do dziś przypisane są do naszych kont. Mimo, że już X360 oraz PS3 wprowadziły funkcje sieciowe, to dopiero od ósmej generacji gracze przywiązywali do tego znacznie większą wagę. 

Odzyskiwanie zasobów dla gier

Pierwsze miesiące po premierze pokazały, ile zależało od właściwych narzędzi. Jean-Baptiste Bolcato z Rebellion opisywał początki pracy nad Sniper Elite 3 jako totalne piekło. Mały eSRAM wymuszał dzielenie danych i dodatkowe sztuczki. Teraz to Xbox wymagał więcej zachodu. Programista zaznaczał jednak, że nowe SDK bardzo pomaga i studio przestaje obawiać się osiągnięcia 1080p. Microsoft miał zarazem słabszy sprzęt i środowisko utrudniające wykorzystanie jego mocy. Ten drugi problem można było ograniczać lub w jakimś stopniu wyeliminować stosownymi aktualizacjami.

W czerwcu 2014 roku, po przejęciu firmy przez Phila Spencera, pojawił się zestaw bez Kinecta za 399 dolarów, a nowe XDK pozwoliło odzyskać zasoby GPU zarezerwowane wcześniej dla systemu. Microsoft wyjaśniał, że początkowo odkładał na te zadania 10% grafiki, między innymi na śledzenie szkieletu przez kamerę. Gry rezygnujące z tej funkcji mogły wykorzystać dodatkową część rezerwy. Nie wystarczało odłączyć sensora: odpowiednie zmiany musiał wprowadzić deweloper. Firma równocześnie usuwała z ceny obowiązkowy dodatek i oddawała grom moc, którą wcześniej przeznaczyła na własną wizję obsługi konsoli. Dopiero 5 września 2014 Xbox One oficjalnie dotarł do Polski, ponad dziewięć miesięcy po pierwszych rynkach i już po wycofaniu obowiązkowej kamery z najtańszego zestawu. Dopłata do centrum amerykańskiej rozrywki telewizyjnej kiepsko pasowała do kraju, który początkowo nawet nie znalazł się na liście premierowej. Projektowanie urządzenia pod amerykańskie przyzwyczajenia miało swoją wielką cenę. 

W 2015 roku Microsoft wrócił do obietnic chmury z Crackdownem 3, reklamując destrukcję z mocą dwudziestu Xboxów One. Twórcy z Cloudgine wyjaśniali, że serwery obsługują symulację, której wyniki konsola renderuje lokalnie. Nie przyspieszają więc konkretnego podzespołu. Miało to sens dla tak zaprojektowanego multiplayera, ale nie rozwiązywało problemów pozostałych gier. Właściciel Xboxa One oczekiwał dużych wzrostów i poprawy jakości w produkcjach, które zdążył już kupić. Xbox One S z 2016 roku miał już napęd UHD Blu-ray, ale nadal tylko 12 CU i 8 GB DDR3. Wtedy też w tych nowych konsolach delikatnie podkręcono zegar GPU, ale wzrosty liczby klatek były dosłownie marginalne. 

Do 2017 roku Microsoft zdołał już mocno zmienić charakter urządzenia. Zniknął Snap, a Mike Ybarra uzasadniał jego zastąpienie między innymi zmniejszeniem zużycia pamięci i poprawą szybkości działania. W listopadzie pojawił się Xbox One X. Miał już kosmiczne 40 CU, 6 TFLOPS oraz 12 GB GDDR5 o przepustowości 326 GB/s, bez dawnego układu DDR3 z eSRAM-em. Tym razem za 499 dolarów klient otrzymywał konsolę, która faktycznie wygrywała wydajnością z konkurencją. Inżynierowie potrafili to zrobić, kiedy wydajność gier stała się nadrzędnym celem produktu.

Crackdown 3 dotarł do sklepów dopiero w lutym 2019, a chmurowa destrukcja znalazła się w osobnym Wrecking Zone. Minęło ponad pięć lat od premiery pierwszego One. Najbardziej konkretną poprawę jakości obrazu Microsoft dostarczył graczom wcześniej, wraz z zakupem nowej konsoli. Właśnie dlatego ta historia tak irytuje: po X360 firma miała doświadczenie, pieniądze i ludzi, by przygotować lepszego następcę. Zbudowała jednak sprzęt, w którym gry musiały dzielić priorytety z wizją multimedialnego pudełka przeznaczonego do salonu. Kiedy zaczęła tę wizję rozmontowywać, właściciele PS4 od dawna korzystali już z mocniejszego GPU i bawili się w najlepsze.