Unreal Engine 5 hat mit Version 5.4 einen neuen Meilenstein erreicht. Neben der Technologie, die den Grundstein für zukünftige Iterationen der Engine legt, verspricht Entwickler Epic Games erhebliche Leistungsverbesserungen mit besserer CPU-Auslastung und löst damit möglicherweise ein häufiges Problem, das wir bei PCs und Konsolen dieser Generation gesehen haben. Natürlich enthält die neue Version auch visuelle Verbesserungen, unter anderem am Nanite-Geometriesystem und der Temporal Super Resolution (TSR)-Hochskalierung. Wir haben diese neueste Engine-Überarbeitung getestet, um zu sehen, wie alles funktioniert, und um einen Eindruck davon zu bekommen, welche Leistungsverbesserungen in der neuen Version möglich sein könnten.
So beeindruckend es auch war, die erste Demo von Matrix Awakens Unreal Engine 5.0 im Jahr 2021 zeigte bereits die zentralen Leistungsprobleme, die Epic mit 5.4 angehen möchte. Das schnelle Durchqueren der Matrix-Demostadt auf PlayStation 5 reichte aus, um zu starken Leistungseinbußen zu führen, da die Engine mit dem Laden in neuen Bereichen zu kämpfen hat. Dies ist natürlich nur eine Demo, kein Versandspiel, aber die Anzeigewerte unter 30 fps und die Bildzeit-Ruckler in Verbindung mit der dynamischen Auflösungsskalierung deuteten auf eine starke CPU-Einschränkung der Konsolenhardware hin. Dies wurde mit der City Sample-Demo auf dem PC im Jahr 2022 bestätigt, wo einfache CPU- und GPU-Auslastungsmetriken selbst auf leistungsstarken modernen CPUs wie dem Ryzen 7 7800X3D schwere CPU-Engpässe zeigen.
Logischerweise macht das Sinn. Viele der wichtigsten UE5-Funktionen verfügen über wichtige CPU-Komponenten, wie MetaHuman, Open-World-Streaming, Hardware-Raytracing und Nanite, und stellen daher hohe Anforderungen an die CPU-Leistung. Noch wichtiger ist, dass Sie in der Regel durch die Single-Thread-Leistung eingeschränkt werden, sodass CPUs mit höherer Kernanzahl nicht in der Lage sind, sinnvoll zu skalieren, indem sie die Last auf mehrere Kerne und Threads verteilen. Angesichts der Tatsache, dass sowohl preisgünstige PCs als auch Konsolen tendenziell über eine Kernzahl von sechs bis acht verfügen und immer mehr Unreal Engine 5-Spiele auf den Markt kommen, ist das ein großes ungenutztes Leistungspotenzial.
Geben Sie Unreal Engine 5.4 ein. Hier gibt es einige Änderungen, aber die größte und wichtigste Änderung ist die Renderer-Parallelisierung – im Wesentlichen die Aufteilung des Render-Threads, um Multi-Core-CPUs besser zu nutzen. Diese Änderung hat tiefgreifende Auswirkungen auf die Leistung beim Vergleich des Stadt-Benchmarks der Unreal Engine zwischen den Versionen 5.0 und 5.4. In einem CPU-beschränkten Szenario auf einem Ryzen 7 7800X3D ist die Bildrate in 5.4 um 42 Prozent höher.
Anders ausgedrückt: Sie werden praktisch keine Chance mehr haben, 60 fps auf einer der besten Gaming-CPUs zu sehen – eine, die zum Start der ersten UE5-Demo noch nicht einmal verfügbar war! – um die Bildraten problemlos in die 80er-Jahre zu steigern. Das stellt trotz gleichbleibender Inhalte und Einstellungen eine enorme Verbesserung der Gesamtleistung dar und ist vor allem auf die bessere CPU-Auslastung zurückzuführen.
Das sind großartige Neuigkeiten für den PC, aber auch ein Segen für Konsolen. Während wir die UE 5.4-Demo nicht wie auf dem PC direkt auf Konsolen ausführen können, können wir unseren Frankenstein-PC verwenden, um einen Eindruck davon zu bekommen, wie sich konsolenäquivalente Hardware der aktuellen Generation schlägt. Dieser PC ist mit einer AMD RX 6700, einer Grafikkarte, die der der PS5 ähnelt, und einem 4800S-Desktop-Kit ausgestattet, bei dem es sich um die eigentliche APU der Xbox Series X handelt. Dieser Mischmasch sollte theoretisch eine ähnliche Leistung liefern als Konsole der aktuellen Generation, aber in Wirklichkeit liegen die Bildraten weit unter dem, was wir uns bei „epischen“ Einstellungen vorstellen würden.
Cookie-Einstellungen verwalten
Ungeachtet dessen erzielen wir zwischen den Versionen 5.0 und 5.4 einen durchschnittlichen Anstieg der Bildrate um 60 Prozent, wenn wir durch die Straßen laufen, komplett mit viel weniger spitzen Bildzeiten, da wir beginnen, die GPU einzuschränken. Wenn man durch die Stadt fliegt und die CPU stärker belastet, verschiebt sich dieser Unterschied auf 80 Prozent. Obwohl dieser Test keinen Rückschluss auf die tatsächliche Konsolenleistung gibt, zeigt er doch, dass die Verbesserungen der UE-Version relativ gesehen Konfigurationen der unteren Preisklasse mehr helfen als Konfigurationen der höheren Preisklasse.
Während die Unreal Engine 5.4 überzeugende durchschnittliche Leistungssteigerungen aufweist, hat die Engine in Bezug auf andere Leistungsszenarien noch einiges vor sich. Wie ich in Artikeln von Digital Foundry schon oft darauf hingewiesen habe, hat UE ein großes Problem mit dem Stottern bei der Shader-Kompilierung. Dafür gibt es viele Gründe, aber Sie können das Problem deutlich erkennen, wenn Sie das Matrix-Stadtbeispiel zum ersten Mal in Version 5.0 ausführen – massive Frametime-Spitzen in den Hunderten von Millisekunden. Um dieses Problem zu beheben, verwenden Entwickler in der Regel einen manuellen Shader-Vorkompilierungsschritt. Dies ist jedoch arbeitsintensiv für den Entwickler und erfordert einen gründlichen Ansatz zur Erfassung aller Shader.
Aus diesem Grund ist Epic von Unreal Engine Version 5.1 auf automatisiertes Shader-Pre-Caching umgestiegen, das Shader bei Bedarf in Hintergrund-CPU-Threads kompiliert. Dieses automatische System eliminiert die störendsten Ruckler mit einem „kalten“ Shader-Cache, Sie benötigen jedoch immer noch eine ordnungsgemäße Shader-Vorkompilierung, um die Leistung zu maximieren und Ruckler zu minimieren.
Trotz dieser Fortschritte können sogar Spiele wie Epics eigenes Fortnite, die auf UE 5.4 laufen und die Kombination aus dem automatischen asynchronen Caching-System und einem Shader-Kompilierungsschritt verwenden, Probleme aufweisen. Wenn wir das Spiel zum ersten Mal auf einem leistungsstarken PC mit einer RTX 4090 und einem Ryzen 7 7800X3D mit 1080p spielen, um die GPU gezielt zu entlasten, erreicht das Spiel keine perfekten 60 fps – und in unserem ersten Fortnite-Match sind hier tatsächlich Ruckler zu erkennen noch bevor ich aus dem Bus aussteige. Tatsächlich dauerte es etwa bis zu meinem achten Spiel oder etwa einer Stunde Spielzeit, bis ich keine großen Frametime-Spitzen mehr sah, wenn ich neue Bereiche der Spielwelt betrat. Angesichts der Tatsache, dass ein Spiel, das mit der Unterstützung der Epic UE5-Ingenieure und mit einem riesigen Budget entwickelt wurde, auf einem Flaggschiff-PC immer noch diese Probleme aufweist, ist es klar, dass einige inhärente Herausforderungen bestehen bleiben.
Auch die Rahmengesundheit könnte verbessert werden. Wenn wir auf die Matrix City-Demo in Version 5.4 zurückblicken, wird deutlich, dass es immer noch alle paar Sekunden Spitzen im 33,3-ms-Bereich gibt – die selbst auf den besten VRR-Monitoren auf dem Markt sichtbar sind. Tatsächlich sind die Spitzen-Frametimes aufgrund der größeren Ungleichheit der Frametimes subjektiv wohl schlechter als in derselben Stadt in 5.0. Dieses Problem, sich durch die Spielwelt zu bewegen und große Frametime-Spitzen zu erzielen, nenne ich Traversal-Stottern und ist bei vielen Unreal Engine-Spielen typisch. Unreal Engine 5.4 hilft meiner Erfahrung nach zwar dabei, die durchschnittliche Bildrate zu steigern, scheint aber das Traversal-Stottern nicht wesentlich zu unterstützen.
Über die Leistung hinaus beinhalteten die Aktualisierungen der Unreal Engine seit der Veröffentlichung 5.0 interessante visuelle Verbesserungen. Ein gutes Beispiel ist das Glas-Rendering, das in Version 5.0 keine Raytracing-Reflexionen einschließt, dies jedoch bei Verwendung höherer Einstellungen auf dem PC in 5.4 tut, um ein visuell konsistenteres Ergebnis zu erzielen.
Eine weitere PC-Funktion, die Epic seit 5.0 kontinuierlich aktualisiert, ist die Hit-Beleuchtung, die die Beleuchtung in Reflexionen viel realistischer erscheinen lässt. Ohne Trefferbeleuchtung haben dynamische Objekte wie Charaktermodelle keine Farbe in den Reflexionen, sodass dies eine wirkungsvolle Verbesserung sein kann. Die Reflexionen der Version 5.4 zeigen außerdem detailliertere und realistischere Texturen und Materialien in Reflexionen sowie Raytracing-Schatten. Diese Funktion funktioniert jetzt gut und verursacht auf einer RTX 4090 bei nativem 4K nur einen Leistungsverlust von 13 Prozent. Erwarten Sie also einen geringeren Einfluss, wenn Sie Upscaler wie DLSS oder niedrigere Auflösungen verwenden.
Ein weiteres interessantes Upgrade von UE5 ist die emittierende Beleuchtung, die die nächtlichen künstlichen Lichter der Stadtlandschaft in der Matrix-Demo mit Lumen-Raytracing verarbeitet. Dies wurde zwischen den Versionen 5.0 und 5.4 erheblich verbessert, wobei bei der neueren Version eine größere Abdeckung erkennbar ist – allerdings auf Kosten eines stärkeren Flimmerns von sehr kleinen emittierenden Lichtern in der Ferne (und tatsächlich von Lichtquellen im Allgemeinen, die etwas weniger stabil erscheinen). diese Version).
Mit Blick auf die Zukunft nach Version 5.4 gibt es ein paar interessante Dinge, auf die man achten sollte, aber für mein Geld würde ich sagen, dass das Interessanteste die Erweiterung von Nanite für Charaktermodelle ist. Diese Funktion ist derzeit experimentell, aber das vom UE-Spezialisten Dylan Browne von Model Farm bereitgestellte Filmmaterial ist beeindruckend. Es ermöglicht nahezu unendliche geometrische Details, unabhängig davon, wie nah die Kamera an die Figur herankommt, und in diesem Fall verwendet Dylan 3D-Rauschen, das mit der scrollenden UV-Strahlung verbunden ist. Dadurch entsteht der Eindruck einer kochenden und ungleichmäßigen, sich bewegenden Oberfläche auf dem gesamten Modell – sehr cool.
Dies ist natürlich nur eine Demo, aber es ist beeindruckend zu sehen, wie all diese Details durch eine unglaublich dichte Geometrie geliefert werden. Man kann sich leicht vorstellen, welche Art von Details dadurch für Spiele der Zukunft freigeschaltet werden könnten, etwa Schadenssysteme für Charaktere in Horrorspielen oder Charaktere, die sich in Echtzeit verwandeln und verändern.
Es ist offensichtlich, dass es sich bei der Unreal Engine 5.4 um eine bedeutende Veröffentlichung handelt, insbesondere wenn die ca. 40-prozentige CPU-Leistung, die wir in der Matrix-Demo gesehen haben, auch nur annähernd ein Hinweis auf die Art von Steigerung ist, die wir bei der Auslieferung von Spielen sehen könnten. Und wie wir an anderer Stelle gesehen haben, sieht UE 5.4 in vielen Bereichen besser aus als 5.0, insbesondere bei Verwendung der höherwertigen Voreinstellungen für PC-Grafikkarten.
Ebenso klar ist, dass UE auch von weiteren Leistungsverbesserungen profitieren würde, insbesondere im Hinblick auf die Frametime-Stabilität. Auch am Shader-Caching muss noch gearbeitet werden, wenn Epics eigenes Spiel Fortnite ein genauer Maßstab ist – ein Spiel wie dieses sollte auf einer High-End-CPU nicht so stark ruckeln. Ich würde mir auch einen systematischeren Ansatz zur Linderung von Traversal-Rucklern wünschen, da diese überall in der Matrix-Demo und in fast jedem UE5-Spiel zu finden sind.