索尼前段时间透露了PS5的相关核心技术特性，并详细解释了这些技术的创新点和优势。但是因为是专业知识的发布会，所以对于PS5的这些特性有很多不同的解读。PS5首席架构师马克塞尔尼随后联系了知名游戏技术分析媒体Digital Foundry，和他们聊了聊这些已经公布的关键技术的细节，让我们对PS5硬件有了更详细的了解。
原标题：PlayStation5发现：马克塞尔尼理工大学深度PE。
注：由于原文涉及很多专业技术细节，为了达到更好的阅读效果，本文进行了大规模的整理，尽量做到简单明了。
变频是为了充分利用PS5的GPU频率，让很多人大吃一惊。2.23GHz的频率是民用PC显卡很难达到的超高频，让武汉的大部分日日夜夜的人都怀疑这个频率其实不靠谱。
但是，当我们仔细考虑索尼对CPU和GPU频率的表述时，就会发现事情可能并不简单。
标注为索尼PS5的CPU和GPU的频率都是“极限”频率，也就是说它的频率会降低。以我们目前对PC和手机变频技术的了解，这不就是过热或者过热导致的性能下降吗？从过去的情况来看，我们都倾向于这种解释。
然而，这一次不同了。从技术原理上来说，PS5的降频不是因为发热而被迫降的，而是内部系统主动调整的结果。如果因为过热导致PS5频率下降，系统性能就会处于不可靠的状态，这对开发者来说是极其不友好的。
当然，索尼考虑到了这一点，在AMD的帮助下，PS5的CPU和GPU在各自的频率范围内保持了整体可控和稳定的性能。
一般来说，PC、手机等设备都会对处理器设置一个温度上限。一旦温度超过或超过这个温度一段时间，就会为了避免过热而强制降低频率。为了保持游戏主机的整体一致性，索尼并不以温度上限为首要条件来限制过高的温度，而是类似于笔记本电脑的功耗上限。CPU加GPU的总功耗不会超过这个上限。在这个功耗墙下，CPU和GPU的频率是通过一个调整算法来改变的。
所以每一个PS5不管是放在冰箱里还是放在正常的室温环境下，不管出厂时芯片构成有没有轻微偏差，都可以有一个统一的性能。毕竟性能统一是游戏机的一大前提。
我举个简单的例子。这个核心就像一个跷跷板，两端分别是CPU和GPU。索尼人为地为这两端设定了最大高度，无论它们如何变化，各自的高度都不会超过这个最大高度。而且CPU和GPU时有变化，各自最高功耗对应的是索尼公布的3.5元GHz和2.23GHz的频率数据。
这种在整体功耗下稳定内部功耗动态分配的技术是AMD为笔记本平台准备的SmartShift(无独有偶，Nvidia最近也宣布了其针对笔记本平台的类似技术Dynamic Boost)。比如当CPU性能过剩时，原本分配给CPU的功耗资源会转移到GPU，使其获得更高的频率，反之亦然。
索尼表示，用于处理这种配电任务的芯片集成在处理核心中。这种芯片极其灵敏，即使是最轻微的能耗变化也能被检测到并立即做出反应。毕竟对于PS5系统来说，CPU和GPU在某一时刻的功耗对于开发者来说是非常重要的数据。
为什么这么说？PS5虽然是一个整体稳定的系统，但其内部的动态性能与传统主机和对手Xbox Series X的固定性能不同，这就需要游戏开发者对这种动态性能采取不同的优化策略。
塞尔尼说，“这里最有趣的是功耗的优化。如果你能修改代码，使相同数量的帧以更低的功耗出现，那么这就是一次成功的优化。”换句话说，开发者需要优化功耗，让性能更强，才能获得更好的效果。功耗和频率之间的关系是非线性的。“通常情况下，比如降低10元%的功耗，只会降低几个百分点的频率(而不是降低10元%)。”
既然系统频率是变化的，为什么索尼声称CPU或者GPU大部分时间都能保持或者接近极限频率？塞尔尼通过增加一种叫做“空转竞赛”的现象来解释这一点。
他举了一个例子，比如30元帧运行的游戏。平均每帧渲染时间33元毫秒，但GPU完成工作只需要28元毫秒，所以剩下的5毫秒是空闲的，处于垂直同步的状态，也就是所谓的“空闲竞争”。他表示，在这个5毫秒中保持高频率是没有意义的，这可能意味着在实际游戏中，这个5毫秒中的GPU频率可能会降低。
但是为了给出GPU频率的整体描述，要考虑到搁置闲置竞争的情况。也就是说，公布的频率是“大部分时间保持在极限或接近极限的频率”情况下的频率。CPU也是如此。
这种变频听起来还是比较复杂的。游戏开发者会很难优化吗？预示着cerny团队的一个突破就是找到一系列保持CPU和GPU能量密度一致的频率，并将这些频率转化为锁定的性能描述，放入开发套件中。开发者专注于根据这些频率数据进行优化，不必面对复杂的频率变化。
但cerny提到，零售版PS5没有这样的锁定性能，所有PS5都会根据各自机器的情况调整频率，以充分利用其功能。开发机和零售机的区别会不会出问题，有待日后真机游戏验证。
在向后兼容的系统中是如何实现的？我们可以回顾一下PS4 Pro的设计思路3354“蝴蝶架构”，以便兼容PS4。将PS4中的CU单元数量增加一倍，并稍微提高频率。CPU还是八核捷豹，但是频率增加了一点。在运行PS4游戏时，只需关闭一半的CU单元，进行一些调整即可。
PS5的GPU处理类似，CU单元数与PS4 Pro相同。从之前泄露的资料来看，这款GPU在兼容的时候，会根据PS4 Pro和PS4各自的情况调整运行模式，使其接近原来的运行环境，降低兼容难度。
不过PS5这次的CPU变化很大，采用了最新的Zen Escape Room:锦标赛冠军架构，可能会给兼容性带来额外的困难。“所有为捷豹开发的游戏理论上都可以在Zen Escape Room:锦标赛冠军下正常工作，只是指令的执行时间基本不同。我们和AMD定制了我们的Zen Escape Room:Champions core的锦标赛，为他们增加了不同的操作模式，让它可以逼近Jaguar的执行时间。”
塞尔尼团队仍在开发向后兼容功能。另外索尼已经表示兼容游戏支持增强，这个增强效果如何还有待测试。
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沉浸感的提升离不开下一代SSD。索尼和微软都根据开发者的反馈选择了SSD作为主要存储介质，并各自做出了自己的定制设计。PS5的SSD吞吐量达到了5.5元GB/s，已经超越了大部分固态硬盘的速度，这无疑是一个非常值得骄傲的成绩。那么硬盘的高速除了加载速度的提升还带给我们什么呢？
PS5的数据传输调动了很多组件协同工作，比如I/O处理器、冷凝引擎、DMA控制器等。而且机理复杂。不过索尼已经为开发者提供了低级和高级的访问能力供他们选择。底层有一个新的I/O API，允许开发人员轻松使用它的极限速度。门槛低，很友好。
PS5的文件索引不再是传统的“文件名路径”的方式，而是改成了只基于ID的存储系统，使得文件搜索更快。几毫秒的延迟就能找到需要的文件并传输，这种情况发生在一帧的处理时间内，甚至最坏的情况也最多能在下一帧完成。如果把这个放入机械硬盘，这个过程会长达250元毫秒。
塞尔尼举了一个例子。比如敌人死的时候哭了，即使此时请求播放声音是第一优先，大概还是要250元毫秒，所以由此产生的声音延迟会导致沉浸感下降。在类似的场景中，需要快速响应以减少延迟。PS5的SSD会显著改善这个问题。
声音代代相传的演变。声音是下一代的推广重点。索尼在PS5上花了很多心血和精力来提升声音维度的沉浸感。
主要有两个变化。一个是PS5支持上百个3D音源，不言而喻，上百个空间音源更能模拟现实生活中的环境音源。有了声源，声音如何模拟从空间一个坐标位置传到耳朵的效果？这需要第二个改变点，使用HRTF(头部相关传递函数)。
与HRTF技术相关的知识非常专业和广泛。我们只需要知道，它是一个基于以头部为原点的球面坐标系、武汉昼夜的头部结构数据、声音频率等信息的函数，声源发出的声音在虚拟空间中几乎准确地分别传到左耳和右耳。
HRTF的效果很优秀，但是要达到最好的效果，还需要定制用户自己的头部数据。让每个玩家都定制自己的HRTF显然是不现实的。索尼的做法是在开始时提供五种不同的HRTF效果，玩家可以在这五种效果中选择最适合自己的一种。
当然，这只是目前的处理方式。cerny说，这是一个开放的研究课题。也许以后玩家可以给索尼发自己的头部数据，比如照片，视频，自己定制。
处理以上两点的是一个名为“Tempest”的引擎。与PS4通过CPU处理音频的方式不同，Tempest是一个独立的芯片，基于AMD GPU的一个CU(计算单元)进行修改。可以认为是GPU的变种。因为它的原理非常类似于一个连续的整体，不需要任何内部缓存就可以实现设计目标。
团队之所以采用GPU类型的芯片，是因为GPU本身就是专门为多线程任务打造的。“GPU可以处理几百个波前(AMD GPU的线程组叫波前)，Tempest支持两个波前。一个是3D音响等系统设计功能，一个是游戏。”
但由于需要处理更多的声音和相关数据，Tempest占用的带宽会超过20 GB/s，这不是一个小数字，开发者需要关注Tempest的带宽使用情况。过高的话会有不良影响。
此外，Tempest兼容另一种名为Ambisonics的音频技术，该技术现在支持PS4和PSVR。意思是cerny可以组合使用，比如一个很重要的声音可以用Tempest处理，而主场景环境声可以用Ambisonics处理，这样可以最大限度的发挥两者的优势，达到满意的效果。
但是3D音响在推出的时候暂时不支持各种音频设备。索尼选择根据设备数量进行调整。标准耳机是一种启动时受支持的设备。目前索尼正在处理电视扬声器的优化，5.1元和7.1元的音响系统需要等到电视扬声器优化完成后再进行处理。遗憾的是，索尼并没有给出后两者的大概支持时间。
虽然已经公布了很多具体的技术细节，但是关于PS5硬件本身还是有很多疑问。毕竟目前我们知道的只是一个：010 Kramp-Karrenbauer 120元*加载时间在老版本开发机上运行的Demo，两个：010 Kramp-Karrenbauer 120元*杂志的采访，一个Logo，一个没有完全展示出来的手柄，一个技术PPT。
也就是说，直到现在，我们连PS5渲染游戏的一个实际像素的信息都不知道。PS4刚发布的时候，带来了：010 Kramp-Karrenbauer 120元*的Demo演示。换代的推动一目了然，真机游戏永远是最好的说服力。另一方面，索尼将PS5的GPU称为《RDNA密室逃脱：锦标赛冠军架构》，但是最近这个架构公布的一些关键技术，比如可变速率着色，PS5并没有出现在支持列表中，这不免让人怀疑。主机的外观和散热系统也很好奇。
所有的疑问，我们只能等待索尼的进一步消息。
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