Mi visión sobre la siguiente portátil de Nintendo (Versión completa y corregida)

En esta entrada me voy a centrar en las entrañas de la siguiente consola portátil de Nintendo, tened en cuenta que esta entrada es puramente especulativa sobre lo que podría llevar el hardware de la siguiente portátil en su interior dado que al igual que ocurre con la de sobremesa estamos completamente a ciegas respecto a lo que nos podemos encontrar. En todo caso dado que voy a estar muy ocupado durante un tiempo he decidido hacer un resumen de como en estos momentos creo que puede ser la siguiente consola portátil de Nintendo. Lo digo porque tengo un contexto bastante completo de lo que sería el sistema a nivel de hardware y en vez de crear varias entradas he decidido resumirlo todo en una sola.

Pantalla y factor forma.

Antes de nada pedir disculpas por la entrada de ayer, realice un error cuanto menos no garrafal sino imperdonable por lo que he decidido borrar dicha entrada e implementarla en esta con una serie de correcciones importantes.

En primer lugar pienso que en la siguiente portátil vamos a pasar al modelo de una sola pantalla en vez de tener una doble pantalla, es decir, vamos a pasar de esto:

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A una configuración de pantalla simple, colocando ambas pantallas una al lado de la otra y dado que ambas tienen la misma altura en lo que a resolución se refiere: 240P. La cosa quedaría más o menos así:

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Lo que daría una resolución de 720×240 pixeles, lo cual es una resolucion rara pero no 720×480 por lo que en modo 3DS para la compatibildiad hacía atrás cada linea horizonal seria dibujada dos veces en pantalla en vez de una sola con tal de crear una falsa resolución de 720×240 de cara a la compatibilidad hacía atrás. Pero 720×480 es una resolución cuanto extraña en lo que a proporciones se refiere incluso teniendo en cuenta el ratio panorámico de 3DS que no es 16:9 sino 15:9. Es decir, tendria que ser de 800 x 400 pixeles, aunque esos 80 pixeles adicionales pueden ser no ser utilizados en el modo 3DS y quedar la imagen enmarcada respecto a la pantalla principal.

Ahora bien, recordemos el fake que os enseñe de una serie de videos de Youtube, en concreto la siguiente imagen:

Captura de pantalla 2016-01-12 a las 19.13.17

Esta imagen es interesante porque en ella podemos separar dos áreas distintas: la primera es la zona de pantalla central que como podéis ver es panorámica pero en este caso desaparecen por completo del control táctil las zonas de la pantalla que se encuentran debajo de los sticks analógicos ya que el método de control para los juegos de 3DS no incluye los botones virtuales, en cambio los de la nueva portátil si que los incluiría y tendríamos configuraciones de control como la siguiente:

Captura de pantalla 2016-01-12 a las 19.18.26

Ahora bien, no tengo dudas que en modo 3DS veremos en forma de botones virtuales el D-Pad y los botones que faltan para poder jugar a los juegos de dicha consola de forma correcta. pero en todo caso lo que yo espero es un factor forma más parecido a un smartphone, es decir, rectangular como ahora:

630x

No hagáis caso por el momento en el ratio de la pantalla sino que quiero que os fijéis en la carcasa, la cual creo que será rectangular por el hecho de hacerla más comparable a un smartphone y más atractiva al público general. ¿Pero como separamos la parte central de pantalla de juego de la parte de pantalla de control? Lo que se me ha ocurrido es que la pantalla tenga en total, incluyendo ambas zonas un ratio de 21:9 por lo que al final el ratio de pantalla quedaría de la siguiente manera.

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Es decir, la pantalla sería alargada en horizontal pero no en vertical, siendo la resolución total de pantalla de 1120×480 pixeles pero la pantalla principal de 854×480 para un ratio 16:9 dejando el resto de los pixeles para la zona de control y quedando la configuración de la pantalla y los dos sticks analógicos de la siguiente manera:

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Ahora bien.. ¿De que tamaño estaríamos hablando? La pantalla superior de New 3DS es de formato 15:9 y tiene una resolución sin el modo 3D de 400×240 pixeles, pero lo que me interesa es el tamaño físico y no su resolución.

Captura de pantalla 2016-01-13 a las 11.44.32

Veamos pues:

Captura de pantalla 2016-01-13 a las 11.54.13

La medida horizontal de 84.5mm es la que vamos a tocar que pasara de ser aspecto “15” a aspecto “21” pasando a los 118.3 mm^2 de anchura. La altura en cambio la mantendremos en 50.7 mm en total. ¿Como se integra una pantalla de este tamaño en una carcasa como la de 3DS? Pues una pantalla de este tipo cabe perfectamente en una carcasa con un tamaño como la de 3DS en formato cerrado ya que el tamaño de esta es de 142mm x 80.6 mm, haciendo que el diseño final de la consola quede de la siguiente manera vista de frente:

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El punto blanco principal sería la cámara frontal del dispositivo que se utilizaría para cierto tipo de aplicaciones concretas, por otro lado en cuanto a la distribución de puerto por la carcasa sería exactamente la misma que en New 3DS.

¿Ahora bien, cual es el motivo de elegir una resolución de 854×480? Pues para poder realizar streaming y por tanto el off-TV desde la consola de sobremesa a la portátil, es decir, lo mismo que esto:

wii_u_gamepad-560x311

Pero obviamente con el factor forma que estoy describiendo y solo compatible con NX. En modo Off-TV el jugador solo tendrá que centrarse en la portátil y los controles aparecerán en pantalla de manera virtual, En el modo asimétrico esto permitirá dar un control y una visión diferente gracias al uso de los controles customizables. En todo caso el dispositivo no se verá incluido de serie junto a la sobremesa por temas de coste pero si que pueden haber una serie de juegos que utilicen este simbiosis entre la sobremesa y la portátil, el tema de los controles a medida lo comentare en la parte del software del sistema.

En lo que a la parte posterior de la carcasa se refiere me espero una configuración como la de la de Wii U, es decir, vista desde atrás es muy probable que nos encontremos con algo como en lo que a factor forma y configuración de botones se refiere.

gamepad-back-black

Una vez explicada el factor forma de la consola me gustaría hablar de las entrañas de la consola.

El SoC de la consola.

El proveedor de la GPU de 3DS es una empresa cuanto menos desconocida en occidente por el hecho que solo opera a nivel japonés en cuanto a sus relaciones con sus clientes.

dmprof_logo

No obstante DMP se convierte en el mejor proveedor de todos los posibles de cara a la nueva consola por una serie de motivos concretos.

En primer lugar Nintendo puede utilizar su arquitectura de GPU más moderna, el SMAPH-S, el cual o solo soporta OpenGL ES 3.0 sino que además permite una linea evolutiva natural respecto a 3DS, la cual es una GPU con soporte OpenGL ES 1.1 y extensiones que son propietarias de DMP por lo que se quiera o no para poder ejecutar los juegos de 3DS en la nueva consola la GPU de 3DS ha de estar si o si ya que muchas rutinas gráficas dependen de la tecnología propietaria de DMP para poderse ejecutar si no tienen que ser emuladas y esto suponen resultados imprevistas y la compatibilidad hacía atrás completamente rota. El hecho de incluir el SMAPH-S permite incluir una GPU nueva capaz de reproducir sin problemas de compatibilidad los juegos de 3DS y sin tener que re-utilizar el hardware gráfico de 3DS.

Pero lo que llama la atención es que DMP ya no solo esta capacitada para licenciarle a Nintendo una GPU sino un SoC cuasi completo:

 

Captura de pantalla 2016-01-10 a las 14.16.52

DMP ya no solo puede proveer la GPU sino también la el Northbridge y el controlador de memoria, llamado “Loputo” en el diagrama, y por otro lado un elemento llamado Computer Vision del que hablare más adelante en la entrada cuando hable del reconocimiento de imagen. El “Loputo” por otro lado es un NB+Controlador de Memoria+GPU.  Para quien no lo sepa, el Northbridge es el mecanismo que controla todos los accesos a la memoria de los diferentes procesadores y la comunicación entre estos, por lo que el controlador de memoria que es el encargado de comunicar con la interfaz de memoria externa.

En cuanto al DSP de sonido, creo que voy a dejar el mismo que de 3DS, creo que es lo suficientemente bueno para una portátil aunque es posible que este pecando de quedarme corto, en todo caso el sonido no es lo mio. La velocidad de reloj de dicho DSP es de 134 Mhz por lo que voy a marcar dicha velocidad de reloj como base para construir todo el sistema.

La CPU

En las consolas anteriores a 3DS dado que el renderizado de la mayoría de juegos se hacía en ciertos tiempos y de forma sincronizada por lo que subir la velocidad de la CPU suponía acelarar todo el proceso.

El paso de 3DS a New 3DS donde la CPU ha triplicado su velocidad de reloj no ha supuesto un aumento del rendimiento de los juegos de la misma manera:

¿Que significa esto? Pues si vamos al grano significa la posibilidad de poder reemplazar la CPU de New 3DS, un ARM11MP4 a 804 Mhz, por otra CPU siempre y cuando sea lo suficientemente potente como para mover los juegos de New 3DS y utilice el mismo conjunto de instrucciones. No hace falta decir que hay una colección entera de núcleos disponibles que pueden realizar dicha función sin problemas y permitir el salto a una nueva generación. No obstante Nintendo siempre ha utilizado núcleos que ya tenían una edad en el mercado  de los dispositivos de bilcomo CPUs de sus consolas portátiles. Por ejemplo en la propia 3DS la gente quedo cuanto menos sorprendida de la elección del ARM11 como procesador de la consola en unos tiempos donde los Cortex An estaban ya disponibles en los smartphones.

¿Que CPU escoger? Al principio esta entrada la deje completamente de lado por el hecho que el abanico de posibilidades disponible era cuanto menos extenso en lo que a la CPU se refiere. Aunque en primer lugar dudo mucho que veamos una consola portátil con 4GB+ de RAM por lo que los núcleos de 64 bits los Cortex A5n en adelante quedarían completamente descartados por el hecho de que el direccionamiento de memoria de 64 bits deja de ser necesario.

Al final después de mucho divagar he pensado que la mejor solución de cara a la CPU de la sucesora de 3DS seria un Cortex A9 de cuatro núcleos:

Procesador

Curiosamente el Cortex A9 tiene una potencia de 2.5 DMIPS/ciclo/núcleo de reloj, justamente el doble que la del ARM11. ¿Pero no es el Cortex A9 la misma CPU que PS Vita? Si 3DS es a nivel técnico una PSP glorificada, su sucesora va a ser a nivel técnico una PS Vita glorificada. ¿Y a que velocidad correría la CPU? Pues a los mismos 804 Mhz que la New 3DS,  y si os parece poco para una consola de este tipo recordemos como la CPU de PS Vita tiene la siguiente velocidad de reloj:

imgres

La CPU sería más potente que la de PS Vita y respecto a la 3DS estándar seria un salto de 12 veces la potencia en lo que a la CPU se refiere, más que suficiente para un salto generacional y más del que hubo de DS a 3DS.  Por otro lado la CPU al igual que ocurre en con el ARM11MP4 de 3DS vendría con memoria cache de segundo nivel, unos 2MB de memoria en total.

La GPU

La GPU escogida sería una bajo la arquitectura SMAPH-S de DMP, la cual en cuanto a información se ha mostrado cuanto menos esquiva.,

La primera información que tenemos es la siguiente tabla:

SMAPHSI

Nos marca que la GPU soporta OpenGL ES 3.0 y puede ser multinúcleo, pero lo más importante es que estamos hablando de una GPU que no es un Tile Renderer, por lo que para los cálculos sobre los búfers de imagen necesita un ancho de banda considerable, de ahí que Nintendo en 3DS y New 3DS implementará memoria embebida de alta velocidad dentro del chip.  Lo otro que llama la atención es el hecho de que la GPU es multinúcleo y esto nos lleva a la siguiente gráfica donde se muestran las diferentes configuraciones según el número de núcleos:

smaphs1

Suponemos que 1 Pipe equivale a un ROP, por lo que en el gráfico nos marca que la configuración con 4 Pipes es la que corresponde a un solo núcleo. 8 Pipes corresponden a dos núcleos y 16 pipes a la configuración máxima que son 4 núcleos. En cuanto al número de Stream Processors/ALUs, la configuración máxima por pipe parece ser de 8 por lo que la configuración máxima por núcleo es de 32 y la configuración máxima contando el número de núcleos es de 128. Ahora bien, fijaos en la nomenclatura de los chips, que es n0m, donde e el número de unidades SIMD disponibles en el procesador y m es el número de pipes por lo que la cantidad de unidades SIMD disponibles en la configuración máxima por núcleo es de 8 con 4 pipes, por lo que podemos deducir que cada unidad SIMD en este caso es de 4 operandos o mejor dicho una configuración 2 Vec4 por pipe, 8 Vec4 por núcleo y 32 Vec4 por configuración de 4 núcleos, teniendo cada uno de los Vec4 la siguiente configuración:

Captura de pantalla 2016-01-12 a las 18.41.30

Ahora bien… ¿Cual es la configuración que queremos? En la entrada anterior he comentado como la pantalla principal del juego tendría una resolución de 800×400 por lo que estaríamos hablando de una configuración con 4 veces la tasa de relleno respecto a 3DS como mínimo, dado que la GPU de 3DS es de 4 pipes esto significaría tener que utilizar las configuraciones de 4 núcleos y esto paradojicamente sería muy similar a lo que tenemos en PS Vita pero con la diferencia de que Vita utiliza una configuración máxima de 4 Vec4 mientras que el SMAPH-S de 8 Vec4, por lo que para poner la nueva consola a un nivel por encima de PS Vita las opciones son el 404c MP4 y el 804c MP4.

Ahora bien, la resolución de pantalla real no es de 854×480 pixeles sino de 1120×480 pixeles, algo que supone un salto de un 40% pero ya que hemos marcado los 134 Mhz de velocidad de base para el sistema, la velocidad del DSP, y la CPU a 804 Mhz (134×6 Mhz), entonces tiene sentido colocar la velocidad de reloj a un 50% más respecto que la GPU de 3DS, por lo que estaríamos en una GPU con una velocidad de 402 Mhz (134 x 3 Mhz). Por tanto con las siguiente especificaciones en el caso de optar por la configuración más alta:

Tasa de relleno: 6432 Mpixeles en 16 pipes. Unas 6 veces más que en Nintendo 3DS.

Potencia de cálculo (Shaders): 128 Stream Processors*2 Operaciones ciclo (MAD)*402 Mhz= 103 GFLOPS.

La consola sería muy pero que mucho más poderosa en potencia gráfica que la PS Vita de Sony y resultaría en un verdadero salto generacional respecto a 3DS en lo que al nivel visual se refiere y no algo precisamente pequeño.

Reconocimiento de Imagen

Una de las particularidades de New 3DS de que el sistema hace tracking a los ojos del usuario de la consola para poder ajustar el 3D estéreo. Me gustaría hacer memoria de una patente concreta de Nintendo para hablaros de este tema:

La FIG. 7A, 7B muestrán imagenes convencionales desde diferentes puntos de vista cuando miramos un generador convencional de imagenes en 2D (se refiere a una pantalla) pero proveyendo diferentes distorsiones parallax para crear el efecto 3D. Como se ha explicado más arriba, el Parallax se puede utilizar para mejorar la visualización del 3D. Las Fig 8A-8C muestran los efectos de imagen 3D desde diferentes puntos de vista.

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La patente no describe un sistema portátil sino uno de sobremesa pero su tecnología ya se ha visto en 3DS para poder ajustar el 3D estéreo, en todo caso el concepto es exactamente el mismo.

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La FIG.1 nos muestra un ejemplo no limitante de un sistema de pantalla 3D 50 que incluye un dispositivo de pantalla 52, un generador de imagen 54, un sistema de seguimiendo del usuario 56a y 56b. El sistema de seguimiento 56a y 56b determinan la posición y/o la dirección hacía donde esta mirando esa persona, lo que es el punto de vista. En respuesta para determinar la posición y/o dirección del punto de vista del usuario, el generador de imágen 54 genera una imagen que parece ser en tres dimensiones. Por ejemplo, la imagen salta de fuera de la pantalla 52 como si tuviera tres dimensiones. Cuando el usuario cambía su punto de visgirando su cabeza o moviendo su cabeza respectivamente a la pantalla 52, el generador de imagen 54 realiza las transformaciones de perspectiva 3D correspondienes al mundo virtual 2D para generar las nuevas perspectivas de visionado que preservan y mejorán los efectos 3D.

Es decir, esto:

En New 3DS esto se realiza a través de uno de los cuatro núcleos de la CPU, pero en este caso el protagonista sera el chip de reconocimiento de imagen que he comentado antes que podría llevar el SoC. En la diapositiva de DMP que os he puesto antes es la parte que aparece marcada como Computer Vision y el trabajo de dicho procesador es hacer de chip de apoyo para reconocimiento de imagen. ¿En que se traduce esto? Pues en cosas como el reconocimiento facial y el reconocimiento gestual, Pero hay una utilidad adicional para este tipo de chips que es la siguiente:

No se si os acordaréis como hace un tiempo os comente una patente en concreto en la siguiente entrada: Nintendo patenta un dispositivo con un sensor lineal de imagen (I). Y como continue la explicación en otra de la misma serie: Nintendo patenta un dispositivo con un sensor lineal de imagen (III).

En cuanto al procesamiento de la imagen capturada este se haría con la misma almacenada en la memoria interna del procesador.

Memoria Embebida.

La memoria embebida es toda la memoria incluida dentro del SoC principal, hemos de tener en cuenta que contamos de entrada con 2MB de memoria cache de la CPU, en esta parte voy a comentar el resto de la memoria embebida.

El hecho que el SMAPH-S sea un Direct Renderer hace que sea necesario el uso de memoria embebida para los búfers de imagen. La memoria embebida suele tener una interfaz matricial. Pero antes de todo… ¿Cual es la cantidad de ancho de banda que necesitamos? Tenemos unos 16 pipelines y la resolución de color sería de 4 bytes, pero también tenemos que tener en cuenta los 4 bytes de Z+Stencil y el hecho que es lectura y escritura por lo estariamos hablando de un ancho de banda total de 256 bytes y lo que es lo mismo, una interfaz de 2048 bits.

El otro tema es la densidad de la memoria, hay que tener en cuenta que OpenGL ES 2.0 en adelante soporta multiple render targets.

RenderTargets

Es decir, puede trabajar con múltiples bufers de imagen/render targets al mismo tiempo como ocurre con Wii U, la diferencia es que Wii U puede trabajar hasta con 8 búfers de imagen y funciona a una resolución de 720P y 4 bytes de color, lo que dan los 32MB de memoria MEM1 que tiene la actual sobremesa de Nintendo. Pero aquí estaríamos hablando de solo 4 Búfers de Imagen (limitacion de los OpenGL ES) y una resolución de 1120×480 pixeles a 4 bytes de color por lo que estaríamos hablando de 8.2 MB de la memoria embebida para la VRAM por lo que el total de memoria disponible pasaría a ser de 10.2 MB por el momento y aún nos falta la parte más importante que es la imagen de la cámara frontal.

En New 3DS es de 640×480 y con una resolución de 24 bits (el canal Alpha no existe en este caso) por lo que esto hace que ocupe 1MB de memoria embebida, en este caso estaríamos hablando de una resolución de 854×480, por lo que son 1.2MB que sumar a la memoria interna del procesador.

Memoria RAM

No me voy a complicar mucho la vida en este aspecto porque no merece la pena.

Con 2GB LPDDR4 a 1600Mhz (25.6 GB/seg) la consola es de sobras un salto importante respecto a 3DS en cuanto a densidad (de 128/256 a 2048) como en ancho de banda (de 3.2 a 25.6) y supera de largo tanto en ancho de banda como en densidad a PS Vita e incluso a Wii U.

Compatibilidad hacía atrás y software del sistema.

No creo que no haga falta comentar la compatibilidad con las tarjetas de juego de 3DS y New 3DS en el nuevo sistema para poder ejecutar los juegos de la anterior portátil en la siguiente. Dado el historial de Nintendo no tiene sentido que descarten la compatibilidad hacía atrás con la consola portátil de la generación anterior a todos los niveles, tanto en distribución física como en distribución digital.

El hecho de incluir la compatibilidad hacía atrás con 3DS también supone la inclusión del firmware/SO de la misma en la nueva consola de serie, no obstante tenemos que separar el firmware de lo que es el menu del sistema y de las aplicaciones de lo que es el SO, es decir, el menu del sistema en 3DS no es el SO en si mismo sino una aplicación aparte que nos sirve como shell para poder acceder a las diferentes aplicaciones por lo que es posible que Nintendo le haga un remozado visual en la nueva consola aunque si he de ser sincero lo que me espero más bien es algo como esto a nivel estético:

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Es decir, un menu del sistema como el del Wii U Gamepad en la nueva consola esteticamente hablando. El SO base de la consola seguiría siendo el mismo que en New 3DS pero al aspecto sería remozado así como el aspecto y funcionalidad de ciertas aplicaciones que harían uso de una mayor cantidad de RAM disponible en el sistema para mejorar su aspecto y funcionalidad para colocarlos como mínimo al nivel de Wii U. Mientras que por otro lado acabaremos recibiendo una serie de aplicaciones nuevas que serán las misma que Nintendo vaya lanzando para smartphones, como ahora el anunciado Miitomo.

Miitomo

Otras aplicaciones que van a ser muy importantes serán lo que yo llamo “GamePad Apps” que no son otra cosa que aspectos customizables para los diferentes juegos. Estos aspectos son aplicaciones que se ejecutan en la parte de control de la pantalla y muestran una distribución de botones concreta que puede ser general para la plataforma, caso de la consola virtual o la compatibilidad hacía atrás con 3DS o puede venir integrada en un juego en concreto y tener una interfaz concreta para cada dicho juego o incluso cargar varias. ¿Os acordáis de la famosa patente con controles intercambiables de hace un tiempo? Pues creo que esto es la evolución de aquello, en todo caso lo interesante sería la conectividad con la consola de sobremesa,  la cual sería de tres tipos distintos:

  1. Modo Wii U: La consola toma el aspecto de un Wii U Gamepad y permite su uso como tal en los juegos que lo utilicen.
  2. Modo NX Off-TV: Lo mismo que el primer modo solo que aquí es con juegos de NX y cada juego puede tener su interfaz.
  3. Modo NX asimétrico: Son aplicaciones que se cargan y ejecutan en la portátil en vez que en la de sobremesa y dan un punto de vista distinto de la acción. Estas pueden ser de uso paralelo a la acción de la consola de sobremesa o ser simples aplicaciones independientes en la acción pero con comunicación directa con el juego principal.

En fin, esto es todo. Dado el trabajo que tengo por delante he decidido unir y cohesionar todos los borradores que tenía en una sola entrada.

PD: Cualquier coincidencia con la realidad será pura suerte, recordad que esto es meramente especulativo.

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