DirectStorage 1.4 non fa decomprimere i giochi al tuo SSD: cosa fanno realmente Zstd e la decompressione GPU

DirectStorage 1.4 aggiunge la compressione Zstandard e il supporto per la decompressione GPU per le risorse di gioco, ma ciò non significa che il tuo SSD stia improvvisamente decomprimendo texture e modelli da solo. L'unità di archiviazione sposta i dati compressi. La CPU o la GPU eseguono comunque il lavoro di decompressione.

Il modo più semplice per capire il percorso delle risorse

Perché comprimere le risorse di gioco?

I giochi moderni contengono enormi quantità di texture, geometria, audio e altri dati.

Memorizzare ogni risorsa non compressa aumenterebbe le dimensioni di installazione e costringerebbe il dispositivo di archiviazione a leggere più byte per lo stesso contenuto.

La compressione riduce la quantità di dati che deve essere memorizzata e trasferita. Il compromesso è che i dati devono essere decompressi prima che il gioco possa utilizzarli.

DirectStorage sposta il problema del collo di bottiglia, non lo elimina

Un'unità NVMe veloce può fornire dati compressi molto più rapidamente rispetto alle vecchie pipeline di archiviazione, ma letture più veloci aiutano solo se il resto del percorso riesce a tenere il passo.

Se la CPU deve decomprimere migliaia di piccoli blocchi di risorse mentre esegue anche la logica di gioco, la fisica e l'invio dei draw, la decompressione stessa può diventare costosa.

Ecco perché DirectStorage supporta la decompressione GPU: parte del lavoro può spostarsi dalla CPU al calcolo GPU massivamente parallelo.

Cosa aggiunge DirectStorage 1.4

DirectStorage 1.4 aggiunge Zstandard, solitamente scritto Zstd, come formato di compressione supportato.

Microsoft ha scelto Zstd perché combina forti rapporti di compressione, buone prestazioni di decompressione, ampia disponibilità software e hardware e un'adozione diffusa.

Il cambiamento importante è che Zstd è integrato nel framework di decompressione di DirectStorage con percorsi sia CPU che GPU.

La decompressione GPU costa comunque risorse GPU

La decompressione GPU non è gratuita.

DirectStorage utilizza buffer di staging nella VRAM per coordinare l'input compresso e l'output decompresso. Microsoft avverte che un buffer di staging troppo grande può sottrarre memoria al rendering, mentre uno troppo piccolo può ridurre la velocità effettiva perché le richieste devono attendere.

Quindi la decompressione GPU crea un altro problema di bilanciamento: ridurre il lavoro della CPU senza rubare troppa memoria GPU o potenza di calcolo al rendering.

Perché Zstd è importante rispetto alla compressione DirectStorage precedente

DirectStorage supportava già GDeflate, un formato di compressione progettato per la decompressione parallela su GPU.

Zstd aggiunge un'opzione diversa: uno standard di compressione aperto ampiamente utilizzato con forti rapporti di compressione e strumenti estesi.

Microsoft sta anche pubblicando uno shader di calcolo per la decompressione GPU Zstd open source come base che i fornitori di GPU possono ottimizzare ulteriormente.

Lo shader iniziale è ottimizzato per blocchi di 256 KB o inferiori, il che corrisponde ai comuni schemi di packaging dei giochi orientati allo streaming.

Il triangolo dei costi dello streaming degli asset

Cosa fa la Game Asset Conditioning Library

Microsoft ha introdotto la Game Asset Conditioning Library, o GACL, insieme a DirectStorage 1.4.

GACL non sostituisce Zstd. Prepara alcuni asset di gioco in modo che Zstd possa comprimerli in modo più efficace.

I dati delle texture sono un obiettivo principale perché le texture spesso costituiscono una grande parte della dimensione dei pacchetti dei giochi moderni.

Cosa significa "conditioning" in parole semplici

Conditioning significa riorganizzare o modificare leggermente i dati prima della compressione, in modo che il compressore possa trovare schemi più utili.

Per le texture con compressione a blocchi, GACL può riorganizzare la disposizione dei byte prima della compressione Zstd. DirectStorage inverte quella trasformazione dopo la decompressione.

GACL include anche tecniche di riduzione dell'entropia che possono semplificare deliberatamente alcune informazioni delle texture per comprimerle meglio.

Dove entra il machine learning in GACL

La Component-Level Entropy Reduction di Microsoft, o CLER, utilizza il machine learning come parte del processo per ridurre l'entropia delle texture.

Lo scopo non è generare texture a runtime. Il lavoro di ML fa parte della preparazione dei dati delle texture affinché la rappresentazione compressa finale possa diventare più piccola mantenendo una qualità visiva accettabile.

Questo rende GACL un'ottimizzazione della pipeline dei contenuti piuttosto che un sistema di AI generativa in-game.

Fino al 50% di compressione migliore non significa che ogni gioco diventi il 50% più piccolo

Microsoft afferma che GACL può offrire fino a un miglioramento del 50% nei rapporti di compressione Zstd per asset adatti.

Questo non equivale a dire che un'intera installazione di gioco si riduca del 50%.

L'impatto reale dipende da quali asset vengono condizionati, quanto sono comprimibili, quale proporzione del gioco rappresentano e se le tecniche lossy sono accettabili.

Il test delle affermazioni sulla compressione

Perché sostituire le DLL di DirectStorage in un gioco non abilita Zstd

Questo è un malinteso particolarmente importante.

Microsoft ha risposto esplicitamente a questo dopo l'annuncio di DirectStorage 1.4: sostituire i file DLL di DirectStorage in un gioco esistente non attiva le nuove funzionalità in anteprima.

Gli asset del gioco devono essere creati e compressi con Zstd durante il processo di build, il condizionamento GACL opzionale deve avvenire prima della distribuzione, e il gioco stesso deve chiamare le API DirectStorage pertinenti.

Perché SSD più veloci non eliminano il costo di decompressione

Un SSD estremamente veloce può ridurre il tempo necessario per leggere i byte compressi, ma non elimina il tempo richiesto per trasformare quei byte in asset utilizzabili.

Man mano che lo storage diventa più veloce, l'importanza relativa di decompressione, preparazione degli asset, upload sulla GPU ed elaborazione lato motore diventa maggiore.

Ecco esattamente perché DirectStorage si è evoluto oltre il semplice I/O.

Il test della pipeline di caricamento

Perché questo è importante per lo streaming open-world

I giochi open-world spostano continuamente dati degli asset mentre il giocatore attraversa la mappa.

Ciò significa che lo streaming degli asset non riguarda solo la riduzione di una schermata di caricamento. La pipeline deve fornire, decomprimere e preparare i dati mentre il gameplay continua.

Un codec con un forte rapporto di compressione può ridurre il numero di byte prelevati dallo storage, mentre una decompressione GPU veloce può aiutare a mantenere il tempo CPU disponibile per la simulazione.

Ma se la GPU stessa è già satura, spostare lì il lavoro di decompressione potrebbe richiedere un'attenta pianificazione.

DirectStorage 1.4 migliora anche la visibilità della pianificazione GPU

DirectStorage 1.4 aggiunge il supporto D3D12 CreatorID per le code di comandi interne che gestisce.

Lo scopo è aiutare i carichi di lavoro DirectStorage a partecipare in modo più prevedibile al raggruppamento delle code D3D12 e alla pianificazione dell'esecuzione GPU.

Questo è importante perché la decompressione ora compete per lo stesso ecosistema GPU del rendering e di altri lavori di calcolo.

Cosa faranno in seguito i produttori di GPU

Microsoft afferma che AMD, Intel, NVIDIA e Qualcomm stanno lavorando a ottimizzazioni Zstd specifiche per hardware e driver.

AMD e NVIDIA hanno indicato pubblicamente un supporto ottimizzato previsto per la seconda metà del 2026, mentre Intel e Qualcomm hanno anche descritto il lavoro in corso sulla piattaforma.

Ciò significa che lo shader GPU pubblico di DirectStorage è una base di riferimento, non necessariamente il percorso di prestazioni finale per l'hardware futuro.

Cosa cambierebbe questa risposta?

DirectStorage 1.4 è ancora un'anteprima pubblica. L'API finale, le prestazioni dello shader Zstd, il supporto GACL e i percorsi dei driver ottimizzati dai fornitori possono tutti cambiare.

Se i futuri dispositivi di archiviazione aggiungessero una decompressione hardware standardizzata integrata nella pipeline delle risorse del PC, la netta separazione tra "letture SSD" e "decompressione CPU/GPU" potrebbe diventare meno assoluta. Non è il modello normale di DirectStorage 1.4 oggi.

Limitazioni

Questo articolo spiega l'attuale architettura di anteprima pubblica di DirectStorage 1.4 di Microsoft. Non afferma che ogni gioco che utilizza DirectStorage userà Zstd, la decompressione GPU o GACL.

Le dichiarazioni di Microsoft sul rapporto di compressione e sulle prestazioni sono affermazioni tecnologiche del fornitore della piattaforma. I risultati reali nei giochi dipendono dal mix di risorse, dalle impostazioni di compressione, dall'hardware, dai driver e dall'integrazione nel motore.

Conclusione

DirectStorage 1.4 è più facile da capire una volta separati i compiti.

L'SSD sposta i byte compressi. DirectStorage pianifica il trasferimento. Zstd definisce come i dati sono compressi. La CPU o la GPU li decomprime. GACL può preparare alcune risorse in modo che Zstd le comprima più efficacemente. Il motore di gioco consuma quindi la risorsa finita.

Un SSD più veloce è solo una parte di quella catena.

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