arxiv.org·2026/10/20·Jihai Zhang / Runjia Qian 等
Matrix-Game 4.0 将游戏执行与视觉生成分离:引擎维护状态并输出低多边形代理,编码代理把自然语言改写成游戏代码与动态字幕,Wan2.2 Fun Control 视频模型据此因果重绘画面。其用 UE5 像素对齐的低多边形-高清视频对和逐帧状态字幕监督微调,经 Causal Forcing++ 因果少步蒸馏后每四帧块仅需一到两步去噪,推理叠加 CUDA Graph、FP8、FlashAttention 与 TAEHV。单张 RTX 5090 实现 480p、60 FPS、112 ms 延迟和 83 FPS 单步稳态,延迟远低于 Code World Model 等系统并唯一跑在消费级 GPU。城堡、沙漠、驾驶 held-out 回放中画面保持代理布局与角色一致,代理新增血量、护盾、计时和追捕规则由引擎判定。代码、权重及低多边形资产开源,未来将降本、提保真、支持多人一致视角并推出 Steam 预览。
为什么重要 这是第一个把可执行游戏规则与神经渲染解耦、且跑在单张消费级 GPU 上的实时系统,直接对标 DDLS/游戏工程与 AI 渲染落地的读者。适合 从事游戏渲染、实时生成、具身智能数据管道与推理优化的工程师;关注消费级 GPU 部署的研究者。
从可控视频迈向真正可玩的世界,需要持久化的世界状态、可执行的游戏规则以及低延迟交互。我们为下一代 Matrix-Game 提出一条路线图:通过可执行游戏框架将游戏执行与视觉生成分离,并推出 Matrix-Game 4.0 作为基于该设计构建的首个系统。
一个轻量级游戏引擎维护世界状态并执行交互规则;一个多模态编码智能体将玩家想法转化为游戏代码和动态场景描述;一个基于自回归视频模型的渲染器将引擎渲染的低多边形代理转换为精细视觉效果,并以动态描述和记忆引用为条件。该框架为视觉生成提供持续引导,并支持以自然语言创建和修改场景与玩法。
我们的渲染器在成对的低多边形与高保真视频上训练,并被蒸馏为因果生成器,以四帧块、一到两个去噪步骤生成。结合有针对性的推理优化,Matrix-Game 4.0 在单块 NVIDIA RTX5090 上实现 480p、60 FPS 的游戏运行,按键到显示延迟为 112ms。单步生成达到 83FPS 的稳态吞吐,峰值 GPU 内存使用为 18.2GiB。使用固定提示时,RTX5080 上的稳态吞吐达到 67FPS,RTX5070Ti 上为 58FPS。我们展示了可定制的射击和驾驶游戏,并具备引擎强制机制,并发布代码、模型权重和低多边形游戏资产,以支持可玩游戏世界的研究与创作。
Moving from controllable videos to genuinely playable worlds requires persistent world state, executable game rules, and low-latency interaction.
We outline a roadmap for the next generation of Matrix-Game that separates game execution from visual generation through an executable game harness, and introduce Matrix-Game 4.0 as the first system built on this design.
A lightweight game engine maintains world state and executes interaction rules, a multimodal coding agent translates player ideas into game code and dynamic scene captions, and a renderer based on autoregressive video model transforms engine-rendered low-poly proxies into detailed visuals, conditioned on dynamic captions and memory references.
This framework provides continuous guidance for visual generation and enables natural-language creation and modification of scenes and gameplay.
Our renderer is trained on aligned low-poly and high-fidelity video pairs and distilled into a causal generator that generates in four-frame chunks with one or two denoising steps.
Together with targeted inference optimizations, Matrix-Game 4.0 enables 480p, 60 FPS gameplay on a single NVIDIA RTX5090 with a key-press-to-display latency of 112ms.
Single-step generation achieves 83FPS steady-state throughput with 18.2GiB of peak GPU memory usage.
With fixed prompts, steady-state throughput also reaches 67FPS on an RTX5080 and 58FPS on an RTX5070Ti.
We demonstrate customizable shooter and driving games with engine-enforced mechanics, and release code, model weights, and low-poly game assets to support research and creation of playable game worlds.
延迟
按键到显示
吞吐
单步 denoising
游戏帧率
480p 游戏
峰值显存
RTX 5090
两步吞吐
评估配置
注释 · 这里 FPS 是渲染模型生成速率,不等同于游戏帧率。出自 摘要与 §5
注释 · 每一步都在前一步基础上累加,setting 为 480×864、chunk 1 latent frame、单张 RTX 5090。出自 Table 2



EVIDENCE / METHODS
表格
Matrix-Game 4.0 是唯一跑在单张消费级 GPU 上的系统,延迟约为次优系统的 1/5
| 系统 | 延迟 | 输出分辨率 | 硬件 |
|---|---|---|---|
| Code World Model | ≈10.2 s | 1344×768 | 1×H200 141 GB |
| StreamRender-H3 | ≈517 ms | 1344×768 | 8×GB200 |
| AgentGarten | ≈878 ms | 832×480 | 1×H100 80 GB |
| Magpie | ≈1.55 s | 1280×768 | 1×H100 80 GB |
| Matrix-Game 4.0 | 112 ms | 864×480 | 1×RTX 5090 |
注释 · 延迟为各系统作者报告值,硬件来自原文 Table 3。出自 Table 3
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