Que performance para a nova geração? Serão os 4K nativos alcançáveis com essa qualidade? – Parte I

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4K nativos já se alcançam e continuarão a alcançar. Mas será que com qualidade de nova geração os teremos? As contas são fáceis de se fazer… e como perceberemos, 4K nativos com qualidade de futura geração exigiriam uma performance que tão cedo não será atingivel!

O que define uma nova geração? Bem, basicamente a capacidade de melhorias significativas na qualidade gráfica e complexidade dos jogos, face à geração anterior.

Que performance, medida em Tflops, é que precisaríamos então de ter para podermos ter uma qualidade que pudéssemos definir como sendo de nova geração?

É isso que pretendemos tentar saber com este artigo.

Ora é sabido que a futura geração pretende apostar, acima de tudo, em melhorias no CPU. E será nesse que veremos o maior salto face ao que podemos encontrar actualmente no mercado.



E com ele, o pretendido é que se consiga aumentar os fotogramas, algo que não depende apenas do CPU, mas igualmente do GPU.

O sonho

Naturalmente que a ambição dos atuais jogadores aponta para uma geração ideal uma que nos pudesse garantir 4K a 60 fps em todos os jogos. Algo que naturalmente é uma utopia pois, como sabemos, os 60 fps são uma opção, e certamente, mesmo que tivéssemos 40 ou 50 Tflops de potência gráfica disponível, acompanhada por um CPU adequado, haveria sempre alguém que resolveria usar a performance toda para melhorias na qualidade gráfica, reduzindo os fps a 30.

Nesse aspecto, a realidade é que 4K 60 fps é, e será sempre, apenas um sonho.

Este artigo, constituído por duas partes, irá calcular a performance que precisaríamos para uma nova geração, sendo que na primeira parte usaremos uma forma de cálculo muito simplista baseada apenas naquilo que seria o sonho dos jogadores.

Já na segunda parte usaremos uma metodologia bem mais cientifica para calcular qual a performance que precisaríamos para garantir que a próxima geração nos desse um salto pelo menos igual ao que tivemos ao passar da Xbox 360/PS3 para a Xbox One/PS4.



Vamos então à primeira parte do artigo, que vai calcular a performance de uma nova geração partindo da seguinte premissa: Que performance precisaríamos de forma a se pudesse garantir que, correria todos os jogos atuais 1080p 30 fps a 4K 60 fps, garantindo ainda performance suficiente para acrescentar um salto visual considerado como geracional.

Para análise da performance que necessitaríamos vamos partir como base de estudo os resultados que se obtêm na consola mais potente que existe actualmente, a Xbox One X, de forma a verificarmos o que precisaríamos a mais para garantir 4K 60 fps

Xbox One X

GPU – 6 Tflops

CPU – 8 núcleos jaguar a 2.3 Ghz



Os resultados

Apesar de a Xbox One X nos ter prometido 4K nativos, a realidade é que analisando o que existe vemos que tal não foi uma promessa cumprida na integra.

Sim, é verdade que muitos jogos conseguem alcançar os 4K nativos. Aliás, diga-se que qualquer sistema pode atingir 4K, dependendo porém isso da complexidade gráfica apresentada. Descendo a complexidade, a resolução é alcançável, subindo a mesma, eles não se alcançam.

O motivo é simples de se perceber, mas para o explicarmos teremos de ir para a parte II do artigo. E como irão ver quando a lerem, torna-se fácil de se perceber o porque de forma matemática.

A realidade é que, nesta fase o motivo é irrelevante, o facto é que a Xbox One X não tem conseguido levar a 4K todos os jogos que na PS4 base correm a 1080p.



Mas no fundo tudo se resume a uma questão simples… 6 Tflops não são suficientes para isso!

Como Mark Cerny já tinha explicado em tempos,  para se garantir 4K em todos os jogos criados para explorar ao máximo a PS4, necessitaríamos de perto de 8 Tflops. E apesar dos méritos da X, nesse sentido a consola peca na performance. Ou seja, dependendo da complexidade e implementação gráfica colocada no jogo base, eles podem chegar para os 4K nativos… ou não. Mas o facto é que não o conseguimos em todos os casos.

E temos então casos onde os 4K não são atingidos.

Basicamente, para garantirmos que todos os jogos com a qualidade da atual geração atingem os 4K nativos necessitaríamos de perto de 8 Tflops. E isso quer dizer que qualquer nova geração que venha a existir, terá de garantir esse valor, e melhorar sobre ele.

Basicamente uma nova geração, para nos garantir os 4K nativos, teria de apresentar algo perto dos 8 Tflops (na segunda parte deste artigo vamos calcular o valor exacto, mas aqui a coisa é simplificada).



Perante isto vamos subir então as especificações base para partida que passam de:

6 Tflops -> 8 tflops

Recordemos que este valor não é sequer para uma nova geração. É apenas para garantir a atual geração com todos os jogos a 4K nativos..

Vamos então entrar agora nas exigências de nova geração:

A ideia por detrás deste artigo é analisar a performance necessária para melhorar os FPS, passando-os a 60 fps… e isso implica escrever no ecrã, no mesmo tempo, o dobro dos pixels. O que implica assim duplicar a performance gráfica.



O processador central (CPU) necessário para isto terá de ser forçosamente superior, mas nesse campo o Zen+ referido como o que existirá na PS5 será mais do que suficiente ao garantir o processamento de 2.66x mais instruções por ciclo de relógio que o Jaguar. E certamente sobre essa melhoria ainda iremos ter um aumento da velocidade de relógio uma vez que os consumos do Zen+ nos permitem atingir algo perto dos 2.8 Ghz no “orçamento” de consumos exigido por uma consola para o CPU.

Ou seja, vamos então duplicar a performance gráfica necessária para podermos alcançar os 60 fps.

8 Tflops -> 16 Tflops

Ora aqui temos a actual geração a correr os seus jogos 1080p 30 fps a 4K 60 fps. Ainda não temos uma nova geração!

Para uma nova geração temos de acrescentar pelo menos mais metade deste valor… Idealmente passar para o dobro!



E isso quer dizer que para termos uma geração que nos garantisse que se tivéssemos jogos a 4K 60 fps, estes teriam um salto geracional necessitaríamos de um GPU com algo entre os 22 e os 32 Tflops

Performance para 4K nativos 60 fps com salto geracional

22 a 32 Tflops

Ora como é coerente pensar-se, 32 Tflops está fora de hipótese, e mesmo 22 Tflops é o dobro do que oferecem placas como a Geforce 1080 Ti (11,3 Tflops).

Mesmo sabendo-se que uma arquitectura como a Navi poderá trazer as performances de uma 1080 Ti a preços de GPUs meio de gama, para 22 Tflops não precisaríamos de um GPU melhorado ao nível de uma 1080 Ti, precisaríamos do equivalente a  dois. E isso tornaria o preço demasiadamente alto!



Claro que nada nos força a atingir os 60 fps, e se a ideia for apenas garantir uma nova geração, 16 Tflops chegariam… Mas essa performance, quando a 4K 60 fps, ficaria limitada a apresentar jogos com a qualidade gráfica dos atuais que puxam ao máximo pelo GPU a 1080p 30 fps.

Conclusões para 4K nativos (valores mínimos dos mínimos)

Nova geração –  16 Tflops
Nova geração a garantir os jogos atuais a 4K 60 fps – 22 Tflops

A alternativa

Há no entanto, uma alternativa… ignorar os 4K nativos que aparentam ser um desperdício total de performance, e realizar o re-escalamento de imagem usando técnicas de reconstrução.

A Sony já demonstrou que tal funciona com a sua PS4 Pro, optimizada para este tipo de cálculo graças à implementação do Rapid Packed Math, ou 2xFP16, e que lhe permite, com apenas 4.12 Tflops alcançar resultados que requerem bastante mais performance para serem atingidos. Basicamente, esta consola, com 4.12 Tflops consegue alcançar resoluções que de outra forma não seriam possíveis.



PS4 Pro

GPU – 4.12 Tflops

CPU – 8 núcleos jaguar a 2.13 Ghz

Resultados

Tal como na X em 4K nativos a Pro não tem conseguido alcançar os 4K Checkerboard em todos os jogos. Aqui vamos fazer uma afirmação que nesta fase não podemos ainda comprovar, e que terá de ficar para a segunda parte do artigo, mas como iremos ver na segunda parte do artigo, o problema não é falta de capacidade de cálculo, mas estará forçosamente ligada a outros gargalos como larguras de banda ou CPU, que não existirão numa nova geração.



Fosse como fosse, qualquer acerto à performance seria certamente dispensável pois a ser verdade que o  Navi terá sido construído de propósito para a Sony, este terá certamente implementações implementadas no seu núcleo que permitirão aumentar ainda mais a performance e qualidade desta metodologia, para níveis bem superiores aos apresentados pela PS4 Pro, algo que se poderá traduzir numa redução e não num aumento de requesitos. Será algo certamente optimizado e inserido no hardware e pensado de raiz na sua construção e não uma adaptação como foi o caso da Pro.

Temos então:

Base para 4K checkerboard – 4.12 Tflops
Mesmos jogos a 60 fps – 8.24 Tflops
Nova geração sobre os 60 fps – 12.36 Tflops

Conclusões:

Basicamente o que parece claro é que 4K nativos tem um custo de performances para as futuras consolas que não parece comportável nem tecnológicamente, nem economicamente, sendo que se torna necessário o suporte de tecnologias de reconstrução de imagem para que uma nova geração possa existir brevemente a 4K.

Curiosidade ou não, algo entre 12 e os 15 Tflops são os valores mais referido nos rumores como sendo a performance expectável de uma futura PS5.





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